چکیده هدف از انجام این تحقیق ، بررسی امکان استفاده از پانل های پیش ساخته سبک سه بعدی در مقاوم سازی سازه های فولادی و بررسی تاثیر پانل های سه بعدی بر رفتار لرزه ای سازه های مقاوم سازی شده می باشد.کاربرد پانل های سه بعدی با توجه به مزایای ویژه آن به سرعت در حال افزایش است،با این وجود تاثیر این پانل ها بر رفتار لرزه ای سازه، هنوز به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. در این پایان نامه ضمن مرور تحقیقات صورت گرفته در زمینه عملکرد سازه ای پانل های سه بعدی و بررسی مبانی تحلیل،طراحی و مدل سازی پانل ها ،به مقاوم سازی چهار قاب فولادی دوبعدی 3،5،7و15 طبقه با استفاده از پانل های سه بعدی پرداخته شده است و در نهایت رفتار لرزه ای سازه های مقاوم سازی شده با استفاده از ده شتابنگاشت با سازه اولیه مقایسه شده است.در انتخاب شتابنگاشت ها از شتابنگاشت های حوزه دور و نزدیک گسل استفاده شده است و به این ترتیب رفتار لرزه ای مدل ها در این دو حوزه مورد مقایسه قرار گرفته است.همچنین در این پایان نامه با نگاهی اجمالی، به معرفی خصوصیات تکان های حوزه نزدیک گسل و بررسی پارامترهای موثر بر طیف پاسخ حوزه نزدیک گسل پرداخته شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که به طور کلی پانل های سه بعدی با افزایش سختی سازه منجر به بهبود رفتار سازه می شوند ولی استفاده از این پانل ها باید با توجه به ارتفاع سازه و در نظر گرفتن مسائل مربوط به حوزه دور و نزدیک گسل انجام شود. به طور کلی استفاده از پانل های سه بعدی درمدل سه طبقه در هر دو حوزه دور و نزدیک گسل موجب بهبود رفتار سازه می شود، در مورد مدل های 5و7 طبقه استفاده از پانل در حوزه نزدیک گسل منجر به بهبود رفتار سازه می شود ولی استفاده از این پانل ها در حوزه دور از گسل ،با توجه به افزایش شتاب طیفی بعد از بهسازی باید با ملاحظات ویژه صورت بگیرد و استفاده از این پانل ها در مدل 15 طبقه در حوزه دور از گسل منجر به بحرانی تر شدن رفتار سازه می شود . کلید واژه ها: پانل سه بعدی،مقاوم سازی،تحلیل استاتیکی ودینامیکی غیر خطی

طراحی و بهسازی لرزه ای بر اساس سطوح عملکردی مورد انتظار سازه سال هاست که مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. امروزه روش ها و راهکارهای گوناگونی برای بهسازی لرزه ای قاب های فولادی ایجاد شده است. اما هر یک از این روش ها مشکلاتی در زمینه طراحی و اجرا دارند و همچنین از نظر هزینه و زمان مقرون به صرفه نیستند. تکنیک مقاوم سازی لرزه ای قاب خمشی فولادی با استفاده از مهاربندی فراطبقه ای به جهت سهولت اجرایی و هزینه کمتر این سیستم نسبت به روش های رایج، مدتی است در ساختمان- های بلند که با استفاده از سیستم قاب صلب طراحی شده اند و با توجه به آیین نامه های جدید لرزه ای، نیاز به بهسازی دارند، مورد استفاده قرار گرفته است. در این سیستم، سختی جانبی سازه در بیرونی ترین قاب ها با مهاربندی کردن کلی چند طبقه و چند دهانه به شکل یکپارچه، افزایش می یابد و در نتیجه بر سختی کلی سازه نیز افزوده می شود. در این حالت بار ستون های میانی تحت اثر بار جانبی کم شده و عمده بار جانبی از مهاربندی به پی انتقال می یابد. در نتیجه نیازی به تقویت ستون ها نمی باشد و عمده بهسازی از طریق مهاربندی کلی خارجی انجام می شود. در این تحقیق 8 قاب خمشی فولادی با سیستم مهاربندی فراطبقه ای در مدل های 5 ،7 ،9 ،12 ،15 ،20، 25 و 30 طبقه مورد بهسازی لرزه ای قرار گرفته اند. قاب های مذکور بر اساس ضوابط ویرایش دوم استاندارد 2800 طراحی شده اند. پس از طراحی نیاز آنها به بهسازی بررسی شده است و با توجه به ضوابط آیین نامه های تدوین شده جهت بهسازی لرزه ای در داخل و خارج ، بر اساس سطح عملکرد مورد انتظار بهسازی لرزه ای شده اند. جهت افزایش مقاومت قاب مورد بهسازی از روش یکپارچه سازی قاب فولادی بوسیله مهاربندی فراطبقه ای استفاده شده است. این کار علاوه بر کاهش مصرف فولاد و سهولت اجرا، جنبه های معماری قابل توجه و زیبایی خاصی نیز دارد و به لحاظ سازه ای منجر به کاهش آسیب دیدگی ناشی از زمین لرزه های بزرگ می گردد. این سیستم بهسازی در زمین لرزه های شدید به عنوان فیوز برشی مانع تشکیل مفاصل غیر ارتجاعی در تیرها و ستون ها می شود. پس از بهسازی مدل ها تغییرات در پاسخ های سازه ی بهسازی شده از جمله دریفت نسبی و پاسخ تاریخچه زمانی تغییر مکان بام نسبت به قبل از بهسازی، تحت چهار شتاب نگاشت زلزله های بم ، طبس ، کوبه و السنترو مقایسه و ارزیابی شده است. همچنین پاسخ های حاصل شده از شتاب نگاشت مقیاس شده زلزله های مذکور با شتاب نگاشت طراحی ویرایش سوم استاندارد 2800 مقایسه شده است. از بررسی های انجام شده در این تحقیق مشخص گردید در سازه های کوتاه مرتبه بهسازی شده نیاز دریفت طبقات تا 25% کاهش پیدا کرده است. سازه های میان مرتبه و بلند مرتبه پس از بهسازی با کاهش میانگین 38% دریفت همراه بوده اند. با توجه به نتایج حاصل شده، سازه های بهسازی شده میان مرتبه و بلند مرتبه پس از وارد شدن در محدوده تغییر شکل های غیر ارتجاعی، فقط در اعضای مهاربندی دچار مفصل پلاستیک می شوند و مفاصل پلاستیک تیر و ستون با این روش به اعضای مهاربندی منتقل می شود و این خود مشکلات بازسازی پس از وقوع زلزله را کاهش می دهد.

با توجه به پیشرفت های اخیر، محققین شاهد اثرات متفاوت زلزله های نزدیک گسل با زلزله های دور از گسل بوده اند. در طی تحقیقاتی که در این زمینه انجام شد، مشخص شد که نگاشت های نزدیک گسل دارای مدت زمان موثر کمتری نسبت به نگاشت های دور از گسل هستند و در نگاشت های سرعت نزدیک گسل، یک یا چند پالس ضربه ای با دامنه بزرگ و دوره تناوب زیاد وجود دارد که ناشی از اثرات forward directivity می باشد. حرکت پالس گونه، اعمال انرژی حجیم در مدت زمان کوتاه و ضربه گونه زلزله های نزدیک گسل، باعث اعمال نیاز شکل پذیری دورانی زیادی در بعضی طبقات و اتصالات، گسیختگی ترد اتصالات، تخریب آنی سازه و ایجاد طبق? نرم می شود که در طی زلزله 1994 نورث ریج و 1995 کوبه آشکار گردید. از طرفی سیستم دیوارهای برشی ورق فولادی (spsw) اخیراً (از دهه ????) به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی (سیستم باربر جانبی) در ساختمان های مختلف بخصوص در ساختمان های بلند مورد استفاده قرار گرفته اند. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا می باشد. در این پایان نامه برای بررسی اثر حوزه نزدیک گسل در ابتدا مقایسه ای بین طیف طرح استاندارد 2800 زلزله ایران و طیف حوزه دور و نزدیک گسل انجام شده و سپس جهت مشخص کردن تفاوت پارامترهای پاسخ سازه بوسیله تحلیل دینامیکی غیرخطی، سازه ها را تحت چهار نگاشت دور و نزدیک گسل که به شتاب g35/0 مقیاس شده اند مورد بررسی قرار داده ایم. نتایج نشان می دهد که مقادیر طیف پاسخ شتاب نزدیک گسل از پریود s1/1 به بعد بیش از مقادیر طیف استاندارد 2800 زلزله ایران و از پریود s2 به بعد تقریباً دو برابر مقادیر طیف دور از گسل می باشد. با بررسی اثر طیف دور و نزدیک گسل بر روی سازه های مورد مطالعه نتایج نشان می دهد که در دیوارهای بررشی فولادی (مدل نواری) با پریود بیش از 67/0 ثانیه طیف آئین نامه 2800 زلزله ایران جوابگوی نیازهای سازه ای برای زلزله های نزدیک گسل نمی تواند باشد (28% بشتر می باشد) و نیاز به اصلاح این طیف در آئین نامه 2800 زلزله ایران خواهد داشت. نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی نشان می دهد که در مدل های کوتاه مرتبه و میان مرتبه دیوار برشی فولادی با اتصال تیر به ستون صلب (تا پریود 0.67 s) اثر حرکات حوزه دور از گسل بر پارامترهای پاسخ بیشتر از اثر حرکات حوزه نزدیک گسل می باشد و در مدل های بلند مرتبه (بیش از پریود 0.67 s) اثر حرکات نزدیک گسل بر پارامترهای پاسخ سازه بیشتر از حرکات حوزه دور از گسل می باشد که این نتیجه گیری را می توان به دلیل بیشتر بودن محتوای فرکانسی نگاشتهای دور از گسل در محدوده پریود کوتاه و بلعکس محتوای فرکانسی بیشتر حوزه نزدیک گسل در محدوده پریود بلند، توجیه کرد.

دیوار برشی فولادی یک سیستم باربر جانبی نوینی می باشد که در چند دهه اخیر استفاده از آن بخصوص در سازه های بلند مرتبه روبه گسترش بوده است. این سیستم تشکیل شده از ورقهای نازک فولادی که توسط ورقهای اتصال بنام fish plate به قاب پیرامونی متصل می شوند. معمولا برای اتصال ورقهای فولادی به قاب پیرامونی از جوش ذوبی استفاده می کنند. در جوشکاری ذوبی به دلیل افزایش موضعی دما تا حد دمای ذوب در محل اتصال و سپس سرد شدن سریع دما، توزیع نا متقارن دما وکرنشهای پلاستیک، تنشهای پسماند زیادی در جوش و فلز پایه ایجاد می شود. در این سیستم بدلیل استفاده از ورقهای فولادی نازک و جوشکاری زیاد جهت اتصال این ورقها به قاب پیرامونی بررسی تنش پسماند ناشی از جوشکاری در ورق ضرورری بنظر می رسد. در این تحقیق مدلسازی المان محدود, دیوار برشی فولادی و فرآیند جوشکاری ورقها به قاب پیرامونی بوسیله نرم افزار abaqus انجام گرفته است . شبیه سازی جوشکاری بصورت دو بعدی و به صورت کوپل غیر مستقیم حرراتی- مکانیکی انجام شده است. اعمال فلاکس حرارتی بصورت سطحی و شکل دایره ای از طریق کد نویسی به زبان fortran صورت گرفته است . خواص الاستیک-پلاستیک مصالح در دماهای مختلف در نظر گرفته شده است و تغییرات دمایی و تنشهای حرارتی در حین جوشکاری مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این تحقیق جهت بررسی اثر تنش پسماند بر رفتار دیوار برشی فولادی, در مرحله اول نمونه بدون تنش پسماند مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس با مدلسازی فرآیند جوشکاری اتصال ورق به قاب و بدست آوردن تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری در ورق, در مرحله دوم رفتار دیوار برشی فولادی با فرض وجود تنش پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که بار تسلیم، بارنهایی، سختی، شکل پذیری، جذب انرژی در نمونه با تنش پسماند نسبت به نمونه بدون تنش پسماند به ترتیب 1.5% ، 1.28% ، 9.5% ، 7% ، 3.24% کاهش یافته است.

امروزه به دلیل رشد روز افزون جمعیت و افزایش تقاضا برای مواد اولیه و انرژی راه حل هایی به منظور بهینه کردن استانداردها و صرفه جویی در مصالح مصرفی، تولید و کاهش هزینه ها مورد توجه میباشد. فولاد یکی از مصالح ساختمانی با کاربرد فراوان در انواع سازه ها بوده که بدلیل هزینه قابل توجه ناشی از مصرف فولادها در سازه های سنگین استفاده از فولادهای با مقاومت زیاد به عنوان یکی از گزینه های مطرح در این نوع سازه ها می باشد. با توجه به اینکه در آیین نامه های طراحی سازه های فولادی ضوابط و محدودیت خاصی برای اعضای سازه ای با فولاد مقاومت بالا وجود ندارد، بنابراین نیاز به بررسی رفتار سازه های با فولاد مقاومت بالا(st52) و مقایسه آن با سازه با فولاد معمولی(st37) ضروری است. در این مطالعه رفتار سازه قاب خمشی فولادی مهاربندی نشده در انواع حالات بکارگیری فولاد مقاومت بالا و معمولی در اعضای تیر و ستون شامل، تیر و ستون از فولاد معمولی(مدل شماره1)، ستون از فولاد مقاومت بالا و تیر از فولاد معمولی(مدل شماره2)، ستون از فولاد معمولی و تیر از فولاد مقاومت بالا(مدل شماره3) و مدل تیر و ستون از فولاد مقاومت بالا(مدل شماره4)، مورد بررسی قرار گرفت. در مدلهای سازه ای مورد مطالعه طراحی و بررسی براساس نسبت تنش یکسان در اعضای سازه ای مشابه در قاب هفت طبقه، با رعایت محدودیتهای مقاومت و تغییر مکان جانبی آیین نامه در قابهای چهار تا سی طبقه و براساس اثر مقاومت فولاد در مدلهای قاب هفت طبقه با اعضای با سطح مقطع ثابت انجام شد. نتایج تحلیل خطی حداکثر کاهش وزن سازه در استفاده از فولاد مقاومت بالا را حدود 6 درصد نشان داد، که قابل توجه نبوده و انتظار میرود کاهش وزن در سیستم مهاربندی شده محسوس تر باشد. در تحلیل استاتیکی غیرخطی زاویه دریفت طبقه بام مدلهای مورد مطالعه حداکثر97درصد افزایش در مدل شماره4 نسبت به مدل شماره1 و قابلیت جذب و استهلاک انرژی بالاتر در مدل شماره4 نسبت به بقیه مدلها مشاهده شد. ضریب برش پایه حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی بر اساس زلزله حوزه نزدیک گسل در مدلهای سازه ای قابهای چهار تا سی طبقه، مدل شماره4 ( با 30درصد افزایش نسبت به مدل شماره1) در تمام موارد مقدار بالاتری داشته، در حالیکه زلزله حوزه دور از گسل مدلهای شماره1 تا 4 نتایج تقریبا یکسانی را نشان دادند. بررسی نتایج حداکثر میانگین دریفتهای حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی بر اساس زلزله حوزه نزدیک گسل، حداکثر 130درصد افزایش دریفت نسبت به مدل شماره1 در قاب سی طبقه و بر اساس زلزله حوزه دور از گسل، در مدل شماره2 قاب بیست و پنج طبقه، حداکثر40درصد افزایش دریفت نسبت به مدل شماره1 مشاهده شد.

در سالهای اخیر، ساختمان های بسیار بلندی ساخته شده اند، به طوری که ارتفاع آنها به سوی آسمان اوج گرفته است. از کارآمدترین سیستم های سازه ای که برای چنین ساختمانهایی استفاده شده است، سیستم هایی با رفتار لوله ای است. امروزه سیستم سازه ای خاصی تحت عنوان سیستم شبکه قطری توجه مهندسین را به خود جلب کرده است. در واقع به دلیل پیکربندی مثلثی این سیستم و قرارگیری آن در محیط پیرامونی ساختمان، ایجاد چشم انداز زیبای معماری اهمیت قابل ملاحظه ای پیدا کرده است. بدین منظور، در این مطالعه در جهت بهبود کارآیی سیستم های سازه ای با رفتار لوله ای در سازه های بلند، به گونه ای که عملکرد معماری و سازه ای به خوبی برآورده شود، سیستم سازه ای جدیدی تحت عنوان سیستم شبکه شش ضلعی( hexagrid ) معرفی میشود. در مقایسه با سیستم سازه ای شبکه قطری ، سیستم شبکه شش ضلعی از اعضای پیرامونی با پیکربندی شش ضلعی منتظم تشکیل شده است. در این متن رفتار سیستم شبکه قطری با قرارگیری مختلف اعضای قطری با زوایای 50، 60 ، 70 و 80 درجه و سیستم شبکه شش ضلعی، در ساختمانهای 30، 50، 70 و 90 طبقه توسط برنامه ی کامپیوتریsap2000 بررسی می شود. در طراحی اعضا، به منظور کنترل مقاومت، ملزومات آیین نامه ی طراحیlrfd 93 ارزیابی می شود. در این تحقیق تأثیر پیکربندی هندسی سیستم های سازه ای شبکه قطری و شبکه شش ضلعی، بر روی پارامترهایی همچون ماکزیمم تغییرمکان جانبی، تراکم فولاد بر روی نمای ساختمان، باربری پیرامونی، توزیع نیروی برکنش، پدیده ی لنگی برش مقایسه می شود. همچنین میزان تغییرپذیری سختی با استفاده از یک سیستم مهار بندی مشابه در اعضای داخلی در این دو سیستم سازه ای مورد بحث قرار می گیرد. همانطور که میدانیم با افزایش نسبت وجوه سازه، پارامتر حاکم بر طراحی میزان ماکزیمم تغییرمکان جانبی است. در سیستم شبکه قطری زاویه بهینه قرارگیری اعضای قطری برای ساختمانها با نسبت وجوه پایین زاویه بین 60 تا 70 درجه است، که برای نسبت وجوه بالا زاویه ی 70 درجه است. این افزایش سختی منجر به تراکم فولاد در نمای سازه ها با سیستم شبکه قطری است. نتایج نشان دادند سختی جانبی سیستم شبکه شش ضلعی کمتر از سیستم شبکه قطری است. این امر سبب می شود، در بهینه ترین حالت زاویه ی قرارگیری اعضای قطری، میزان تراکم فولاد در نمای سازه با سیستم شبکه شش ضلعی به 50% مقدار سیستم شبکه قطری کاهش یابد. همچنین بررسی ها نشان دادند افزایش صلبیت جانبی سیستم شبکه شش ضلعی در ترکیب با دیگر سیستمهای جانبی نسبت به سیستم شبکه قطری بیشتر است، به طوریکه در ترکیب با یک هسته مهاربندی این تأثیر چهار برابر است. در این متن پیشنهاداتی به منظور افزایش آزادی عملکرد طراحان معمار و سازه ارائه گردیده است.

هدف از این تحقیق، بررسی رابطه بین شکل پذیری کلی سازه با مقادیر شکل پذیری در المان های لرزه بر می باشد. در این تحقیق به طور خاص سعی بر آن شده است تا رابطه بین مقادیر تغییر شکل کلی طبقه با مقادیر پلاستیک شدگی در تیرها و چشمه های اتصال مورد بررسی قرار گیرد. همچنین اثر پلاستیک شدگی در چشمه اتصال با و بدون منظور نمودن اثر ورق تقویت جان(ورق مضاعف)، بررسی شده است. در این تحقیق قاب های خمشی فولادی با تعداد طبقات 4،7،10 و 15در سه دهانه، تحت اثر زلزله های منجیل، ال سنترو و نورتریج با شتاب های مقیاس شده 35/0،5/0و 7/0 برابر شتاب g قرار گرفته و رفتار کلی و همچنین رفتار المان های لرزه بر قاب، با افزایش شدت زلزله و سطح غیر خطی شدگی در سازه، با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی،مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج تحقیقات، چنانچه اثر ورق مضاعف چشمه اتصال در سازه لحاظ نشود، غیرخطی شدگی در چشمه های اتصال جذب شده و شکل پذیری این ناحیه افزایش یافته و تیرها رفتار خطی دارند همچنین با در نظر گرفتن اثر ورق مضاعف مشاهده می گردد که با افزایش شتاب زلزله و سطح غیر خطی شدگی در سازه، میزان شکل پذیری چشمه های اتصال تقریبا ثابت است در حالی که در تیرها مقادیر تغییر شکل های غیرخطی افزایش یافته و شکل پذیری سازه را تامین می نماید، به نحوی که درصد تغییر شکل های غیرخطی در چشمه های اتصال از کل درصد تغییر شکل طبقه 9درصد، در تیرها 54 درصد و مابقی در ستون ها می باشد.

از اواخر قرن نوزدهم که بلند مرتبه سازی در جهان رونق گرفت، تاکنون سیستم های سازه ای گوناگونی برای ساختمان های بلند مورد استفاده قرار گرفته است.در این میان، سیستم های سازه ای لوله ای از بهترین فرمهای سازه ای شناخته شده برای استفاده در ساختمانهای بلند مرتبه می باشد. در این سیستمها که تکامل یافته سیستم قاب صلب سنتی محسوب میگردند، سعی می شود تا با استقرار ستون ها در پیرامون ساختمان، صلبیت خمشی و پیچشی سیستم به حداکثر خود رسیده و از ممان اینرسی کل ساختمان برای تحمل بارهای جانبی استفاده گردد.در میان سیستم های لوله ای، سیستم لوله ای مهاربندی شده(سیستم لوله خرپایی) که دارای اعضای قطری با عملکرد محوری می باشد، مقاومت برشی موثرتری نسبت به سیستم با اعضای متعامد از خود نشان می دهد.همچنین قرارگیری این اعضاء در محیط پیرامونی ساختمان در تشابه با رفتار سیستم های لوله ای، کارآیی سازه ای این سیستم را به ماکزیمم مقدار خود رسانده است.این سیستم به دلیل دارا بودن ویژگیهای خاص از جمله تغییر مکانهای جانبی ناچیز در برابر بارهای جانبی، باعث می شود به اجزاء غیرسازه ای ساختمان خسارات کمتری وارد گردد و به همین دلیل به عنوان یکی از مهمترین و کارآمدترین سیستمهای سازه ای در ساختمانهای بلند شناخته شده است. به منظور درک بهتر مفاهیم سازه ای، مطالعه پارامتریکی بر روی دسته ای از ساختمان های بلند 48، 60 ، 72 و 84 طبقه، با نسبت وجوه مختلف، که دارای سیستم لوله خرپایی می باشند توسط برنامه ی کامپیوتری صورت گرفته است که نتایج حاصل از این تحقیق در این پایان نامه آورده شده است.همچنین در این تحقیق تأثیر پیکربندی هندسی مهاربندهای پیرامونی و تغییر زاویه ی آنها نسبت به افق، بر روی پارامترهایی همچون ماکزیمم تغییرمکان جانبی، میزان فولاد مصرفی در قسمتهای مختلف ساختمان، میزان باربری اعضای پیرامونی در حالات مختلف قرارگیری مهاربندهای پیرامونی، پدیده ی لنگی برشی در ساختمان های با سیستم لوله ای و توزیع نیروی بالابرنده در ستونهای پیرامونی بال و جان ساختمان مقایسه می شود. نتایج نشان دادند که مهاربندهای پیرامونی در موثرترین حالت باعث میشوند که تغییر مکان جانبی در ساختمانهای 48، 60 ، 72 و 84 طبقه به ترتیب 60،57، 51 و 47 درصد در مقایسه با ساختمانهای بدون مهاربند پیرامونی کاهش یابد.همچنین بهینه ترین حالت کاهش مقدار فولاد مصرفی در مهاربندهای پیرامونی زاویه ی 45 درجه میباشد که باعث کاهش 1/4 ، 7/6 ، 9/2 و 9/7 درصدی در ساختمانهای 48، 60 ، 72 و 84 طبقه میشود.علاوه بر این موارد، نتایج نشان دادند که نیروی بالابرنده در تمامی حالات مهاربندی پیرامونی در ستونهای گوشه ای بال و جان ساختمان بیشتر از ستونهای میانی می باشد.همچنین افزایش زاویه ی مهاربندهای پیرامونی باعث کاهش صلبیت برشی جانبی ساختمان میشود که همین عامل باعث میشود مهاربندهای با زاویه ی بیشتر تاثیر کمتری در کاهش مقدار لنگی برشی داشته باشند.

از برجهای خنک کننده بطورگسترده برای خنک کردن مقادیر زیاد آب درنیروگاه حرارتی، پالایشگاهها و نیروگاه هسته ای، کارخانجات فولادسازی، سیستم تهویه مطبوع و سایر مراکز صنعتی استفاده می شود. هدف نهایی طرح نیروگاه، تولید حداکثر انرژی الکتریکی از مواد خام می باشد. درسیکل اولیه کار نیروگاه معمولا مواد خام توسط احتراق به انرژی حرارتی تبدیل می شوند. این انرژی حرارتی دمای آب را در دستگاهی به نام بویلر به 545 درجه سانتیگراد می رساند. بخارتولید شده توسط بویلر به طرف پره های توربین هدایت می شود. بخار وارده به توربین آن را به حرکت در می آورد و ژنراتور را که با توربین هم محور و کوپله است به همراه آن به گردش در آورده و جریان برق تولید می شود. درطرح نیروگاههای تولید نیرو، آب بسیار زیادی از توربینها با حرارت بالایی خارج میشود. اگر نیروگاه درمحلی باشد که منابع آب طبیعی( مانند آب رودخانه یا چاه عمیق یا...) در دسترس باشد، آب مذبور خارج و آب جدیدی که سرد است وارد سیستم می شود. اما در مکانهایی که با محدودیت آب مواجه هستند، بایستی از آب استفاده مجدد نمود. بنابراین این آب، بایستی بنحوی خنک شود. ایده برجهای خنک کننده نوع هلر نخستین بار توسط لزو هلر استاد دانشگاه فنی بوداپست مجارستان در سال 1956 میلادی در کنفرانس جهانی نیرو در وین مطرح گردید. در این سیستم بخارتولید شده پس از برخورد با پره های توربین و به حرکت در آوردن آنها وارد یک چاهک حرارتی که به کندانسور موسوم است، گردیده و حرارت آن توسط آبی که به آب خنک کننده موسوم است، گرفته می شود. در این دستگاه آب خنک کن از پایین به صورت جت به لایه های آب بخار بالای دستگاه، پاشیده شده و دمای بخار آب را پایین و آنرا به صورت مایع در می آورد. دمای آب خنک کن بعد از طی یک سیکل بالا می رود و برای مصرف مجدد باید پایین آورده شود. بدین منظور آب گرم تولید شده توسط کندانسورها را توسط پمپهایی به طرف برج خنک کننده هدایت می نمایند.

با توجه به پیشرفت های اخیر، محققین شاهد اثرات متفاوت زلزله های نزدیک گسل با زلزله های دور از گسل بوده اند. در طی تحقیقاتی که در این زمینه انجام شد، مشخص شد که نگاشت های نزدیک گسل دارای مدت زمان موثر کمتری نسبت به نگاشت های دور از گسل هستند و در نگاشت های سرعت نزدیک گسل، یک یا چند پالس ضربه ای با دامنه بزرگ و دوره تناوب زیاد وجود دارد که ناشی از اثرات forward directivity می باشد. حرکت پالس گونه، اعمال انرژی حجیم در مدت زمان کوتاه و ضربه گونه زلزله های نزدیک گسل، باعث اعمال نیاز شکل پذیری دورانی زیادی در بعضی طبقات و اتصالات، گسیختگی ترد اتصالات، تخریب آنی سازه و ایجاد طبق? نرم می شود که در طی زلزله 1994 نورث ریج و 1995 کوبه آشکار گردید. از طرفی سیستم دیوارهای برشی ورق فولادی (spsw) اخیراً (از دهه ????) به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی (سیستم باربر جانبی) در ساختمان های مختلف بخصوص در ساختمان های بلند مورد استفاده قرار گرفته اند. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا می باشد. در این مقاله برای بررسی اثر حوزه نزدیک گسل و مشخص کردن تفاوت پارامترهای پاسخ سازه در حوزه دور و نزدیک گسل تحلیل دینامیکی غیرخطی بر روی چهار مدل اجزای محدود با ارتفاع های مختلف دیوار برشی فولادی با اتصال تیر به ستون مفصلی، با استفاده از چهار جفت نگاشت دور و نزدیک گسل که به شتاب g35/0 مقیاس شده اند و نیز چهار جفت نگاشت دور و نزدیک گسل با شتاب واقعی زمین انجام شد. نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی حاصل از چهار نگاشت دور و نزدیک گسل که به شتاب g35/0 مقیاس شده اند با استفاده از روش اجزای محدود نشان می دهد که در مدل های بلند مرتبه (بیش از پریود 0/7 s) اثر حرکات نزدیک گسل بر پارامترهای پاسخ سازه بیشتر از حرکات حوزه دور از گسل می باشد که این نتیجه گیری را می توان به دلیل بیشتر بودن محتوای فرکانسی نگاشتهای دور از گسل در محدوده پریود کوتاه و بلعکس محتوای فرکانسی بیشتر حوزه نزدیک گسل در محدوده پریود بلند، توجیه کرد. و نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی حاصل از چهار نگاشت دور و نزدیک گسل با شتاب واقعی زمین نشان میدهد که بیشتر بودن بیشتر بودن شتاب زلزله های نزدیک گسل و به تبع آن اختلاف فاحش بین پارامتر های لرزه ای از قبیل شدت آریاس و چگالی انرژی مخصوص زلزله و pgd زمین لرزه های نزدیک گسل نسبت به زلزله های دور از گسل موجب اختلاف فاحش بین پارامترهای پاسخ سازه در نزدیک گسل خواهد شد.

مشخصه های دقیق حرکات زمین و تخمین دقیق نیازهای لرزه ای در سطوح کلی و محلی به عنوان پارامترهای کلیدی موثر در طراحی بر اساس عملکرد و ارزیابی لرزه ای یک سازه به شمار می روند. در نواحی نزدیک به گسل، اثرات جهت داری پیشرونده و پرتابی زمین رکوردهایی را تولید می نمایند که توسط یک پالس قوی یا مجموعه پالسهای پریود- بلند شناسایی می شوند. لذا در این تحقیق اثر مدت زمان قوی زلزله و محتوای فرکانسی بر پاسخ غیرالاستیک سازه های فولادی تحت اثر حرکات لرزه ای حوزه نزدیک، با تاکید خاص بر اثر جهت داری پیشرونده و اثر پرتابی، در دو بخش و به صورت تحلیلی و عددی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در بخش اول، به کمک نرم افزار abaqus رفتار کلی ساختمانهای فولادی اعم از تغییرمکان کل سازه، تغییرمکان نسبی بین طبقات، نیروی محوری، محل و ترتیب تشکیل مفصل پلاستیک، جابه جایی ماندگار و ظرفیت شکل پذیری سازه مورد بررسی قرار می گیرد. مدل سازیهای عددی که در این پژوهش انجام گرفته است، نشان می دهد که ساختمانهای فلزی در زمان حضور پالس سرعت در تاریخچه زمانی سرعت، تحت اثر نیازهای تغییرشکل بزرگی (در برخی موارد تا دو برابر حالت زلزله های حوزه دور) قرار گرفته و این امر باعث می گردد که سازه در یک یا چند سیکل محدود، انرژی قابل ملاحظه ای را تلف نماید. رکوردهای نزدیک گسل حاوی اثر پرتابی، نسبت به رکوردهای دور از گسل، آسیب بیشتری به سازه وارد نموده و تا 50 درصد تغییرمکان کلی سازه را افزایش می دهند. در بخش دیگر این تحقیق، اثر مدت زمان قوی زلزله بر پاسخ غیر الاستیک سازه بررسی گردید. نتایج حاصل از تحلیل نشان می دهد که مدت زمان قوی زلزله بر شاخص خرابی بر اساس ماکزیمم پاسخ( دریفت طبقات) بی تاثیر است در حالی که بر شاخص خرابی بر اساس انرژی تاثیر گذار است به طوری که با افزایش مدت زمان انرژی هیسترزیس جذب شده نیز افزایش می یابد.

در علم ساختمان به واقعه ای که، در آن یک خرابی اولیه در یک یا چند عضو از سازه باعث خرابی اعضای مجاور آنها و گسترش خرابی، و مواردی(در صورت به تعادل نرسیدن سیستم) منجر به خرابی کلی سازه میگردد خرابی پیش رونده گویند. در این رساله ضمن بحث پیرامون این نوع واقعه و مسائل مرتبط با آن روشی ساده برای بررسی آن ارائه شده است. علیرغم وارد شدن این بحث در آیین نامه ها و حتی داشتن آیین نامه خاص، اما هنوز مسائل بسیاری در این خصوص است که نیاز به بررسی و شناخت دقیق تری دارند. به عنوان مثال در مورد ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله، با توجه به سیستمهای مختلف مهاربندی مورد استفاده در آنها، نیاز یا عدم نیاز به کنترل پتانسیل خرابی پیش رونده در این گونه سازه ها مسئله ای است که احتیاج به بررسی و مطالعه دارد. چرا که این سوالی است که، در خیلی از نوشته های قبلی در این خصوص، مطرح شده است، و جوابهای متفاوتی، به آن داده شده است. بدین لحاظ در این رساله روی 42 مدل سازه ای با سیستم های مختلف لرزه ایِ که براساس آیین نامه ایران طرح شده اند، پتانسیل خرابی پیش رونده بررسی گردید و نتایج نشان داد که، در این سازه ها علیرغم داشتن ضوابط طرح لرزه ای، احتمال وقوع خرابی پیش رونده، وجود دارد. ولیکن وسعت خرابی ها در سازه های مختلف متفاوت و متاثر از سیستم سازه ای آنها و همچنین موضع وقوع حادثه میباشد. به علاوه در این رساله مقدار ضریب افزایش بار دینامیکی(ضریب ضربه) که برای لحاظ اثرات دینامیکی بار در تحلیلهای استاتیکی در آیین نامه های خرابی پیش رونده پیشنهاد شده است مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با استفاده از مفهوم شکل پذیری و تعادل دینامیکی در کنار بکارگیری روش انرژی یک روش ساده برای محاسبه ضریب اضافه بار، ارائه میشود که پس از اثبات صحت روش پیشنهادی، نتایج نشان از کوچکتر بودن مقادیر بدست آمده از این روش در مقایسه با مقادیر داده شده در آیین نامه ها دارد. در ادامه بر پایه نتایج روش پیشنهادی یک سری فرمول و همچنین یک گراف ساده شده برای محاسبه هر چه ساده تر ضریب افزایش بار ارائه میگردد.

مشکل اصلی این سیستم های مقاوم لرزه ای سازه های بلند، محدود بودن توانایی آن ها در کنترل سازه در ارتفاع می باشد. لذا محققین این امر بر آن شدند تا از روش هایی جهت کنترل سازه های بلند استفاده کنند. از این رو روش هایی جهت کنترل سازه های بلند به وجود آمدند که این روش های کنترلی عبارتند از کنترل غیرفعال، کنترل نیمه فعال و کنترل فعال. مطالعات و تحقیقات اولیه انجام شده در زمینه کنترل، به طور وسیعی بر روی سیستم های کنترل فعال می باشد. این سیستم ها با به کارگیری محرک هایی جهت ایجاد نیروهایی که مستقیماً بر سازه اعمال می شود، تغییر مکان سازه را کنترل می کنند. با توجه به محدودیت محرک ها از نظر تعداد و مسایل اقتصادی، موقعیت قرارگیری این محرک ها بسیار حایز اهمیت می باشد. در یافتن موقعیت بهینه محرک های مذکور نیاز به الگوریتمی است که از توانایی کافی در جستجوی مقادیر بهینه در فضای گسسته برخوردار باشد که به همین منظور الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، به دلیل تفاوت ویژگی های زلزله های حوزه دور و نزدیک گسل و نیز کمبود یا نبود اطلاعات معتبر در ثبت رکورد زلزله های حوزه نزدیک، مقایسه تحریک های حوزه دور و نزدیک و پالس های شبیه سازی شده حوزه نزدیک امری ضروری است.

ارائه یک طیف طرح الاستیک در حوزه نزدیک گسل در ساختگاه تهران با استفاده از شبیه سازی گسل شمال تهرلن و بررسی و مقایسه با آئین نامه های 2800 آمریکا و تایوان و مقایسه آنها با استفاده از مدلسازی قابهای خمشی فولادی 5 10 15 20 طبقه در نرم افزار sap2000

در این تحقیق به بررسی دو روش مرسوم در طراحی اتصالات پای ستون ، روش بلوک تنش مثلثی و روش بلوک مستطیلی پرداخته شده است و نتایج حاصل از این دو روش با هم مقایسه شده است. سپس با استفاده از ویژگی سختی دورانی اتصال پای ستون به بررسی عدم قطعیت های آن پرداخته شده است و به کمک این عدم قطعیت ها و داده های آزمایشگاهی به صورت احتمالاتی میانگین سختی دورانی اتصال پای ستون در سازه ها پیش بینی شده است و در مرحله ی آخر اثر سختی دورانی اتصال پای ستون بر رفتار و عملکرد لرزه ای و ویژگی های دینامیکی سازه ها به کمک تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده ی مودال (mpa) و تاریخچه زمانی، در حالتی که سازه ها دارای سختی های دورانی متفاوت می باشند پرداخته شده است. نتایح حاصل از تحقیق نشان می دهد که روش های بلوک تنش مثلثی و بلوک مستطیلی بصورت محافظه کارانه به پیش بینی لنگر تسلیم اتصال می پردازند و مقادیر حاصل از این دو روش به هم نزدیک می باشند. همچنین به کمک 7 عدم قطعیت موجود در اتصال تخمین زده شد که در صورتی که نیروی محوری در ستون وجود نداشته باشد، 95% اطمینان وجود دارد که سختی دورانی اتصال پای ستون در بازه ی (14.66 – 12.51) قرار دارد که خطای این تخمین 07/1 می باشد. همچنین با همین درصد اطمینان، دوران اتصال پای ستون در بازه ی (7.19 – 6.51) قرار دارد که خطای این تخمین 34/0 می باشد و در صورت وجود نیروی محوری مقادیر بازه ی سختی دورانی بسته به نیروی محوری اعمالی بیشتر و بازه ی دوران کمتر خواهد شد. همچنین تحلیل مدل های سازه ای با سختی دورانی های مختلف نشان داد که اتصال پای ستون با رفتار شبه صلب مطلوبیت بیشتری در طراحی سازه ها دارد.

دیوار برشی فولادی در چند دهه اخیر بعنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در ساختمان های مختلف بخصوص در ساختمان های بلند مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این سیستم در سازه های بلند نیازمند تحلیلی دقیق از رفتار دیوار برشی فولادی می باشد، چرا که در سازه های متوسط و بلند، تغییرشکل های محوری بزرگ ستون ها و تشدید اثرات آن ها در ارتفاع باعث می شود تا تغییر مکان های خمشی حاکم گردد. در این تحقیق، به تحلیل سیستم دیوار برشی فولادی به روش "شیب – افت اصلاح شده" پرداخته شده و برای تحلیل سیستم به این روش، از شیوه معادل سازی ورق های فولادی با فنر استفاده گردیده است. تحلیل های انجام گرفته بر روی دو مدل با فنرهای افقی و قطری در جایگزینی با ورق های فولادی، نشان می دهد که مدل با فنرهای قطری می تواند معادل سازی دقیقی برای دیوار برشی فولادی باشد. فرآیند تحلیل این سیستم با هدف کاهش در زمان تحلیل (در مقایسه با روش های تحلیلی دیگر)، با استفاده از یک زبان برنامه نویسی انجام گرفته است. برای محاسبه سختی ورق که در روابط روش "شیب – افت اصلاح شده" جایگزین سختی فنرها می گردد، از روش اندرکنش ورق با قاب استفاده گردیده است. نتایج تحلیل سیستم دیوار برشی فولادی به روش "شیب – افت اصلاح شده" نشان می دهد که روش اندرکنش ورق با قاب به دلیل فرض نادرست تشکیل میدان کششی در تمام طول ورق دیوار برشی فولادی در مرحله پس کمانشی، نمی تواند تحلیل دقیقی از رفتار ورق فولادی ارائه دهد. به همین منظور به اصلاح روابط روش اندرکنش ورق با قاب با در نظرگرفتن اثر تشکیل میدان کششی ناقص و با استفاده از نتایج تحلیل به روش اجزاء محدود پرداخته شده است. پس از اطمینان از صحت اصلاحات انجام گرفته و دقت روش تحلیلی ارائه شده، با تغییر در پارامترهای مشخصه دیوار برشی فولادی در زبان برنامه نویسی، به بررسی اثر پارامترهای مختلف بر رفتار دیوار برشی فولادی پرداخته شده است. تغییر پارامترهای ضخامت ورق، عرض پانل، تنش تسلیم ورق و ممان اینرسی ستون ها و تاثیر آن بر میزان جذب برش، سختی الاستیک سیستم و مقاومت نهایی آن، نشان می دهد که برای داشتن سیستم دیوار برشی فولادی با عملکرد مطلوب، پارامترهای مشخصه دیوار برشی فولادی باید به نحوی طراحی شوند که از ظرفیت سیستم حداکثر استفاده به عمل آید.

در سازه ها برای داشتن جذب انرژی پلاستیک قابل توجه، وقوع تسلیم ضروری است و شکست ترد اتصال مانع از این می شود که اتصالات صلب جوشی، رفتار غیر الاستیک مورد نظر را برای مقاومت در برابر بارهای زلزله از خود نشان بدهند. طراحی اتصالات قبل از زلزله نورتریج به نحوی انجام می گردید که مفصل پلاستیک در بر ستون، یعنی جایی که بالاترین قیود و تنش های سه محوره وجود دارد، به وقوع بپیوندد. تنش های سه محوره تاثیر زیادی در کاهش شکل پذیری و بروز رفتار ترد دارد. اما پس از وقوع زلزله ی نورتریج و مشاهده وقوع خسارات گسترده در اتصالات قاب های خمشی فولادی، انواع بسیاری از اتصالات صلب فولادی مانند اتصالات صلب فولادی تقویت شده با، ورق های پشت بند قائم، ماهیچه، پشت بند امتداد یافته و ...، معرفی و مورد بررسی و مطالعه واقع گردید. در این تحقیق، با استفاده از آنالیز المان محدود به معرفی و بررسی یک تقویت پیشنهادی جدید پرداخته شده است، که در این پژوهش رفتار چرخه ای انواع مختلف اتصالات تقویت شده با تقویت پیشنهادی، که شامل اتصالات صلب تقویت شده با تقویت پیشنهادی به صورت تک و دوگانه ی دارای rbs و بدون rbs مورد بررسی و مطالعه واقع شده است و با اتصالات صلب تقویت شده با پشت بند قائم، پشت بند امتداد یافته، rbs و ماهیچه ای مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان دهنده ی رفتار هیسترتیک و قابلیت اتلاف انرژی مطلوب انواع مختلف اتصال با تقویت پیشنهادی نسبت به دیگر اتصالات صلب تقویت شده می باشد و همچنین این اتصال با تقویت پیشنهادی در کاهش تنش در امتداد خطوط بحرانی cjp و wah بسیار موثر است. در انتها با استفاده از روش های طراحی لی و همکاران در پشت بند قائم، روش چن و همکاران در پشت بند قائم امتداد یافته و در نهایت از آنالیزهای زیادی که توسط نرم افزار abaqus انجام شده، یک روش طراحی پیشنهادی برای، تقویت پیشنهادی ارائه شده است. در نهایت هدف نویسنده در این پژوهش، بررسی و تحقیق در مورد استفاده از یک تقویت پیشنهادی در مقاوم سازی اتصالات صلب فولادی می باشد که می توان گفت تاکنون نمونه ای از تحقیقات آزمایشگاهی و یا مدل سازی عددی برای آن وجود ندارد. امید است که این تحقیق قدمی موثر در آغاز این مسیر باشد.

در تجزیه و تحلیل خسارت وارد بر یک سازه پس از رخداد یک حادثه مخرب، برآورد میزان دقیق خسارت وارد بر هر نقطه از سازه غیرممکن به نظر می‏رسد. لذا معرفی شاخص‏ خرابی برای ارزیابی میزان خسارت وارد بر المان‏ها‏ی سازه ضروری می‏باشد.‏ این شاخص‏ها‏ می‏توانند مبنایی مناسب برای ارزیابی عملکرد سازه در برابر نیروهای رفت و برگشتی زلزله باشند. شاخص‏ها‏ی خرابی تابعی از شکل پذیری سازه، انرژی مستهلک شده در سازه، دامنه، زمان و تعداد سیکل‏های بارگذاری می‏باشند. نکته مهم در کاربرد شاخص‏ها‏ی خرابی، وابستگی شدید آن‏ها‏ به جنس مواد تشکیل دهنده المان‏ها‏ می‏باشد. خسارت سازه اثر توام بزرگی پاسخ سازه و تعداد چرخه‏ها‏ی بارگذاری است. برای سازه‏های فولادی اثرات ‏این دو پارامتر با به کار بردن قوانین خسارت تجمعی مدل می‏گردد. تغییرشکل‏های پلاستیک در سازه توسط اثر خسارت تجمعی واقعی‏تر به نظر می‏رسد. چون سازه حافظه‏ای دارد که تغییرات ماندگار را در تحت اثر بارهای چرخه‏ای در خود ذخیره می‏کند. در این مطالعه به بررسی شاخص‏های خرابی تغییرمکان نسبی، شکل پذیری، سینماتیکی، حداکثر محدوده drift پلاستیک، شاخص خرابی دالی و کرول و شاخص خرابی خستگی کم چرخه در قاب‏های خمشی فولادی 5، 10، 15 و 20 طبقه در سطوح شکل‏پذیری 3، 5 و 7 پرداخته شده است. همچنین زمین لرزه‏های مورد استفاده به روش استاندارد 2800 مقیاس شد‏ه‏اند و با میانگین آن‏ها شاخص‏ها محاسبه شده است تا مشخص گردد سطح شکل پذیری هدف در استاندارد 2800 به چه مقداری نزدیک است. جهت بررسی سازه‏ها از نرم فزار غیرخطی perform-3d استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که قاب‏های طراحی شده بر مبنای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، تحت تحلیل دینامکی غیرخطی آسیب‏هایی اعم از آسیب داخلی تا گسیختگی المان را تجربه می‏کنند و با افزایش شکل پذیری هدف از سطح 3 به سطح 5 میزان افزایش خسارت در تمامی شاخص‏ها به طور میانگین 65% است و از سطح 5 به سطح 7 میزان افزایش خسارت به طور میانگین 24% است. سطح شکل پذیری هدف در استاندارد 2800 نیز تقریبا به سطح شکل ‏پذیری 3 نزدیک است.

مطالعات نشان داده اند که قاب های مهاربندی شده ی همگرای متداول، عملکرد لرزه ای نامطلوبی دارند. از طرفی با توجه به اینکه ارضای شرایط کنترل تغییرمکان در قاب های خمشی دشوار است لذا محققین در دهه ی 1970 سیستمی را ابداع کردند که هم از نظر مقاومت و سختی و هم از نظر کنترل تغییرمکان جانبی عملکرد مطلوبی داشتند و دلیل این امر را می توان وجود تیرپیوند که به عنوان فیوز عمل می کند دانست. در این مطالعه سه هدف عمده دنبال شده است: 1- توسعه ی مدلی برای شبیه سازی رفتار مهاربندهای با لینک های برشی ، برشی – خمشی و خمشی، 2- مطالعه رفتار لرزه ای قاب های مهاربندی شده ی واگرا با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی (تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی و تحلیل دینامیکی افزایشی) و 3- ارزیابی عملکرد لرزه ای قاب های مهاربندی شده ی واگرا در سطوح عملکرد مختلف با استفاده از ساختاری مبتنی بر قابلیت اعتماد لرزه ای و با در نظر گرفتن عدم قطعیت های موجود در نیاز و ظرفیت لرزه ای. همچنین تحلیل دینامیکی افزایشی به منظور ارزیابی ظرفیت لرزه ای مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از نزدیک به 2400 تحلیل دینامیکی غیرخطی نشان داد، که عملکرد قاب های مهاربندی شده ی واگرا با لینک برشی در سطح عملکرد آستانه ی فروریزش بسیار مطلوب تر از قاب های مهاربندی واگرا با لینک برشی – خمشی است و همچنین عملکرد قاب های مهاربندی واگرا با لینک برشی – خمشی مطلوب تر از قاب های مهاربندی واگرا با لینک خمشی است.

سرعت موج برشی یکی از پارامترهای مهم در مطالعات ژئوتکنیکی و ارزیابی خصوصیات خاک از جمله اثرات ساختگاهی و تعیین پروفیل لایه های زیر سطحی می باشد. متداول ترین روش در ارزیابی سرعت موج برشی، روش لرزه نگاری درون چاهی است که نیاز به حفر گمانه برای انجام این روش، باعث کاهش انعطاف پذیری و افزایش هزینه آن شده است، اما شاید مهمترین ویژگی آن نتایج حاصل از این روش است که دارای دقت بالایی است. لذا بجای چنین روشی که مخرب محسوب می شود، یک روش غیر مخرب در اندازه گیری سرعت موج برشی به نام روش آنالیز طیفی امواج سطحی قابل استفاده می باشد که یک راهکار جدید و چند منظوره بر مبنای تولید وثبت امواج لرزه ای در سطح، تحلیل اختلاف فازسیگنال های حاصله در حوزه فرکانس و وارون سازی نتایج است. در این پایان نامه ابتدا نحوه انتشار امواج رایلی در محیط های چند لایه و همچنین چگونگی به کارگیری این امواج در ارزیابی خصیوصیات مکانیکی لایه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است، سپس با استفاده از آنالیز فوریه و معرفی توابع خود همبستگی و همبستگی متقابل در حوزه زمان و فرکانس، نحوه بدست آوردن منحنی پراکندگی صحرایی در نقاط مختلف بیان شده و آنگاه برنامه کامپیوتری لازم جهت برآورد این منحنی توسط نرم افزار matlab معرفی شده است. در ادامه با ذکر چیدمان منبع مولد انرژی و ژئوفون ها و همچنین نحوه برداشت داده ها منحنی های پراکندگی مربوط به محل احداث ساختمان کلاسهای مهندسی از دانشگاه سمنان با استفاده از این برنامه محاسبه شده است. این منحنی ها با استفاده از یک روش ریاضی ساده وارون سازی شده و پروفیل های سرعت موج برشی در محل های مورد نظر بدست آمده اند. در نهایت پروفیل بدست آمده از این فرایند با پروفیل سرعت موج برشی بدست آمده از روش نفوذ استاندارد مقایسه شده است، تا میزان صحت و دقت روش آنالیز طیفی امواج سطحی مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، انطباق قابل قبولی بین نتایج حاصل از این راهکار به عنوان یک روش غیر مخرب و روش نفوذ استاندارد به عنوان یک روش مخرب وجود دارد. بنابراین با استفاده از روش آنالیز طیفی امواج سطحی می توان پروفیل سرعت موج برشی را بدون نیاز به حفر گمانه به دست آورد و در هزینه های حفر گمانه و هزینه های جانبی آن صرفه جویی کرد.

مطالعات انجام شده روی آثار و تخریب های زلزله های اخیر در سراسر جهان تفاوت زلزله ها در حوزه ی نزدیک گسل و در خارج از این محدوده را نشان داده است. اهمیت مطالعه حوزه ی نزدیک گسل زمانی بیشتر می گردد که ضوابط و طیف طرح لرزه ای در آیین نامه های طراحی و نیز استاندارد طرح لرزه ای 2800 ایران ویرایش سوم براساس فرآیندهای احتمالاتی و دوره های زمانی طولانی مدت بدست آمده که حرکات در حوزه ی دور را توصیف می کنند. دیوارهای برشی فولادی به جهت مزایا و رفتار لرزه ای مناسب در سه دهه اخیر به عنوان یک سیستم مقاوم جانبی مورد استقبال طراحان در سراسر جهان قرار گرفته است. به جهت استقبال از دیوار برشی فولادی با ورق نازک مطالعات محدودی تاکنون روی سیستم دیوار برشی فولادی با سخت کننده انجام شده است. لذا در این تحقیق به بررسی رفتار دیوار برشی فولادی با سخت کننده در حوزه نزدیک گسل پرداخته شده است. برای این بررسی سه مدل اجزاء محدود دیوار برشی فولادی با اتصال صلب و ارتفاع 3،7و15طبقه تحت چهار جفت نگاشت حوزه دور و نزدیک گسل تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی قرار گرفتند. میانگین برش طبقات مدل 3 طبقه در حوزه ی دور 8.64% بیشتر از حوزه ی نزدیک می باشد . این نسبت در مدل های 7 و 15 طبقه در حوزه ی نزدیک 4.4 و 4.49 درصد بیشتر از حوزه ی دور از گسل می باشد. میانگین زاویه دریفت طبقات در مدل های 7،3و15طبقه در حوزه نزدیک به ترتیب 46، 192 و 102درصد بیشتر از حوزه دور از گسل می باشد. نتایج نشان داد که ضوابط استاندارد 2800 نیازهای سازه را در حوزه نزدیک پاسخگو نمی باشد. پاسخ-های سازه شامل برش و زاویه دریفت در حوزه ی نزدیک بیشتر از حوزه ی دور می باشد و با افزایش ارتفاع اثرات حوزه نزدیک بیشتر می شود. واژه های کلیدی:دیوار برشی فولادی با سخت کننده، حوزه نزدیک گسل، تحلیل دینامیکی غیرخطی

سازه های فولادی سرد نورد شده از دامنه کاربرد بسیاری در مناطق مختلف دنیا برخوردار هستند. در این گونه سازه ها ستون هایی با ضخامت کم و جدار نازک جایگزین ستونهای جعبه ای شکل می شوند. بطور معمول برای مهاربندی جانبی از تسمه های نازک ضربدری شکل که تنها در کشش کار می کنند و یا صفحات پوششی که از مصالحی با خصوصیات متفاوت تشکیل شده اند استفاده می شود. در این مطالعه، رفتار غیرخطی قاب های فولادی سرد نورد شده، با آرایش های مختلف مهاربندی، از جمله مهاربندهای ضربدری و ترکیبی، و همچنین دیوار برشی با چهار نوع پوشش تحت بارگذاری یک جهته و چرخه ای با استفاده از روش تحلیل غیرخطی المان محدود، ارزیابی شدند. در مجموع، 112 قاب با آرایش های مختلف مهاربندی و نسبت های ابعادی مختلف و با ضخامتهای مختلف صفحات پوششی مورد بررسی قرار گرفتند (248 تحلیل). همچنین پارامترهای لرزه ای شامل ضریب کاهش مقاومت، شکل پذیری و ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری برای تمام نمونه ها ارزیابی شده است. از دیگر سوی، ضریب اصلاح پاسخ لرزه ای برای این سیستم ها محاسبه شد. بیشترین مقدار ضریب اصلاح در بین پانلهای دیوار برشی با صفحات پوششی مربوط به نمونه gwb با ضخامت 15 میلیمتر و با مقدار 5/14 و در بین نمونه های مهاربندی شده در حالت مهاربندی دوطرفه مربوط به نمونه ی b (مهاربند ضربدری تک) با مقدار 3/14 است. بیشترین مقدار مقاومت در بین نمونه های مهاربندی دوطرفه مربوط به نمونه ی c (مهاربند ضربدری دوبل) با مقدار 305/60 کیلونیوتن و در بین پانلهای دیوار برشی با صفحات پوششی مربوط به نمونه dfp با ضخامت 20 میلیمتر با مقدار 371/34 کیلونیوتن حاصل شد. در ارزیابی لرزه ای سازه ها بر اساس سطح عملکرد، سرعت و دقت در انجام تحلیل ها معیار مهمی است. در این مطالعه از روش استاتیکی غیرخطی جهت بررسی سطح عملکرد قابهای فولادی سرد نورد شده استفاده میشود. از آنجایی که این سازه ها معمولا با طبقات کم اجرا میشوند مود ارتعاشی اول بر این سازه ها حاکم میشود و در ارزیابی این سازه ها با روش استاتیکی غیر خطی علاوه بر کاهش زمان تحلیل، نتایج نسبتا دقیقی نیز حاصل میشود. در این پژوهش پس از مدلسازی 38 قاب lsf با چهار نوع پوشش مختلف osb، dfp، csp و gwb با در نظر گرفتن ضخامتهای مختلف برای صفحات پوششی، مقادیر تغییرمکان هدف و نسبت های دریف حدی برای سطح عملکردهای مختلف محاسبه شده است. نتایج نشان داده است که در تمام دیوارهای مورد مطالعه، سازه در حالت خطی جوابگوی زلزله طرح می باشد و نقطه عملکردی در مرحله الاستیک رفتار سازه قرار دارد.

نظر به اینکه ایران درکمربند فعال لرزه ای قرار دارد لزوم پژوهش در مورد خطر ضربه و برخورد ساختمانهای مجاور با توجه به گسترش و توسعه شهرها و روستاها و نیزمقاوم سازی ساختمانهای ساخته شده در گذشته در مقابل این خطر ضروری است.همچنین با توجه به آنکه معمولا در شهرهای بزرگ به منظور استفاده حداکثر از زمین و در قبل از انتشار آیین نامه ها، ساختمانها بدون فاصله از یکدیگر اجرا میگردیدند و نظر به شیوه جدید طراحی ساختمانها براساس عملکرد، تعریف شاخصی برای تعیین نحوه خرابی ساختمانهای موجود و همچنین ساختمانهای در دست احداث (با توجه به طراحی براساس عملکرد) امری ضروری می باشد. برخورد ساختمان های همجوار به یکدیگر از جمله خطراتی است که حین وقوع زلزله ممکن است رخ دهد و همانند سایر خطرات ناشی از زلزله، گاهی می تواند در پاسخ سازه بسیار موثر و حتی فاجعه آمیز باشد. این پدیده در ساختمانهای مجاور به یکدیگر، در هنگام زلزله های شدید (که عموما فاصله کافی از یکدیگر ندارند) رخ می دهد، این پدیده باعث اعمال نیرویی چندین برابر بارگذاری زلزله تعیین شده توسط آیین نامه های طراحی به ساختمانها شده و در نتیجه موجب تخریبهای موضعی یا کلی در هریک از دو سازه میگردد. نیروی حاصل از برخورد دو سازه که به نیروی" تنه ای" معروف است، می تواند باعث تغییر رفتار اعضا از حوزه خطی به حوزه غیر خطی شده و در برخی موارد، سطوح عملکردی مورد انتظار سازه را تغییر دهد.در این پژوهش با توجه به پارامترهای موثر در نحوه خرابی ساختمانها و براساس شاخص خرابی مطالعه شده، فاصله ایمن بین ساختمانهای مختلف با توجه به سطوح عملکردهای متفاوت آنها مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور قابهای خمشی فولادی با تعداد طبقات 4، 6، 12 و 18 انتخاب و پس از طراحی آنها با نرم افزارهای معتبر و با حالات مختلف قرارگیری کنارهم (16 حالت همجواری مختلف) و با توجه به سطوح عملکردهای قابلیت استفاده بی وقفه و ایمنی جانی تحت آنالیز غیرخطی زمین لرزه های مختلف قرار گرفته و اثر ضربه در ساختمانهای مجاور بررسی گردید. نتایج نشان می دهد، گرچه اندازه درزانقطاع معرفی شده در استاندارد 2800 در جهت اطمینان است لکن این استاندارد برای تمامی ساختمانها از یک رابطه مشخص برای این منظور استفاده نموده است. اما تحقیق حاضر نشان داد فاصله ایمن برای درزانقطاع به ویژگیهای دینامیکی دو سازه مجاور(مانند زمان تناوب، جرم، سختی و ...) همچنین به ارتفاع آنها، میزان همترازی آنها و به نوع سیستم عملکردی سازه ها بستگی دارد. ضمنا فاصله ایمن بین دو سازه در سطح عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه نسبت به سطح عملکرد ایمنی جانی، به میزان 7/34 درصد کاهش یافته است.

امروزه با گسترش روزافزون ساخت ساختمان های بلند˓ استفاده وسیعی از سیستم های لوله ای در طرح این ساختمان ها در مقابل بارهای جانبی باد و زلزله به عمل می آید.لذا مطالعه بر روی سیستمهای سازه ای که دارای مقادیر بهینه مصالح مصرفی در کنار تامین سختی جانبی و بازدهی لازم باشند ضروری به نظر میرسد. یکی از رایج ترین راهکارهای موجود جهت بهبود عملکرد ارتعاشی ساختمان بلند به کارگیری سیستم مهاربندی مدولار است.به این ترتیب که در تعدادی از طبقات فرم مهاربندی اجرا شده و تکرار میگردد. با این رویکرد ستونهای کناری در قابهای لوله ای نیز درگیر شده و در تحمل نیروهای محوری ثقلی و جانبی مشارکت دارند. در این پایان نامه ˓با افزودن فرمهای مختلف مهاربندی به سیستم لوله در لوله˓ در لوله خارجی و داخلی سعی شده است تا عملکرد فرم های مختلف مهاربندی درکنترل پدیده لنگی برشی و پاسخ های دینامیکی سازه بلند در سیستم لوله در لوله بررسی گردد. آنچه در این پایان نامه به طور خاص سیستم سازه ای را متفاوت میسازد˓ اثر همزمان وجود مهاربند در قابهای پیرامونی در کنار هسته مرکزی فولادی است. طراحی سازه ها تحت برش پایه ناشی از باد و مطابق با ضوابط asce7-05 صورت گرفته است و سازه های مورد بحث برای نیروی جانبی زلزله نیز کنترل شده اند. نتایج بدست آمده نشان میدهند که اجرای فرم مهاربندی ضربدری تاثیر خوبی بر روی کنترل پدیده لنگی برشی در ارتفاع سازه گذاشته است.این در حالیست که در فرم های دیگر مهاربندی با افزایش ارتفاع سازه ها تاثیر مهاربند در کنترل پدیده لنگی برشی به شدت کاهش میابد.بررسی اثر مهاربند بر روی تغییر مکان جانبی و زاویه دریفت طبقات نیز بیانگر آن است که فرمهای مهاربندی ضربدری و شورون با نتایجی نسبتا مشابه تاثیر خوبی بر روی کاهش این پارامترها داشته اند.مهاربند ebf با اختلاف زیادی نسبت به فرم های دیگر˓نهایتا باعث کاهش زاویه دریفت و تغییر مکان جانبی شده است. مطالعه شاخص پایداری نیز نشان میدهد تغییرات شاخص پایداری در ارتفاع سازه مشابه با تغییرات زاویه دریفت طبقه میباشد و در مدول های بالاتر مهاربندی سازه پایدارتر است.بررسی اندرکنش لوله خارجی و داخلی نیز نشاندهنده آن است که فرم مهاربندی ضربدری بهترین توزیع را در درصد جذب برش در لوله داخلی و خارجی سبب میشود.همچنین کنترل سازه تحت آنالیز تاریخچه زمانی زمینلرزه نشاندهنده آن است که پاسخ های سازه در مقابل زمینلرزه به شکل قابل توجهی کوچکتر از پاسخ های آن تحت بارگذاری باد میباشند.

در این پایان نامه سعی بر آن است تا روش استاتیکی غیرخطی پوش اور موجود در نشریه fema365 که منطبق بر نشریه 360 ایران می باشد با روش مودال پوش اور مقایسه شود. این مقایسه و تعیین میزان برتری آنها نسبت به یکدیگر به کمک روش تحلیل دینامیکی غیرخطی به این دلیل که طبیعی ترین روش تحلیل سازگار با رفتار فیزیکی سازه ها حین زمین لرزه، تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی می باشد انجام می پذیرد. در این راستا، در روش پوش اور، 4 الگوی بارگذاری جانبی در نظر گرفته شده است. روش مودال پوش اور با در نظر گرفتن اثر سه مود اول انجام شده و تاثیر در نظر گرفتن مود بالاتر بررسی شده است. مدل های سازه ای استفاده شده، مدل های دو بعدی با تعداد طبقات مختلف 10، 15، 20 و 30 هستند. سیستم لرزه بر تمامی آنها، سیستم لرزه بر فولادی قاب خمشی ویژه می باشد.

با توجه به اینکه مهاربندهای معمولی در مقابل بارهای دینامیکی زمین لرزه دارای عملکرد مطلوبی نبوده و عمده اتلاف انرژی در این مهاربندها تنها زمانی صورت می پذیرد که مهاربند تحت کشش باشد، ولی زمانی که در معرض فشار قرار گیرد قبل از رسیدن به تنش تسلیم کمانش کرده و در نتیجه اتلاف انرژی صورت نمی گیرد و پایداری سازه به خطر می افتد. برای غلبه بر مشکلات ذکر شده، انواع جدیدی از مهاربندها از حدود 40 سال پیش و برای اولین بار در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت. این مهاربندها طوری طراحی می شوند که در برابر کمانش مقاوم بوده و می توانند در فشار نیز مانند کشش عمل کرده، در نتیجه قابلیت اتلاف انرژی و شکل پذیری سیستم بالا می رود و سازه رفتار پایدارتری را از خود نشان می دهد.

در سال های اخیر استفاده از سازه های ترکیبی فولادی و بتنی به علت بهینه و اقتصادی تر بودن نسبت به سازه های رایج، به ویژه در سازه های بلند گسترش روز افزونی یافته است. در این ساختمان های نامنظم، سازه بتن آرمه، به عنوان سازه اصلی در طبقات پایین و سازه فولادی به عنوان سازه ثانویه در طبقات بالایی به کار برده می شود. در این سازه ها برای انتقال بهتر نیرو های جانبی و ثقلی، از یک یا چند طبقه انتقالی استفاده می شود. به علت تفاوت در خصوصیات قسمت های مختلف سازه های ترکیبی به ویژه میرایی، تحلیل دینامیکی این نوع سازه ها دشوار و وقت گیر می باشد. در آیین نامه های لرزه ای دنیا هیچ رابطه ای برای تعیین نسبت میرایی معادل برای این سازه ها معرفی نشده است. در تحقیقات گذشته روش هایی ارائه گردیده است، که می توان یک نسبت میرایی معادل برای کل سازه تعیین کرد. در روش هایی که تاکنون جهت تعیین میرایی سازه های ترکیبی ارائه شده است اثر طبقه یا طبقات انتقالی موجود در این سازه ها در نظر گرفته نشده است که سبب می شود پاسخ دینامیکی سازه تحلیل شده با پاسخ واقعی اختلاف زیادی داشته باشد. در این مطالعه، روش عددی و نمودار هایی برای تعین میرایی مودال برای مود های اصلی و همچنین رابطه ای برای تعیین میرایی یکنواخت معادل با لحاظ کردن اثر طبقه انتقالی پیشنهاد شده است. اعتبار سنجی روش های پیشنهادی در این تحقیق جهت تعیین میرایی مودال و میرایی یکنواخت بیانگر دقت بالای این روش ها می باشد. با استفاده از روش های پیشنهاد شده در این تحقیق می توان میرایی معادل برای ساختمان های ترکیبی دارای میرایی غیر کلاسیک را تعیین و در نرم افزار های موجود معرفی کرد. نتایج نشان داد که استفاده از میرایی ثابت 5% در کلیه مودها بطور میانگین دارای 30 درصد خطا در پاسخ لرزه ای سازه ها می باشد در صورتی که استفاده از میرایی مودال پیشنهاد شده دارای 8 درصد خطا می باشد. همچنین استفاده از میرایی ثابت 5% که در اکثر آیین نامه ها توصیه شده است بطور میانگین دارای 8/20 درصد خطا در پاسخ لرزه ای سازه ها می باشد، در حالی که استفاده از میرایی یکنواخت پیشنهادی دارای 7/5 درصد خطا می باشد که نسبت به مقدار توصیه شده در آیین نامه ها بسیار کمتر می باشد.

قاب های مهاربند شده هم محور، سیستم مقاوم و سخت بوده و شرایط اقتصادی مناسبی را فراهم کرده است. نوعی از این سیستم که در مناطق زلزله خیز کاربرد فراوانی دارد، قاب مهاربند شده هم محور ویژه است. پاسخ ارتجاعی این سیستم تحت شرایط تسلیم کششی و کمانش فشاری و تغییرشکل های ناشی از آنها انجام می گیرد. این مهاربند ها به واسطه ورق اتصال به تیر و ستون اتصال می یابند. در طراحی های فعلی شرایط به گونه ای است که باید ظرفیت محوری ورق اتصال از ظرفیت مورد انتظار مهاربند فراتر رود، زیرا شکست زود رس اتصال منجر به عملکرد ضعیف سیستم خواهد شد. گاست پلیت ها بایستی فاصله آزاد لازم برای دوران انتهایی مهاربند ناشی از بارگذاری سیکلی را داشته باشند. در روند طراحی لرزه ای پیشنهاد شده در آیین نامه aisc و آیین نامه فولاد ایران، فاصله آزاد در گاست را 2tp (tp ضخامت گاست) بیان کرده اند. در این پایان نامه با استفاده نرم افزار المان محدود ansys به بررسی پارامترهایی نظیر ضخامت گاست پلیت و فاصله آزاد لازم برای دوران انتهایی مهاربند در دو شکل مستطیلی و باریک شونده گاست پلیت انجام یافته است. نتایج نشان داده که در گاست باریک شونده با فاصله آزاد 2tp و ضخامت 1.2 cm مقاومت فشاری و کششی نسبت به حالت مشابه با ضخامت 0.8cm ، به طور متوسط به ترتیب 12.3% و 6% افزایش داشته است. همچنین در گاست پلیت مستطیلی، کرنش پلاستیک معادل درحالت خطی 2tp، 9.4% بیشتر از حالت بیضوی 8tp شده است.

برای سال های متمادی، هدف اصلی آیین نامه های طراحی ایجاد سازه هایی با قابلیت ایستادگی در مقابل حرکات زمین بدون واژگون شدن بوده است؛ با این حال این سازه ها متحمل خرابی های وسیعی می شدند. در جهت بهبود طرح های موجود، ایده ی استفاده از مصالح و جزئیات سازه ای که رفتار شکل پذیری داشته باشند شکل گرفت. رفتار سازه در شرایطی شکل پذیر تلقی میشود که قادر به تحمل تغییرشکل های بزرگ غیرالاستیک بدون کاهش قابل ملاحظه ی مقاومت، و به دور از هرگونه ناپایداری و واژگونی باشد. نیروهای طراحی ارائه شده توسط آیین نامه ها برای یک سیستم سازه ای مشخص به مقدار شکل پذیری آن بستگی دارد. در حالت کلی، سیستم های سازه ای با مقدار شکل پذیری بیشتر برای نیروهای کمتری طراحی میشوند؛ به این دلیل که سیستم های شکل پذیر باید قادر به مقاومت در برابر تقاضایی باشد که بسیار بیشتر از حد مقاومت الاستیک آن است. در این مطالعه به منظور بررسی تاثیر استفاده از فولاد مقاومت بالا و فولاد جاذب انرژی در سازه های قاب خمشی فولادی؛ مدل اتصالات ستون- درختی با ترکیب فولادهایst19 ، st52 و st37 مدلسازی گردیده و تاثیر نوع فولاد بر عملکرد مفاصل پلاستیک آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور بهبود اتصالات خمشی فولادی رایج، امکان جایگزینی مدل اتصالات پیشنهادی پایان نامه با مدل rbs تحلیل و بررسی شد. نتایج مطالعه حاکی از شکل پذیری و میزان جذب انرژی قابل قبول و منحنی های هیسترزیس پایدار مدل های پیشنهادی بوده اند. در مطالعه ی صورت گرفته بر روی اتصال صلیبی شکل ستون- درختی موردنظر نتایج بدین صورت بوده اند که بکارگیری فولاد st37 در نواحی بحرانی اتصالات ساخته شده از فولاد st52، با کاهش 33 درصدی ابعاد مقاطع، شکل پذیری را به میزان 36 درصد افزایش داده و اتصال توانایی جذب انرژی 5.8 درصد بیشتر از اتصالات معمولی تماما ساخته شده از فولاد st37 را دارا میباشد. همچنین در این اتصال استفاده از فولاد st19 در مفاصل پلاستیک سازه های از فولاد st37، افزایش 64 درصدی شکل پذیری و افزایش 15.7 درصدی جذب انرژی را نسبت به مدل تماما از فولادst37 به همراه دارد. به عنوان نتیجه، بکارگیری مدل اتصال معرفی شده ی مطالعه به عنوان جایگزین مناسبی برای اتصالات رایج ستون- درختی و یا اتصالات با مقطع بال کاهش یافته، توصیه میگردد. واژه های کلیدی: اتصالات ستون- درختی، فولاد مقاومت بالا، فولاد جاذب انرژی، اتصال با مقطع بال کاهش یافته، رفتار غیرخطی

کشور عزیز ما ، ایران با توجه به قرار گیری بر روی کمربند زلزله ی ، آلپ – هیمالیا (آلپاید) ، از جمله کشورهای لرزه خیز جهان می باشد. وقوع زلزله های شدید و خسارت باری در دهه های اخیر ، مانند بوئین زهرا ، طبس ، ناقان ، منجیل ، اردبیل ، بم ، ورزقان، خراسان جنوبی و اخیرا نیز شُنبه و برازجان ، تائیدی بر این مدعا می باشد . پدیده ی زلزله یکی از پیچیده ترین وقایع طبیعی می باشد که زندگی بشر را تحت تاثیر خود قرار داده است . با توجه به مشخص نبودن مکان رخداد زلزله ، زمان آن ، بزرگا ، شدت ، نحوه ی گسیختگی گسل ، مسیر گذر زلزله ، مشخصات ژئو تکنیکی سایت مورد نظر ، پدیده ی زلزله از عدم قطعیت فراوانی برخوردار است . در نظر گرفتن این عدم قطعیت ها در تحلیل دینامیکی سازه ها ، تقریبا از ابتدای دهه ی 1950 میلادی ، با ارائه مدل های تصادفی مختلف برای زلزله ها آغاز گردید که معروفترین این مدل ها مدل کانای – تاجیمی (kanai 1957-tajimi1960) و مدل کلاف- پنزین (clough-penzien ) می باشند،که در طول سال ها تصحیحات و تغییرات بسیاری بر روی این مدل ها انجام شده است. در این تحقیق از مدل تحریک تصادفی ai & li (2006و2007) برای تولید تحریک تصادفی استفاده شده است و پارامتری که عدم قطعیت به آن اعمال گردیده است ، فرکانس خاک می باشد که توزیع آماری آن نیز ارائه شده است . علاوه بر پدیده زلزله ، سازه ای که تحت تحریک زلزله قرار می گیرد نیز دارای عدم قطعیت هایی مانند ، عدم قطعیت در جنس مصالح ، ابعاد مقطع ، ظرفیت اتصالات و ... می باشد ، که در نظر گرفتن آن ها در تحلیل دینامیکی و بخصوص هنگامی که سازه وارد مرحله ی غیر خطی می شود ، بسیار مهم والبته مشکل می باشد . در این پایان نامه سه سازه ی 3، 9 و 20 طبقه از مجموعه ی سازه های sac جهت تحلیل انتخاب گردیدند و پارامتری از سازه ها که عدم قطعیت به آن اعمال گردیده است ، مدول الاستیسیته فولاد می باشد و توزیع آماری این پارامتر ارائه گردیده است . احتمال هر پاسخ با توجه به احتمال تحریک ورودی و مدول الاستیسته سازه محاسبه گردیده است. با عنایت به حجم بالای محاسبات در تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی فایبر استفاده از نرم افزار های خاص این حوزه ، اجتناب ناپذیر می باشد . نرم افزار بکار رفته در این جهت تحلیل سازه ها نرم افزار opensees، می باشد. در نهایت براساس روش پیشنهادی در این تحقیق به ارائه سطوح فراگذشت پارامترهای پاسخ لرزه ای در مدل های سازه ای موجود ، پرداخته شده است .

ماهیت تصادفی و نوع بارگذاری زلزله و تحریک شتاب و جابجایی پایه در عوض نیرویی است که نیازمند روش های پیچیده تر تحلیل و تفسیر نتایج می باشد. برای یک ساختمان با ابعاد و شرایط تکیه گاهی معین، تغییر مقاطع به کار رفته به منزله ایجاد مدل های مختلف سازه می باشد که ممکن است ضوابط آیین نامه را ارضا کرده و به عنوان نتیجه قابل قبول طراحی گزارش شوند. در مهندسی مطلوبترین طرح ها از میان موارد فوق مدنظر می باشد. چنین طرحی با تغییر الگوی توزیع برش پایه تغییر خواهد کرد. برای اجتناب از پیچیدگی های اجرا و تفسیر تحلیل های دقیق، آیین نامه های طراحی تجویزی عمده ضوابط خود را با تحلیل خطی استاتیکی معادل ارائه کرده اند. هدف اصلی ضوابط لرزه ای آیین نامه ها تعیین معیارها و جزئیات مناسب برای طراحی ساختمان هاست به گونه ای که خسارت وارده به سازه ها را به حداقل برساند. وارد آمدن خسارت سازه ای با مفهوم رفتار غیر ارتجاعی و در نتیجه انرژی هیسترزیس نزدیکی بسیار دارد. در طرح لرزه ای سازه ها مفاهیم خسارت و خسارت پذیری سازه ها نقش مهمی را ایفا می کنند. خسارت وارد بر سازه را با استفاده از شاخص های آسیب پذیری که تابعی از شکل پذیری سازه، انرژی مستهلک شده در سازه، رفتار هیسترتیک، دامنه و تعداد دوره های بارگذاری می باشند، بیان می کنند. در این پژوهش قاب های 5، 8، 12 و 15 طبقه با استفاده از سه الگوی توزیع بار جانبی موجود در آیین نامه ها طراحی شده، سپس با استفاده از آنالیز دینامیکی غیر خطی این قاب ها با 7 رکورد واقعی زلزله، به بررسی و مقایسه ی الگوهای توزیع، بر اساس توزیع مقادیر میانگین دریفت نسبی، درصد انرژی هیسترتیک تلف شده، شاخص خسارت طبقه در ارتفاع و شاخص خسارت کل سازه حاصل از 7 زلزله در سازه های طراحی شده و یافتن جایگاه الگوی توزیع پیشنهادی در آیین نامه ی زلزله ی ایران پرداخته شده است.

ویرانی های ناشی از زلزله و مطالعات محققین مختلف نشان داده است که پیکربندی هندسی نقش مهمی در آسیب های وارده ناشی از زلزله دارد. از جمله پارامترهای هندسی تاثیرگذار در طراحی یک سازه نحوه آرایش دهانه ها در قاب های منظم می باشد زیرا که می تواند از هر دو منظر رفتار لرزه ای و اقتصادی سازه را بطور مستقیم تحت تاثیر قرار دهد. بکارگیری قاب های خمشی با طول دهانه های مختلف به جهت آزادی معماری می تواند مورد توجه معماران و طراحان باشد. از سوی دیگر، در آیین نامه های پیش رو و مطالعات پیشین انجام شده توسط محققین، توجهات کافی به اثرات این پارامتر نشده است. در این پژوهش سعی شده تا اثر نحوه چیدمان دهانه ها بر روی رفتار دینامیکی غیر خطی قاب های خمشی ویژه مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. در این پژوهش با بررسی نسبت طول دهانه به ارتفاع طبقه و همچنین قاب ها با تعداد دهانه مختلف با تعداد طبقات مختلف ارزیابی لرزه ای در زلزله های حوزه دور و نزدیک گسل انجام شده است. نهایتا با ارزیابی فنی و در نظر گرفتن یک طراحی ایمن و اقتصادی در قاب ها انتخاب قاب هایی با نسبت طول دهانه به ارتفاع طبقه 2 بهینه ترین حالت بدست آمده است.و اثر افزایش تعداد دهانه در رفتار لرزه ای سازه ها تاثیرات کمتری دارد.

خرابی های گسترده پس از زلزله 1994 نورثریج نشان داد دو اثر حوزه نزدیک گسل و نوع اتصالات سازه های فولادی جزو عوامل موثر اینگونه از خسارات بوده است. در زمینه حوزه نزدیک گسل مشاهدات حاکی از افزایش نیاز شکل پذیری و مقاومتی سازه بوده است و در زمینه اتصالات مشاهده شد که غیر خطی شدگی چشمه اتصال باعث تمرکز تنش در ناحیه اتصال تیر به ستون شده است و این مسئله منجر به ایجاد ترک در جوش اتصال بال تیر به بال ستون، بال ستون و جان ستونها گردیده است. برایند این دو عامل موجب خرابی های گسترده قابهای خمشی فولادی در حوزه نزدیک گسل بوده است. با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه اثرات حوزه نزدیک گسل و اثرات چشمه اتصال بر قابهای خمشی فولادی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور با تحلیل چندین مدل قاب خمشی فولادی 3، 7و 15 طبقه تحت نگاشتهای حوزه دور و نزدیک گسل روشی برای تخمین برش پایه، نسبت نیاز به ظرفیت و جابجایی نسبی طبقات قابهای خمشی فولادی در حوزه نزدیک گسل با استفاده از داده های دور از گسل ارائه شده است. این روش برای مناطقی قابل استفاده است که اطلاعات و نگاشتهای کافی در حوزه نزدیک گسل در دسترس نباشد.

در بسیاری از نقاط جهان از جمله کشور ما، ویران کننده ترین خطر طبیعی برای ابنیه، ارتعاشاتی است که در اثر تحریکات زلزله به سازه وارد شده و باعث به وجود آمدن آسیب جدی در آن می شود. با توجه به این موضوع که در تجزیه و تحلیل خسارت وارد بر یک سازه پس از رخداد یک حادثه ی مخرب، برآورد میزان دقیق خسارت وارد بر هر نقطه از سازه غیر ممکن به نظر می رسد، لذا معرفی شاخص های خرابی برای ارزیابی میزان خسارت وارد بر المان های سازه ضروری می باشد. این شاخص ها می توانند مبنایی مناسب برای ارزیابی عملکرد سازه در برابر نیروهای رفت و برگشتی زلزله باشند. خسارت سازه اثر توأم بزرگی پاسخ سازه و تعداد چرخه های بارگذاری است. برای سازه های فولادی اثرات این دو پارامتر با به کار بردن قوانین خسارت تجمعی مدل می گردد. تغییر شکل های پلاستیک در سازه توسط اثر خسارت تجمعی، واقعی تر به نظر می رسد. چون سازه دارای حافظه ای است که تغییرات ماندگار را تحت اثر بارهای چرخه ای در خود ذخیره می کند. در این پژوهش از شاخص های خرابی شکل پذیری، پارک و انگ، دالی و کرول و کرزینگ در تعیین آسیب پذیری قابهای خمشی فولادی 4، 7، 10، 15 و 20 طبقه در سطح عضو، طبقه و کل سازه در سطوح شکل پذیری 2، 3 و 4 استفاده شده است. همچنین زمین لرزه های مورد مطالعه، 20 زوج شتاب نگاشت نزدیک گسل که از کارهای تحقیقاتی baker گرفته شده اند، می باشد. 20 شتاب نگاشت مربوط به مولفه ی عمود بر گسل (sn) و 20 شتاب نگاشت مربوط به مولفه ی موازی آن (sp) می باشد. این شتاب نگاشت ها بر مبنای رسیدن سازه به شکل پذیری های هدف مورد نظر، مقیاس شده اند. نتایج بدست آمده از 20 شتاب نگاشت در هر جهت، میانگین گیری شده است. نتایج نشان می دهد که در اکثر مواقع، مولفه ی عمود بر گسل زلزله طبقات پایینی سازه ها را تحت تأثیر قرار می دهد و باعث به وجود آمدن آسیب بیشتری می شود، در حالیکه مولفه ی موازی با گسل باعث به وجود آمدن آسیب بیشتری در طبقات میانی و به خصوص طبقات بالایی سازه ها می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش شکل پذیری هدف، میزان آسیب پذیری سازه ها نیز افزایش می یابد. با مشاهده ی نتایج می توان به این موضوع نیز اشاره کرد که استفاده از شاخص های تجمعی که به صورت ترکیبی از چند پارامتر خرابی مختلف می باشد، آسیب پذیری سازه ها را واقع بینانه تر تخمین می زند.

در سال های اخیر بررسی رفتار سازه ها تحت زلزله بسیار مورد توجه قرار گرفته است . به دلیل محدودیت های روش دینامیکی غیرخطی در برآورد رفتار سازه ، روش های جایگزین از جمله روش تحلیل استاتیکی غیرخطی توسط محققین مختلف ارائه شده است . اهمیت در نظر گرفتن مودهای بالاتر در روند تحلیل سازه ها موجب معرفی روش های پیشرفته تحلیل استاتیکی غیرخطی شده است . به همین منظور در این پژوهش به بررسی توانایی روش های مختلف تحلیل استاتیکی غیرخطی (سنتی و تطبیقی) در برآورد جابجایی و زاویه دریفت طبقات سازه های مختلف پرداخته شده است . از یک سو بررسی رفتار سازه تحت زلزله های حوزه نزدیک به علت ماهیت ویژه این زمین لرزه ها در مقایسه با زلزله های دور از گسل امری ضروری به نظر می رسد . در این پژوهش به بررسی نیاز لرزه ای (جابجایی و دریفت) سازه ها تحت زلزله های حوزه نزدیک گسل در مقایسه با زلزله های حوزه دور پرداخته شده است . همچنین اثرات زلزله های نزدیک گسل ، دوران داده شده در راستای موازی با گسل (sp) و راستای عمود بر گسل (sn) مورد ارزیابی قرار گرفته است . به همین منظور تعداد 5 قاب خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط و در طبقات 4 ، 7 ، 10 ، 15 و 20 و 5 دهانه طراحی شد و سپس تحلیل های دینامیکی و استاتیکی غیرخطی توسط نرم افزار opensees بر روی سازه ها انجام شده است .

نتایج حاکی از آن است که قاب خمشی با دو هانه دیوار برشی فولادی تفاوت چندانی با قاب خمشی با یک دهانه دیوار برشی فولادی به لحاظ سختی، تغییرمکان، شکل پذیری و... ندارد. عمده تفاوت، بین قاب خمشی فولادی ویژه و قاب خمشی فولادی با یکدهانه دیوار برشی فولادی می باشد، که با بکار بردن دیوار برشی فولادی در دهانه وسط، سختی و مقاومت های نهایی و تسلیم سازه حدودا 3 برابر شده و همچنین تغییرمکان های تسلیم و نهایی سازه به حدود نصف کاهش یافته است. شکل پذیری نیز 1.5 برابر گردیده است. که با بکار بردن دیوار برشی فولادی در دو دهانه، این مقادیر، کمی بهبود یافته است. با مشاهده ی نتایج می توان به این موضوع نیز اشاره کرد که استفاده از شاخص های خرابی تجمعی که به صورت ترکیبی از چند پارامتر خرابی مختلف می باشد، آسیب پذیری سازه ها را واقع بینانه تر تخمین می زند.