می باشد. با مطالعه این دستور العمل ufc3-340-02 یکی از مطرح ترین دستور العمل در زمینه پدیده انفجار و اثراتش بر سازه، برای تک عضو های ufc3-340-02 مشاهده شد که برای طراحی قاب رویه و روند تحلیل و طراحی مشخصی ارائه نشده است. تیر و ستون تحلیل و طراحی ارائه کرده است و با اتصال این تک عضو ها قاب را تشکیل می دهد. از آنجایی که قاب نیز بر توزیع بر روی آن ufc3-340-02 نیرو بین اعضایش تاثیر می گذارد، قاب با 4 دهانه و 4 طبقه بعنوان قاب تحقیق انتخاب و به کمک نتایج استخراج شده است و نتایج حاصل از sap2000 بارگذاری انجام شده و طی تحلیل غیر خطی دینامیکی با کمک نرم افزار مقایسه شده اند. برای نشان دادن این اثر تنها به یک قاب اکتفا نشده است ufc3-340-02 تحلیل قاب با نتایج ارائه شده توسط و قاب ها با مشخصات مقطع متفاوت – مقاطع مربع به ابعاد 40 و 50 و 60 سانتی متر و درصد میلگرد طولی 1و 2و 3و 4 درصد- جهت بررسی اثر این تغییرات بر نتایج در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج نشان داد که افزایش بعد مقطع و کاهش درصد می باشد. برای کنترل تغییر شکل معیار چرخش ufc3-340-02 میلگرد طولی باعث افزایش محافظه کاری در دستور العمل کمتر از برش تقاضای ناشی از ufc3-340-02 تکیه گاهی مناسب تر از معیار جابجایی می باشد. برش تقاضای پیشنهادی توسط اثر قابی تحت اثر بار دینامیکی می باشد. انفجار مناسب بر مبنای ظرفیت برش اعضای قاب تعیین می شود، بنابر این نسبت شکل پذیری و برش خمشی تعیین کننده نمی باشند.

برای تشخیص سازه ها و حفره های مدفون از پاسخ های سطحی نیم فضاها تحت بارهای ضربه ای و انفجارهای سطحی استفاده می شود. چنین رویکردی به طور گسترده در تصویر برداری لرزه ای و تست های غیر مخرب استفاده می شود. علاوه بر این، پاسخ نیم فضاها برای طراحی تاسیسات زیرزمینی، تونل ها، و خطوط لوله تحت بار انفجار مورد نیاز است. در این پایان نامه، اثرات حفرات زیرزمینی بر رفتار سطحی و عمیق نیم فضاهای ارتجاعی با تقارن محوری تحت بار انفجار سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است. این تحقیقات همچنین برای بررسی رفتار نیم فضای غیر خطی در فاصله ای به اندازه کافی دور از انفجار نیز مناسب میباشد. مدل المان محدود پایه در محیط ansys ساخته شده و سپس به کالیبره کردن مدل نسبت به گام زمان، پالایش مش و مرز جاذب پرداخته شده است. علاوه بر این، مطالعه پارامتریک از مدل پایه با تغییر پارامترهای محیط، بارگذاری و حفره زیرزمینی انجام شده است. تغیرات پارامترهای اندازه گیری شده نسبت به تغیرات پارامترهای حفرات زیرزمینی و همچنین خصوصیات محیط ارائه شده است. نتایج به دست آمده با راه حل پایه ارائه شده در آیین نامه ufc 3-340-02 مربوط به تعیین حدود تقریبی تحلیل های الاستیک خطی برای مدل سازی پاسخ نیم فضاها تحت انفجار سطحی مقایسه شده است.

این پایان نامه نخستین گام از یک پژوهش برنامه ریزی شده برای ارائه یک روش طراحی کاربردی بر مبنای سطح عملکرد است به گونه ای که سازه ی طراحی شده تحت اثر زلزله طرح به حالت مشخصی از آسیب از پیش تعریف شده برسد. بر اساس روش های آیین نامه های فعلی، سازه ها برای نیروهایی طراحی می شوند که بدون توجه به میزان ریسک آسیب دیدگی یا گسیختگی، توسط آیین نامه مشخص می گردند؛ که در بهترین حالت، سازه ی طراحی شده معیار کنترل آسیب را برآورده می سازد اما با میزان ریسک بسیار متغیر و در حالت بد، سطح ایمنی سازه ی طراحی شده، نامشخص است. از طرف دیگر طراحی لرزه ای براساس سطح عملکرد به صورت احتمالاتی (probabilistic) که به عنوان یک روش ایده آل مطرح است، در حال حاضر به علت اینکه یک ابزار پیچیده و حتی گاهی غیر ممکن برای طراحی سازه های جدید است، غیر کاربردی است. در مقابل روش های طرحی به صورت قطعی (deterministic) بسیار مناسب و کاربردی برای طراحی های روزمره می باشند. این پایان نامه شکاف بین روش های فعلی طراحی و روش طراحی لرزه ای براساس سطح عملکرد به صورت احتمالاتی را پر می نماید. ابتدا بر اساس بهترین اطلاعات موجود در زمینه خواص و رفتار مصالح، یک مدل مناسب برای پیش بینی رفتار قاب های بتن آرمه ساخته شده و با استفاده از نتایج تست های آزمایشگاهی موجود تایید می گردد. سپس با انتخاب یک شاخص آسیب مناسب، یک ارتباط قابل اعتماد بین این شاخص آسیب و سطوح عملکرد سازه ای برای اعضای قاب های بتن آرمه از یک مطالعه پارامتریک بدست می آید. بعد از آن، عملکرد لرزه ای قاب های بتن آرمه ی طراحی شده بر اساس آیین نامه های موجود، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نهایت رابطه ی بین شاخص آسیب، پاسخ و پارامترهای طراحی مورد بررسی قرار گرفته، رفتار قاب های طراحی شده براساس آیین نامه های فعلی بهبود داده شده و یک روش طراحی بر اساس معیار آسیب پیشنهاد داده می شود.

زلزله های دو دهه اخیر این حقیقت را به اثبات رسانده است که با تحلیل و طراحی سازه ها بر اساس معیار مقاومت نمی توان محیطی کاملا امن برای ساکنان فراهم کرد. پس نیازمند دیدگاه جدیدی برای طراحی سازه ها بوده که بر مبنای آن بتوان شکل پذیری تمان اعضای سازه و میزان آسیب وارده به این اعضا را مورد بررسی قرار داد. در این صورت مالکان بیش از پیش از خسارت احتمالی ایجاد شده در اثر زمین لرزه آگاهی حاصل می نمایند. از طرفی دیگر در حال حاضر نیاز به مصالح جدید که بتوان با صرف کمترین زمان و هزینه عملیات بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی را انجام داد کاملا محسوس می باشد. با توجه به تحقیقات گسترده ای که در دو دهه اخیر صورت گرفته است مصالح پلیمری (frp)جایگزین مناسبی برای مصالح سنتی از قبیل بتن و فولاد می باشند و می توانند شکل پذیری اعضای یک سازه را به صورت چشمگیری افزایش دهند. با توجه به اینکه مواد پلیمری مصالح نوپایی در مهندسی عمران می باشند، پس نیازمند تحقیقات وسیع تری در جهت شناخت رفتار این نوع مصالح و تأثیر آن ها بر رفتار اعضای بتن مسلح بوده تا با توجه به مزیت های این گونه مصالح بتوان در آینده به گونه ای مناسب تر از آن ها استفاده کرد. با توجه به اینکه آیین نامه های حاضر رفتار یک سازه را به طور کامل مورد بررسی قرار نمی دهند، برای استفاده از آیین نامه های جدید لازم است که معیارهای رفتاری عضو های بتنی به صورت گسترده تری مورد بررسی قرار گیرند. در این تحقیق سعی شده است تا معیارهای رفتاری ستون های بتنی محصور شده با frp زیر اثر بارهای چرخه ای با استفاده از تحلیل غیر خطی اجزای محدود مدل ساخته شده توسط نرم افزار opensees، مورد بررسی قرار گیرد. ابتدا صحت نتایج حاصل از مدل ساخته شده با نتایج آزمایشگاهی موجود کنترل و مدل کالیبره خواهد شد. سپس اثر پارامترهای مختلف طراحی بر روی معیارهای رفتاری چرخه ای مورد مطالعه قرار می گیرد. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از: ابعاد ستون، ارتفاع ستون، درصد میلگردهای طولی و عرضی و ضخامت و تعداد لایه های frp. سپس در ادامه معیار آسیب، شکل پذیری، انرژی مستهلک شده و مقاومت برشی و خمشی ستون های تقویت شده محاسبه و با نتایج متناظر برای ستون های بتن مسلح محصور نشده با frp مقایسه خواهند شد.

مدلسازی نیم فضای ارتجاعی و انتشار موج درون نیم فضا تحت اثر بار دینامیکی ضریه ای کاربردهای فراوان دارد. هر چند پاسخ نیم فضا نزدیک محل انفجار غیر خطی است، در این تحقیق نشان داده می شود که با فرض اینکه حفره ناشی از انفجار ناحیه غیرخطی را شامل بشود، پاسخ های سطحی و عمیق می توانند با دقت بسیار خوبی با آنالیز دینامیکی الاستیک مدل شوند. بار ناشی از انفجار به صورت یک فشار ضربه ای دینامیکی روی سطح حفره اعمال می شود. فشار و ضربه ناشی از انفجار با دانستن وزن خرج انفجار تعیین می شوند. نیم فضای متقارن محوری با مرزهای جاذب محدود شده و با نرم افزار ansys مدل می شود. پاسخ های نیم فضا به نام های ماکزیمم تنش و ماکزیمم سرعت ذرات درون محیط، جابجایی، ماکزیمم سرعت ذرات و ماکزیمم شتاب ذرات روی سطح زمین به عنوان پارامترهای طراحی برای بررسی پارامتری با تغییر مشخصات محیط و اندازه انفجار گردآوری شده اند. صحت مدل پیشنهادی از مقایسه نتایج بدست آمده با فرمول های طراحی موجود در آیین نامه طراحی tm-5-855-1 برای محیط های خاکی نشان داده شده است. در انتها یک پایگاه اطلاعات برای ماکزیمم پارامترهای مورد نیاز برای طراحی سازه های مدفون و روی سطح جمع آوری شده و از آنها برای به وجود آوردن فرمول آنالیز و طراحی با کمک نرم افزارهای ریاضی استفاده شد تا جایگزین آنالیزهای وسیع اجزای محدود و تکرار آنها شود.

پیش بینی ناحیه آسیب دیده تحت انفجارهای زیرزمینی ناشی از انفجارهای تصادفی، حملات تروریستی یا انفجارهای صنعتی در مهندسی ژئوتکنیک حائز اهمیت فراوانی است. مطالعات متعددی با در نظر گرفتن رفتار خطی برای محیط اطراف انفجار انجام شده است. اما می دانیم که در نظر گرفتن رفتار خطی برای محیط سنگ یا خاک نمی تواند چندان دقیق باشد. در این تحقیق برای نزدیک شدن هر چه بیشتر به آنچه در واقعیت رخ می دهد با در نظر گرفتن یک محیط غیرخطی برای یک نیم فضای دوبعدی متقارن محوری به بررسی رفتار محیط سنگ یا خاک در اطراف محل انفجار پرداخته ایم. برای شبیه سازی از نرم افزار abaqus استفاده نموده ایم. بدین ترتیب که یک نیم فضای دوبعدی متقارن محوری را در این نرم افزار مدل کرده و رفتار غیرخطی محیط را توسط مدل ریاضی مور-کولمب و انفجار را به وسیله معادله حالت jwl شبیه سازی نموده ایم. برای حل مسئله در اطراف محل انفجار که جابه جایی های بزرگ رخ می دهد از مش بندی ale استفاده شده است. مدل به دست آمده نسبت به گام زمانی و سایز مش بندی کالیبره شده است. مطالعه پارامتری برای اندازه گیری تاثیر مشخصات محیط، شدت انفجار و عمق انفجار انجام پذیرفته است. پاسخ های مورد نظر برای اندازه گیری شامل سرعت اوج ذره (ppv)، فشار حداکثر در محیط و شعاع متوسط ناحیه پلاستیک (به عبارت دیگر ناحیه آسیب) بوده است. نتایج متعددی از مطالعه پارامتری به دست آمد، از جمله اینکه نرخ کاهش پاسخ ها در ناحیه الاستیک نسبت به ناحیه پلاستیک و همچنین روی سطح زمین نسبت به عمق زمین سریع تر می باشد. با افزایش سختی محیط، مقدار فشار حداکثر در آن افزایش یافته و مقدار سرعت حداکثر ذره و شعاع متوسط ناحیه پلاستیک کاهش می یابد. مقدار وزن ماده منفجره تاثیر زیادی روی نرخ کاهش پاسخ ها ندارد ولی دامنه آن ها را به شدت تغییر می دهد که البته این تغییر دامنه متناسب با تغییر وزن خرج است. در نهایت اینکه عمق انفجار اگر به اندازه کافی عمیق باشد تاثیر زیادی روی مقدار پاسخ ها نخواهد داشت.

در ارزیابی و نوسازی سازه های موجود یکی از مهم ترین گام ها بدست آوردن بیشینه تغییر شکل غیر خطی سازه تحت زلزله است. برای این منظور گرچه می توان از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی استفاده کرد اما به صورت معمول از روش های ساده تقریبی که از سیستم های یک درجه آزادی خطی نتیجه شده اند استفاده می شود. در این پژوهش با استفاده از روش خطی سازی معادل پیشنهاد شده در fema440 و بکار-گیری تحلیل تاریخچه زمانی خطی تغییرفرم های قاب های دو بعدی بتنی تحت زلزله ارزیابی شده است. تحلیل تاریخچه زمانی خطی بر روی سیستم معادل خطی که سختی آن نسبت به سختی اولیه سیستم کاهش و میرایی آن افزایش یافته است، انجام می شود. به منظور محاسبه پارامتر های دوره تناوب و میرایی موثر سیستم معادل خطی، دو گروه روابط در fema440 پیشنهاد شده است. در هر دو روش دوره تناوب موثر بدست آمده از دوره تناوب اولیه قاب بیشتر خواهد بود و از طرف دیگر میرایی افزایش می یابد و به این ترتیب روش تحلیل خطی اصلاح شده انجام خواهد شد.