مخازن نگهداری مایعات با سقف شناور متحمل خسارات زیادی در هنگام زلزله های گذشته شده اند که می توان آن را به مواج شدن مایع درون آن ها مرتبط دانست. بنابراین فهم کاملی از مشخصه های دینامیکی چنین سیستم هایی حائز اهمیت فراوانی می باشد. در این پایان نامه معادلات حاکم بر پاسخ مواج شدگی مخازن با سقف شناور، با استفاده از اصل همیلتونی گسترده و حساب تغییرات استخراج می شود. پاسخ مخزن حاوی مایع، با سقف و بدون سقف، برای دو نوع زمین لرزه نزدیک-میدان و دور-میدان محاسبه می شود. تاریخچه های زمانی، محتوای فرکانسی پاسخ و نمودارهای مقادیر بیشینه برای دو نمونه ی خاص از ابعاد مخازن ارائه می شود. در کنار بررسی مقایسه ی دو حالت مسقف و روباز، اثر نوع زلزله روی ارتفاع موج در سطح مخزن، و گشتاور واژگون کننده وارد بر مخزن بررسی می شود. علاوه بر آن، الگوی تنش در سقف های دولایه و تک لایه به دست می آید. نشان داده می شود که در حالی که زلزله های دور-میدان مقادیر ارتفاع موج بزرگتری به وجود می آورند، زلزله های نزدیک میدان مقادیر بیشتری از گشتاور واژگون کننده را به مخزن تحمیل می کنند که بیانگر این مطلب است که استفاده از طیف مربوط به یک نوع زلزله معیار مناسبی برای تخمین همه ی پارامترها در طراحی لرزه ای این مخازن نمی باشد. علاوه بر آن، مشاهده می شود که الگوی تنش در سقف های شناور کاملا وابسته به نوع سقف بوده و مقدار عددی آن به مقدار قابل توجهی از نوع زلزله تاثیر می پذیرد.

مواج شدگی سیال، ارتعاش فرکانس پایین سطح آزاد سیال در مخزن نیمه پر می باشد. پاسخ دینامیکی سازه مخزن تحت تاثیر این ارتعاشات و اندرکنش با مواج شدگی سیال می تواند موجب ناپایداری سیستم سازه شود. پیش بینی و کنترل مواج شدگی با توجه سطح عملکرد ایمن در بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند مخازن زمینی، نقل و انتقال دریایی، صنایع هوافضا و سازه های ایمن در مقابل زلزله بسیار پر اهمیت است. فلذا دستیابی به دانش پیش بینی و کنترل مواج شدگی سیالات مخازن از اهداف این پژوهش می باشد. برای نیل به این هدف از مدل های ریاضی توسعه یافته استفاده گردیده است. نوآوری موجود در این پژوهش استفاده از یک روش نوین با استفاده از نوعی بالشتک های هوایی با خواص ارتجاعی و میرایی خاص در جدار مخازن می باشد. پاسخ لرزه ای مخازن سیالات تحت تاثیر بارگذاری های مختلف مانند زلزله و بارگذاری هارمونیک بدست آمده است. این پژوهش نوسان سطح آزاد سیال، توزیع فشار هیدرودینامیکی، گشتاور واژگونی و ماکزیمم برش پایه را در مخازن نیمه پر مستطیلی برای یافتن تاثیر استفاده از این نوع بالشتک ها را بررسی می کند. هدف این پایان نامه دستیابی به یک روش ریاضی برای بررسی تاثیر این نوع بالشتک ها می باشد. پاسخ زمانی مخازن نیمه پر با توسعه معادلات جریان سیال با توجه به شرایط مرزی توسط روش های ریاضی بدست آمده است. در پایان نیز برای صحت سنجی نتایج تحلیل مدل های مختلف با نتایج عددی کارهای پیشین مقایسه شده است.

طیف شرطی یکی از روش های نوین انالیز دینامیکی سازه هاست که به علت محافظه کارانه بودن طیف های آیین نامه ای برای اقتصادی کردن سازه ها ارائه شده است. اساس روش بر یافتن رابطه ای میان مقادیر مختلف اپسیلون که نماینده برخی از مهمترین پارامترهای زلزله مانند بزرگی , فاصله و شتاب شبه طیفی می باشد. همچنین سعی بر این شده که علاوه بر موارد فوق ,نوع خاک نیز در محاسبات مربوطه وارد شود .در این طرح ساخت طیف شرطی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی بر روی یک دوره تناوب خاص انجام گشته است. تعدادی از زمین لرزه ها ی غرب امریکا برای این کاربر حسب مشخصه های لرزه ای دسته بندی شده و نتایج مورد نظر از انان استحصال گشته و به عنوان ورودی به شبکه عصبی وارد شده اند و از خروجی های حاصل ضرایب مربوط به شبکه عصبی حاصل شده که در ساخت طیف شرطی استفاده می- شود. طیف های شرطی بدست آمده بر اساس طبقه بندی مشخصه های زمین لرزه نشان داد که طبقه بندی زمین لرزه ها بر اساس نوع خاک بستر سایت میتواند نتایج بهتری را برای مهندسان ارائه کند .همچنین مشاهده شد که همبستگی میان مقادیر اپسیلون میتواند در فواصل تناوبی خاص زیاد یا کم باشد

در گذشته طراحی بهینه ی سازه ها، برای انواع سازه ها مورد توجه بسیار قرارگرفته است. درسالهای اخیر با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر روش های جدید بهینه سازی سازه ها پدید آمده اند. برخی از این روش-ها با نام روش های بهینه سازی فراکاوشی ارائه شده اند. بسیاری از این روش ها بر مبنای مشخصات قطعی و رفتار بیولوژیکی، مولکولی، گروهی از حشرات و سیستم های عصبی بیولوژیکی می باشد.در این تحقیق از الگوریتم توده ذرات (pso) برای پیدا کردن وزن بهینه سازه های تحت قیود تنش، جابجایی و فرکانس طبیعی، استفاده شده است. الگوریتم pso از رفتار اجتماعی موجودات زنده مانند دسته پرندگان الهام گرفته شده است. الگوریتم pso در مقایسه با دیگر روش های قدرتمند بهینه سازی، علیرغم ارائه نتایج برابر و حتی بهتر، کارامدتر بوده و به تعداد ارزیابی کمتری برای رسیدن به جواب نیاز دارد. به منظور دستیابی هدف، یک برنامه کامپیوتری در نرم افزار matlab تدوین شده است که می تواند با اتصال با نرم افزار ansys یک سازه فولادی دو بعدی را با لحاظ اندرکنش میان خاک و سازه را تحلیل نموده و تنش در اعضا، جابجایی های گرهی و فرکانس های طبیعی سازه را بدست آورد. فرآیند بهینه سازی برای متغیرهای طراحی پیوسته و گسسته بدست می آید. در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه در فرآیند تحلیل و طراحی سازه از جمله نوآوری های این تحقیق می باشد. برای بارگذاری لرزه ای در این تحقیق از روش معادل استاتیکی استفاده شده است. بررسی نتایج نشان می دهند که در نظرگیری اثر اندرکنش خاک و سازه، منجر به افزایش قابل توجه پریود سازه و همچنین تغییر مکان جانبی سازه می شود. مقایسه ی نتایج بهینه سازی نشان می دهد که اندرکنش بین سازه و خاک عامل مهمی است که باید در تحلیل و طراحی سازه ها مورد توجه قرار گیرد. همچنین مشخص شد که با درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه مقاطع سازه بزرگتر شده و در نتیجه وزن سازه بیشتر می شود. بنابراین نادیده گرفتن تأثیر اندرکنش خاک و سازه، می تواند یک فرض غیر محافظه کار باشد.

عبور از مسیرهای آبی طولانی همواره سخت و امکان ناپذیر می باشد یکی از روش های پیشنهادی برای عبور از این مسیر ها تونل های غوطه ور می باشد. در این مطالعه اثر غوطه وری بر روی پاسخ دینامیکی تونل های غوطه ور ناشی از نیروی زلزله مورد بررسی قرار گرفته است اثر اینرسی سیال بر روی سازه غوطه ور با استفاده از مفهوم تابع پتانسیل و جرم افزوده با روش تحلیلی بدست آورده شده است. همچنین اثر تراکم ناپذیری سیال نیز بر روی جرم افزوده در نظر گرفته شده است. سپس اثرات همزمانی و غیر همزمانی ارتعاش پایه ها برای حالت های مختلف قرار گیری خاک در زیر تکیه گاه ها مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج نشان داده اثرات ارتعاش غیر همزمان در برخی شرایط شدیدتر از ارتعاش همزمان پایه ها بوده است بنابراین باید تاثیر آنها را در طراحی در نظر گرفت. همچنین در این مطالعه تاثیر عواملی مانند سختی مهارها، طول دهانه تونل،سختی خمشی مقطع بر روی پاسخ سازه مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که افزایش سختی مهارها تا یک مرحله ای لازم و ضروری می باشد و بعد از آن به ازای افزایش مقادیر سختی برای تمامی طول ها یک روند ثابت و قابل قبولی بدست خواهد آمد. با بررسی تاثیر طول دهانه تونل بر روی نتایج سازه در حالت جرم افزوده دو بعدی و سه بعدی دیده می شود که خیز ماکزیمم دهانه به ازای افزایش طول دهانه تغییری نمی کند ولی مقادیر لنگر و برش ماکزیمم دهانه به ازای افزایش طول دهانه کاهش می یابند. این نشان می دهد که سازه sft برای مسیر های طولانی تر کارایی بهتری نسبت به مسیر های کوتاه تر خواهد داشت. با مقایسه نتایج حاصل از سختی های خمشی مختلف بر روی پاسخ سازه به یک نتیجه گیری کلی در انتخاب مقطع مناسب برای طراحی خواهیم رسید و آن این است که به ازای افزایش مقایر سختی خمشی خیز ماکزیمم تغییری نمی کند و ثابت می ماند ولی مقادیر لنگر به ازای افزایش سختی خمشی افزایش می یابد بنابراین می توان گفت خیز کنترل کننده طراحی نخواهد بود.

در سال های اخیر وقوع حوادث ناگوار نظیر 11 سپتامبر توجه بسیاری را به مساله خرابی پیش رونده جلب کرده است و باعث شده است تا در طراحی سازه های جدید مورد توجه قرار گیرد. در سازه های ساختمانی اتصالات تیر به ستون نقش بسیار مهمی را در تحمل نیروها و مقاومت در برابر وقوع خرابی پیش رونده بازی می کنند. معمولا ساختمان های بتنی دارای اتصالات تیر به ستون نسبتا صلب می باشند اما در قاب های فولادی اغلب اتصال تیر به ستون از گیرداری مناسب برخوردار نبوده و علاوه بر این بخش قابل توجهی از آن ها نیز با اتصالات مفصلی و نیمه گیردار طراحی می شوند که در صورت حذف المان های باربر به علت تغییر شکل های بیش از حد گسیخته می شوند. در این مطالعه پس از طراحی لرزه ای قاب های فولادی با 3 نوع سیستم باربر جانبی، رفتار آن ها با استفاده از روش آنالیز دینامیکی غیر خطی و به صورت سه بعدی در برابر حذف ناگهانی ستون های طبقه اول بررسی شده است. سپس با طراحی و نصب سیستمی متشکل از خرپاهای سقفی در سازه های مستعد به وقوع خرابی سعی بر آن بوده است تا با افزایش مسیرهای انتقال نیرو و جایگزین مقاومت آن ها را در برابر خرابی پیش رونده افزایش داد.

مفهوم تونل های غوطه ور، ایده های جذاب برای عبور از مسیر دریاچه ها می باشد. تحلیل سازه ای این گونه از پل ها، شامل نیروی شناوری روی جسم تونل و نیروی کششی مهارهای متصل به آن می باشد این مطالعه، اثر غوطه وری را روی پاسخ دینامیکی تونل های غوطه ور ناشی از بار متحرک بررسی می کند اثر اینرسی سیال روی سازه غوطه ور با ارزیابی تابع پتانسیل و جرم افزوده با روش تحلیل، بدست آورده شده است و اثر تراکم پذیری سیال روی جرم افزوده نیز در نظر گرفته شد. سپس اثر سرعت بار متحرک روی فاکتور تقویت دینامیکی برای تغییر مکان وسط دهانه بررسی شد. نتایج نشان داد که در حالی که اثر اینرسی سیال سرعت بحرانی را کاهش می دهد. نزدیکی فاصله مهارها وسیله ای برای افزایش این سرعت را فراهم می کند و می تواند برای کنترل اثر بار متحرک استفاده شود. اگرچه افزایش سختی مهارها، سرعت بحرانی را افزایش می دهد در همین زمان آن منجر به افزایش ضریب تاثیر می شود هم چنین مشاهده شد که برای تونل های با طول زیاد توزیع مودهای بالاتر بیش تر و مهم تر می گردد. هم چنین در این مطالعه، پاسخ سازه غوطه ور تحت اثر بار هارمونیک ناشی از بار امواج سطحی بررسی شده است که برای غلبه بر نیروی شناوری از مهاربند هایی به صورت فنر گسترده، در طول تونل استفاده می شود سپس با به کارگیری روش های انرژی معادله حاکم بر سازه بدست می آید. اثر سیال بر روی سازه به صورت جرم افزوده به جرم سازه اضافه می شود. در انتها اثر تغییر در فرکانس با هارمونیک روی پاسخ تونل مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به فرکانس های بارهای ناشی از امواج سطحی، در مواردی که طول تونل زیاد است انطباق فرکانس های طبیعی سیستم و بارهای اعمالی منجر به تغییر مکان بزرگ در پاسخ سازه می گردد. ارتعاش ورق های دایروی در تماس با سیال، کاربرد بسیاری در صنعت دارد. این مطالعه، جرم افزوده و فرکانس های ارتعاش آزاد سیستم درگیر شامل ورق دایروی در تماس با سیال محدود شده تراکم ناپذیر را بدست می آورد. با در نظر گرفتن نوسانات کوچک ایجاد شده توسط ارتعاش ورق در سیال تراکم ناپذیر و غیرویسکوز، تابع پتانسیل سرعت برای تشریح حرکت سیال استفاده می شود. جهت استخراج معادلات، از تیوری ورق نازک کرشهاف استفاده می شود. دو رویکرد برای بدست آوردن فرکانس های ارتعاش آزاد به کار برده شد که شامل یک حل تحلیلی با استفاده از سری های فوریه-بسل و فرمولاسیون حساب تغییرات به طور همزمان روی ورق و سیال می شود. ارتباط قوی ای بین فرکانس های ارتعاش آزاد دو روش پیدا شد. سرانجام اثر عمیق سیال روی جرم افزوده و فرکانس های ارتعاش آزاد سیستم درگیر بررسی شد.

مخازن از دیرباز برای بشر به منظور ذخیره سازی مواد موردنیاز خود ضروری و مهم بوده است. یکی از انواع مهم و پرکاربرد این مخازن، مخزن بتنی زمینی می باشد. کاربرد این مخزن بیشتر مربوط به ذخیره سازی آب جهت مصرف در طول سال و بخصوص مواقع اضطراری مانند پیشامد حوادث طبیعی چون سیل، طوفان و مهم تر از همه زلزله می باشد. حال برای حفظ امنیت این نوع سازه ها در برابر زلزله نیازمند دانش نحوه و نوع اثرات زلزله بر آنها بوده تا بتوان آنها را در برابر این حادثه طبیعی و بس بزرگ مقاوم کرد. سطح آزاد مایع درون یک مخزن رو باز که مخزن آن در قسمت پایه تحت تحریکات لرزه ای قرار گرفته است با فرکانس های متفاوت و بیشماری نوسان می کند. این نوسانات با فرکانس کم سطح آزاد مایع، مواج شدن نامیده می شود. یک نمونه حرکت مایع تحت تاثیر فرکانس اول سطح آزاد آب در شکل 1-1 نشان داده شده است. در این شکل l عرض مخزن (همچنین طول موج) و h ارتفاع سطح آزاد مایع در حالت استاتیکی می باشد. در این شکل قسمت خاکستری نشانگر شکل تخمینی سطح آزاد مایع در مد اصلی آن می باشد. اسلاشینگ با اولین فرکانس اصلی میزان مایع زیادی را به حرکت وا میدارد که این امر ممکن است باعث ایجاد بارهای شدید در سازه مخزن و نهایتا شکست سازه شود. تحقیقات weltو همکاران (1992)[30] نشان میدهد که مواج شدنی که بر اثر تحریکات خارجی اتفاق می افتد می تواند اغلب باعث ایجاد شرایط بحرانی بخصوص زمانی که فرکانس تحریک پایه نزدیک به فرکانس مایع درونی مخزن است، شود. شکل 1- 1) اسلاشینگ مایع در یک مخزن. بنابراین بررسی اثرات امواج شدن آب برای پیش بینی و کنترل به منظور حفظ ایمنی در بسیاری از سازه های مهندسی، مانند مخازن ذخیره زمینی، حمل و نقل دریایی محموله مایع، هوا و فضا و ایمن سازی سازه ها در برابر زلزله بسیار مهم است. غالبا، اثرات مضر مواج شدن در مخازن ذخیره آب در هنگام وقوع زلزله های شدید رخ میدهد. تحقیقات fotia و همکاران (2000)[8] در مهندسی دریا نشان می دهد که، اثرات مواج شدن نقش بسیار مهمی در تعیین قابلیت سرویس دهی و امنیت تاسیسات ذخیره مایعات (مانند نفت و غیره) را دارد. این تحقیق به بررسی اثرات زلزله بر مخزن زمینی بتنی و همچنین اندر کنش آب داخل آن بر روی سازه مخزن در هنگام وقوع زلزله می پردازد. برای بررسی این اثرات از یک نرم افزار اجزاء محدود قدرتمند با نام ansys که قابلیت شگرفی در مدل سازی و تحلیل مخزن با لحاظ اثرات اندرکنشی آب بر روی مخزن دارد، استفاده شده است.در مرحله بعد نیز از نرم افزار مطلب برای تحلیل دقیق تر استفاده می شود وسپس این نتایج با هم مقایسه می شوند. تحقیقات صورت گرفته در این تحقیق شامل سه بخش کلی می باشد. بخش اول به بررسی سوابق تحقیقات انجام شده مشابه و مفید برای شفاف سازی هدف و روند انجام تحقیق، می پردازد. بخش دوم شامل بررسی اثرات زلزله بر سازه مخزن و مایع داخلی آن به صورت جداگانه جهت تفهیم پاسخ آنها به زلزله مورد نظر می باشد. بخش سوم نیز به بررسی چند روش مقاوم سازی و بهسازی قابل اعمال بر مخازن زمینی بتنی، مزایا و معایب آنها پرداخته شده است. هر یک از این بخش ها دارای توضیحات مجزا و مربوط به خود بوده و نتایج آن در همان بخش ذکر شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.