در موارد بسیاری از مسائل مهندسی ، به منظور انجام تحلیلهای دقیقتر ، لازم است اثرات رفتار غیرخطی مصالح در نظر گرفته شود. بررسی چگونگی ایجاد و توسعه ترک در سازه و همچنین بررسی پاسخ سازه ها بعد از ایجاد ترک در آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. در تحقیق پیش رو به تحلیل غیر خطی دینامیکی سازه های بتن مسلح پرداخته شده است. مدل ارئه شده بر مبنای رفتار غیرخطی فولاد و بتن است. برای مدلسازی رفتار بتن از تئوری ترک پخشی چرخشی با دیدگاه مکانیک آسیب استفاده شده است. برای مدلسازی فولاد نیز از یک مدل دوخطی با دو روش متفاوت استفاده شده است: مدل المان فولاد خرپایی مجزا و مدل فولاد پخشی . در مدل المان فولاد خرپایی مجزا اثر پیوستگی-لغزش بین فولاد وبتن با استفاده از مدل المان پیوستگی اتصالی لحاظ شده است. در تحلیلها از المان چهار گرهی مستطیلی ایزوپارامتریک تنش مسطح در روش اجزای محدود استفاده شده است. برای حل معادلات دینامیکی از روش نیومارک و برای خطی سازی معادلات غیرخطی حاکم بر مسائل از روش نیوتن رافسون استفاده شده است. بر اساس الگوریتمها ومتدلوژی ارائه شده، یک کد المان محدود به زبان فرترن توسعه داده شد. در نهایت صحت کارکرد مدل و الگوریتمهای عددی ارائه شده با استفاده از مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی موجود، مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسات انجام شده صحت کارکرد مدل ارائه شده را تایید کردند. بدین منظور در ابتدا به منظور صحت سنجی برنامه، از مثالهایی با هندسه ساده تر و تعداد المان کمتر، تحت شرایط بارگذاری مختلف استفاده شد. در ادامه نمونه هایی از دیوارهای برشی تحت شرایط بارگذاری مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. در تمامی نمونه های تحلیل شده، جابجایی ها و پروفیلهای ترک پیش بینی شده برای سازه تحت شرایط بارگذاری مختلف، تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشتند. با توجه به مدلهای پیشنهاد شده برای فولاد، درنظر نگرفتن اثر پیوستگی-لغزش در مدلسازی ها منجربه محاسبه سختی سازه بیشتر ازمیزان سختی واقعی آن شده و در نتیجه پاسخ بدست آمده کمتر از مقدار تجربی بدست آمدند.

امروزه در جهان با بروز بحران های اقتصادی و ایجاد نا امنی ، شاهد شکل گیری گروههای مسلح و وقوع حوادث دلخراش تروریستی هستیم . رسیدن به اهداف سیاسی یا اقتصادی از هر طریقی ، حتی حمله به شهروندان بی گناه در دستور کار این گروهکها قرار داشته و پدیده انفجار را از حالت موضوعی نظامی خارج کرده است . به نحوی که در برخی نقاط جهان ، در برابر هر ساختمان مهم شهری احتمال وقوع انفجار وجود دارد . چنین تهدیدات روزافزونی ، نشان دهنده لزوم مطالعه و شناخت دقیق پدیده انفجار در حیطه علوم مهندسی به ویژه مهندسی عمران است . این پدیده ، با شدت و قدرت و سرعت بالای خود با تمام الگوهای متعارف بارگذاری حتی زلزله ، متفاوت بوده و محاسبه اثرات آن و بار حاصل از آن بر سازه ها از بحثهای مهم سالیان اخیر بوده است . نحوه شکل گیری انفجار ، چگونگی انتشار موج حاصل از آن و اثرات برخورد موج در محل هدف از مباحث مطرح در این تحقیقات است . همچنین رفتارهایی که مصالح سازه هدف در اثر چنین بارگذاری شدیدی نشان می دهند از جمله نکات قابل توجه بوده و بروز اجتناب ناپذیر رفتارهای غیرخطی مادی به بحث گذاشته شده است . علاوه بر این ، وقوع تغییر شکلهای بزرگ در اثر انفجار منجر به تغییراتی در مدلهای رفتاری متعارف مصالح می گردد که اعمال اثر آن در تحلیل بسیار حائز اهمیت بوده و از جمله مواردی است که کمتر بدان پرداخته شده است . در این پایان نامه ، به تحقیق میزان اثر اعمال یا عدم اعمال رفتارهای غیرخطی هندسی در مدلسازی پرداخته شده و تحلیلهای انجام گرفته نشان می دهد بررسی پاسخ موضعی در مقایسه با بررسی پاسخ کلی سازه اولویت داشته و بر این اساس رابطه ای تقریبی جهت تخمین میزان اثر رفتارهای غیرخطی هندسی در حداکثر تغییرمکان دالهای بتن مسلح حاصل شده است .

سازه های بتنی همواره در شرایط تهاجم آب های املاح دار، فرسایش ناشی از جریان شدید آب و گرادیان حرارتی بالا قرار دارند. بدین علت بتن این سازه ها تحت تهاجم سولفات ها و اختلاف حرارتی شدید قرار گرفته و خوردگی آرماتورها و افزایش حجم آنها باعث ترک خوردگی و ازهم پاشیدگی بتن می گردد. این آسیب دیدگی ها باعث آسیب های ناخواسته در خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بتن گردیده و معمولاً با متلاشی شدن اجزای بتن همراه می باشد. تهاجم یونها، نفوذ عوامل خورنده و کلا ایجاد آسیب در داخل بتن توسط عوامل خارجی عموما به نحوه انتقال و با انتشار این عوامل در داخل بتن وابسته است که مستقیما متاثر از شرایط فیزیکی موجود در داخل شبکه منافذ بتن نظیر نحوه انتشار دما و رطوبت می باشد. از سوی دیگر جریان و توزیع رطوبت منفذی و حرارت در بتن مستقل از هم نبوده و بر مبنای مشاهدات صورت گرفته کاملا به یکدیگر وابسته هستند بعبارت دیگر برای برآورد و تخمین توزیع رطوبت و حرارت در بتن نیاز به تحلیل این دو جریان بطور همزمان می باشد. با توجه به اهمیت موضوع در این پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود جریان همزمان رطوبت و حرارت در بتن آنالیز شده است. برای این منظور پس از حل معادلات حاکم بر جریان همزمان رطوبت و حرارت در بتن برنامه تحلیل جریان در محیط matlab نوشته شده است. نتایج آنالیز عددی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده که بیانگر انطباق مناسب این دو می باشد. نفوذپذیری به عنوان یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار در انتقال رطوبت به شمار می رود. در این پایان نامه نمونه های بتنی گوناگون با نفوذپذیری، سن، رطوبت نسبی و ضریب هدایت حرارتی مختلف تحت گرادیان های مختلف مورد آنالیز عددی قرار گرفتند. با توجه به نتایج بدست آمده از آنالیز عددی نمونه های بتنی مشخص شد هر چه روند اعمال حرارت کندتر باشد، تأثیر نفوذپذیری در توزیع فشار در نمونه بتنی بیشتر است و در حرارت های بالاتر این تأثیر کمتر می شود. بر مبنای نتایج بدست آمده تأثیر سن و رطوبت در توزیع دما در نمونه بتنی تحت حرارت اندک است. و تنها تاثیر ضریب هدایت حرارتی در توزیع دما قابل توجه است.

برج های خنک کن بتنی بدلیل کاربردشان در نیروگاه های صنعتی، از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. به همین دلیل، باید رفتار این سازه ها در مقابل نیروهای وارد بر آن به صورت دقیق بررسی شود. با توجه به لرزه خیز بودن کشور ایران می بایست رفتار این سازه ها در مقابل نیروهای زلزله مورد توجه قرار داده شود. اکثر تحقیق هایی که بر روی سازه های برج خنک کن توسط محققین انجام شده است، در مورد بررسی رفتار نیروی باد بر روی این سازه ها می باشد و تحقیق هایی که در مورد نیروی زلزله بر روی آن ها انجام شده است به صورت تحلیل های خطی بوده و یا بصورت ناکافی انجام شده است. مثلاً نصیر و همکارانش در تحقیق هایی که بر روی این سازه ها انجام داده اند، اثر ستون ها را در نظر نگرفته اند. در این تحقیق به بررسی رفتار لرزه ای این سازه ها در برابر زلزله پرداخته می شود. باید در نظر داشت که این مطالعه به صورت موردی انجام شده است. تحلیل های انجام شده، تحلیل های تاریخچه زمانی هم بصورت خطی و هم بصورت غیرخطی و همچنین تحلیل استاتیکی غیرخطی بر روی این سازه می باشد. در تحلیل تاریخچه زمانی از سه زلزله که در هر زلزله از دو مولفه افقی آن استفاده شده است، به سازه اعمال می شود و بدین صورت رفتار این سازه را در مقابل زلزله های وارده بررسی شده است. مسلم است که مقادیر نتایج حاصل در زلزله های مختلف متفاوت می باشد ولی معمولاً رفتار کلی سازه در مقابل زلزله ها یکسان می باشد. در این تحقیق، از نتایجی که در تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به منظور بررسی رفتار سازه در مقابل زلزله های وارده بدست آمده است، می توان به تغییرمکان های بالا و پایین پوسته، تنش های ایجاد شده در پوسته و ستون ها و ترک خوردگی در سازه اشاره کرد. همچنین، علاوه بر انجام تحلیل تاریخچه زمانی خطی، نتایج حاصل از این تحلیل و نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی با هم مقایسه شده است. در این تحقیق منظور از انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی ( پوش اور) بدست آوردن ضریب رفتار این سازه می باشد. مدلسازی و تحلیل های انجام شده بر روی این سازه توسط نرم افزارansys انجام شده است.

در زلزله های اخیر بخش اعظم خسارات وارد بر سازه ها مربوط به عملکرد نادرست اتصالات بوده که این امر از اجرای نادرست آن ها در حین ساخت ناشی می شود. این بحث به ویژه در سازه های فولادی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بدین منظور بررسی میزان آسیب پذیری این سازه ها از ناحیه اتصالات و تعیین نوع خرابی در آنها و همچنین برنامه ریزی برای بهسازی آن ها از مباحثی هستند که می بایست در آیین نامه های طراحی موجود از جایگاه ویژه ای برخوردار باشند. باتوجه به اینکه عمده اتصالات به کار رفته در سازه های فولادی در ایران از نوع جوشی بوده، بررسی کفایت جوش از لحاظ وجود ترک و ناپیوستگی و مناسب بودن عملکرد آن در حین بهره برداری اهمیت بالایی پیدا می کند. به همین منظور در این تحقیق، عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی با اتصالات جوشی در دوحالت اتصالات بدون عیب و دارای نقص مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، خطرپذیری لرزه ای دو مدل قاب خمشی فولادی با اتصال جوشی، اولی با مقاطع و اتصالات ایده آل و دیگری با مقاطع و اتصالات اجرایی دارای نقایص اجرایی، هرکدام با تعداد طبقات 3 و 5 طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. این قاب ها تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک، پالس گونه و غیر پالس گونه، قرار گرفته اند. بدین منظور ابتدا هرکدام از قاب ها بر اساس ویرایش سوم آیین نامه 2800 برای پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد و خاک نوع 2 توسط نرم افزار etabs طراحی شده اند و در ادامه رفتار دقیق چرخه ای اتصالات تیر به ستون مذکور توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس برآورد شده است. سپس با استفاده از نتایج حاصل از این تحلیل اقدام به مدل سازی قاب های مذکور با استفاده از نرم افزار اپنسیس شده است و با انجام تحلیل های دینامیکی افزاینده بر روی این قاب ها، منحنی های شکنندگی قاب ها، برآورد شده است. سپس 5 شهر که بر مبنای آیین نامه ایران جزء پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد محسوب می شوند انتخاب شده و با استفاده از منحنی خطر موجود برای این شهرها خطرپذیری لرزه ای این قاب ها در این شهرها محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در تمامی حوزه های مورد بحث، احتمال خرابی قاب های 3 و 5 طبقه ساخته شده با اتصالات ایده آل نسبت به قاب های مشابه ساخته شده با اتصالات اجرایی دارای نقص، کمتر است. همچنین از نمودارهای لنگر-دوران می توان فهمید که شکل پذیری و قابلیت جذب انرژی در اتصالات ایده آل بیشتر از اتصالات دارای نقص می باشد. این رفتار در اتصالات ایده آل با افزایش ارتفاع بیشتر مشاهده می شود. با مقایسه میانگین فرکانس سالیانه شهرهای مورد مطالعه مشاهده شد که قاب های 3 طبقه ایده آل و اجرایی دارای نقص، دارای خطرپذیری لرزه ای بیشتری نسبت به قاب های 5 طبقه نظیر خود می باشند. درمیان شهرهای مورد مطالعه، رودبار کم خطرترین و تبریز خطرپذیرترین شهر است.

امروزه ملاحظات اقتصادی یکی از عوامل مهم انتخاب طرح های منابع آبی بوده و طراحی و اجرای سدها نیز به عنوان پروژه های کلان کشور از این قاعده مستثنا نمی باشند. از این رو تلاش برای کاهش هرچه بیشتر هزینه های طرح و اقتصادی نمودن آن ها امری ضروری است. به طور معمول هزینه ساخت سدهای بتنی وزنی بیشتر از سدهای دیگر می باشد، بنابراین بهینه سازی شکل مقطع این گونه سدها به منظور کاهش در حجم بتن مصرفی باعث اقتصادی تر شدن طرح می گردد. در این تحقیق، به منظور بهینه نمودن ابعاد سد بتنی وزنی کوینا به منظور کاهش در حجم بتن مصرفی در ساخت سد، از روش بهینه سازی الگوریتم جفت گیری زنبورهای عسل استفاده شده است که با توسعه این مدل بهینه سازی با استفاده از برنامه نویسی در محیط نرم افزار متلب، بهینه ترین حالت ابعاد سد بتنی وزنی کوینا معرفی گردید. حجم بتن مصرفی در ساخت این سد در حالت مقطع موجود برابر با 3633 مترمکعب و در حالت مقطع بهینه با استفاده از توسعه مدل بهینه سازی جفت گیری زنبورهای عسل برابر با 3312/52مترمکعب شده است. این نتایج نشان دهنده کاهش 8/82 درصدی مقدار تابع هدف(حجم بتن مصرفی در ساخت سد) بر اساس پارامترهای بهینه نسبت به پارامترهای موجود می باشد. نتایج حاصل نشان داد که با بهینه کردن مقطع سد، حجم بتن مصرفی برای ساخت سد به مراتب کاهش می یابد و موجب صرفه جویی در هزینه های طرح و اقتصادی تر شدن طرح می گردد.در نتیجه، مدل بهینه سازی جفت گیری زنبورهای عسل دارای همگرایی به جواب بهینه می باشد و از جمله موارد موفقیت این مدل، میزان نزدیکی به جواب بهینه مطلق است.

با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و نیاز کشور به مهار و ذخیره آب¬های سطحی، احداث سدها جهت تأمین آب شرب، کشاورزی، صنعت، تولید برق، کنترل سیلاب و... ضروری می¬باشد. ساخت سدهای خاکی، به عنوان یکی از مهم¬ترین سازه¬های عمرانی، هزینه¬های زیادی را می¬طلبد. در احداث این¬گونه سدها، عموماً حجم قابل توجهی از مصالح که بعضاً به چندین میلیون متر مکعب می¬¬رسد، مورد استفاده قرار می¬گیرد. هزینه احداث سدهای خاکی تناسب مستقیمی با حجم عملیات خاکی مورد نیاز برای احداث آن¬ها دارد که خود به سطح مقطع سدهای خاکی وابسته است. اصل کلی در طرح سدهای خاکی این است که از یک سو حداقل هزینه در ایجاد آن به کار رفته باشد و از طرف دیگر، ضمن داشتن ایمنی لازم به بهترین وجه برای رسیدن به هدف¬های اولیه طرح، قابل استفاده باشد. بنابراین در این مطالعه، به منظور کاهش هزینه¬ها، طراحی سدهای خاکی به صورت یک مسأله بهینه¬سازی تعریف گردیده است. در این مسأله حداقل نمودن سطح مقطع عرضی سد (حجم مصالح مصرفی در واحد طول سد) به عنوان معیار بهینگی طرح منظور شده و ارتفاع و عرض سکوها در شیروانی بالادست و پایین¬دست سد و شیب نواحی مختلف بدنه به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته شده است. همچنین ضرایب اطمینان پایداری شیب¬های بالادست و پایین¬دست به عنوان قیود در نظر گرفته شده است. در این پژوهش به منظور تعریف روابط ریاضی قیود مشخص شده، مدل¬های رگرسیونی جدیدی تهیه گردید. پس از تعیین بهترین عملکرد الگوریتم sce، برنامه¬ای برای تعیین ابعاد بهینه سدهای خاکی در محیط matlab توسعه یافت. سپس صحت سنجی مدل بهینه¬سازی به دست آمده با استفاده از مطالعه موردی سد خاکی برزک انجام گردید. نتایج نشان داد که برنامه تهیه شده قادر به بهینه نمودن ابعاد اولیه طراحی بدنه سد با توجه به خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و هندسی سد با در نظر گرفتن محدودیت¬های موجود می¬باشد که منجر به کاهش هزینه¬های احداث سد به میزان 38 درصد می¬شود.

یکی از مهم ترین و آسیب پذیر ترین اجزای سازه های فولادی، اتصالات تیر به ستون می باشند ، که خرابی آ ن ها ممکن است خسارات جبران ناپذیری را به سازه تحمیل نماید. خرابی در اتصالات سازه های فولادی ناشی از نقص در طراحی و یا نقص در اجرای این اجزا می باشد. نقص در جوش های نفوذی یکی از شایع ترین انواع خرابی در اتصالات می باشد. اتصالات گیردار با ورق روسری و زیرسری یکی از متداول ترین اتصالات تیر به ستون در سازه های فلزی هستند. در این نوع اتصالات برای برقراری اتصال بین ورق های بالا و پایین و ستون از جوش های نفوذی استفاده می گردد. برای ایجاد نفوذ کامل در جوش آیین نامه اتصالات در سازه های فولادی ایران (نشریه شماره 264) استفاده از ورق پشت بند و یا جوش کاری دو طرفه را توصیه نموده است ، اما در هنگام اجرا هیچ یک از این موارد استفاده نمی شوند به همین دلیل این جوش ها دچار نواقصی از جمله عدم نفوذ می گردند. در این پژوهش با طراحی سه نمونه اتصال تیر به ستون از نوع اتصال با ورق روسری و زیرسری طبق روش توصیه شده در آیین نامه اتصالات در سازه های فولادی ایران و مدل سازی این اتصالات در نرم افزار اجزا محدود، تاثیر نقص عدم نفوذ در اتصالات و هم چنین تاثیر محل قرار گیری این نقص در رفتار اتصال مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که وجود نقص عدم نفوذ مقاومت و دوران اتصال را به ترتیب 30 و 20 درصد کاهش می دهد و تاثیر نقص در جوش فوقانی بیشتر از جوش تحتانی می باشد.