در این پژوهش توانایی روش آنالیز زمان دوام در ارزیابی لرزه ای قاب های بتن آرمه در سطوح مختلف لرزه ای در برابر آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی با شتابنگاشت های با تطبیق دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. روش آنالیز زمان دوام بر مبنای روش آنالیز تاریخچه زمانی می باشد با این تفاوت که در این روش سازه تحت یک تابع شتاب که شدت آن در طول زمان روندی افزایشی دارد به صورت دینامیکی آنالیز شده و شاخصهای مختلف خرابی سازه در طول زمان مورد بررسی قرار می گیرند. در این پژوهش برای انجام آنالیز زمان دوام از توابع شتاب سری g که طیف پاسخ آن ها بر طیف طراحی آیین نامه asce7-05 منطبق است استفاده شده است. برای مقایسه نتایج با آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی یک مجموعه شتابنگاشت 20 تایی انتخاب گردید. سپس آن ها به نحوی مقیاس شدند که طیف پاسخشان بر طیف asce7-5 منطبق باشد. در ابتدا اختلاف میان نتایج شتابنگاشت ها قبل و بعد از تطبیق مقایسه گردید تا اثر تطابق با طیف بر روی پاسخ ها روشن شود و در ادامه نتایج روش زمان دوام در سطوح عملکرد لرزه ای قبل از فرو ریزش و در لحظه فرو ریزش با نتایج آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی با شتابنگاشت های تطبیق شده به تفکیک تنوع طراحی قاب ها مقایسه گردید. از مقایسه نتایج مشخص شد که اختلاف بین نتایج روش زمان دوام و شتابنگاشت های تطبیق شده در مقدار و نحوه توزیع پارامترهای تقاضای مهندسی چون حداکثر گریز بین طبقات و حداکثر چرخش پلاستیک مفاصل و توزیع نیروی جانبی در طبقات مگر در موارد خاصی چون چرخش پلاستیک مفصل در ستون های قاب های بلند، کم و قابل قبول است. با مقایسه نتایج زمان دوام و شتابنگاشت های تطبیق نشده نسبت به شتابنگاشت های تطبیق شده دیده شد که نتایج زمان دوام بیشتر به نتایج شتابنگاشت های تطبیق شده نزدیک است. همچنین با قرار دادن نتایج آنالیز بار افزون در کنار نتایج آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی مشخص شد که روش زمان دوام در تشخیص نحوه توزیع پارامترهای تقاضای مهندسی در سازه توانمندتر از روش بار افزون می باشد.

این پایان نامه در راستای بکارگیری دستورالعمل صاده از سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور (بهسازی ساختمان ها)، به بررسی ضوابط پیشنهادی و چگونگی تطبیق آنها با آیین نامه بتن آرمه ایران "آبا" و استاندارد شماره 2800 می پردازد. برای این منظور یک قاب میانی از یک سازه بتن آرمه 6 طبقه با 3 دهانه 6 متری که به صورت قاب خمشی طراحی می شود مورد مطالعه قرار می گیرد. این سازه در پلان منظم است و دارای ابعاد 24 متر در 18 متر و ارتفاع 21 متر می باشد. قاب در سه حالت شکل پذیری زیاد، متوسط و کم، تحلیل و طراحی شده و سپس ضوابط پیشنهادی دستورالعمل بهسازی برای آن با چهار روش: استاتیکی خطی، دینامیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. برای انجام این مطالعات از نرم افزارهای idarc, sap2000 استفاده شده است. نتایج تحلیل های انجام شده حاکی از آن است که قاب مورد مطالعه در تحلیل های استاتیکی عموما ضعف داشته و نیاز به بهسازی دارند و تحلیل های دینامیکی نتایج بهتری را بدست داده اند.

در این پژوهش، روشی برای طراحی بهینه لرزه ای قاب های خمشی فولادی مختلط بر پایه ی تئوری تغییر شکل یکنواخت، در دو مرحله ارائه شده است. در مرحله ی اول الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی برای یکنواخت کردن توزیع تغییر شکل در ارتفاع سازه بر روی سازه های 3، 6 و 9 طبقه اعمال شده، سپس ایده قاب مختلط با ایجاد تغییر در ظرفیت مفاصل پلاستیک دهانه های مختلف قاب، اجرا شده است. روند بهینه سازی مرحله ی اول با فرض مقدار اولیه برای اساس مقطع پلاستیک مقاطع شروع شده و با انجام تحلیل تاریخچه زمانی در نرم افزار opensees برای هر سازه تحت 7 رکورد زلزله، مناسب ترین توزیع برای سختی سازه در ارتفاع به دست می آید. در نهایت مقدار اساس مقطع پلاستیک هر طبقه ی سازه برای رسیدن به ضریب شکل پذیری هدف (?t) مشخص، تعیین شده و با استفاده از الگوریتم حرکت ذرات، رابطه ای برای پیش بینی اساس مقطع پلاستیک طبقات سازه هایی با تعداد طبقات 3 تا 9 طبقه، ارائه شده است. نتایج نشان داد که با استفاده از این روش طراحی بهینه، پارامترهای عملکرد سازه شامل حداکثر جابجایی نسبی طبقات و یا ضریب شکل پذیری طبقه (?i)، توزیع مناسب تری نسبت به سازه های طراحی شده با روش های متداول داشته و منجر به محدود شدن خرابی های سازه ای و توزیع یکنواخت آن در ارتفاع سازه می شوند. در مرحله ی دوم، ایده ی قاب مختلط بر روی سازه ی بهینه شده در مرحله ی قبل اجرا شده است. بر خلاف انواع قاب های خمشی که فقط بر اساس ضوابط قاب های خمشی معمولی، متوسط و ویژه طراحی می شوند، قاب مختلط، ترکیبی از قاب های خمشی معمولی، متوسط و ویژه است. با ایجاد تغییر در ظرفیت مفاصل پلاستیک دهانه های مختلف قاب، رفتار غیر خطی سازه کنترل و در چهار دسته ی متفاوت بررسی شده است. در این روش اعضایی که با جزئیات ویژه طراحی می گردند، زودتر تسلیم شده تا اتلاف انرژی لازم برای عملکرد دینامیکی بهتر سازه را تامین کرده و اعضای با اتصالات معمولی در طول زلزله ی طراحی الاستیک باقی بمانند. رفتار غیرخطی قاب های مذکور، با استفاده از نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش آور) و تحلیل دینامیکی فزاینده (ida) بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل پوش آور نشان داد که کاهش بیشتر ظرفیت مفاصل پلاستیک دهانه های خارجی در دسته ی چهارم باعث تسلیم زودتر آنها شده و دسته ی اول آخرین دسته ای است که تسلیم شده است. به علاوه هرچه قاب بیشتر دوگانه شده، شیب منفی منحنی پوش آور در تغییرمکان بزرگتری اتفاق افتاده است. نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی فزاینده نشان داد که در صورت اعمال ایده قاب مختلط در روند طراحی لرزه ای سازه ها، رفتار دینامیکی آنها بهبود خواهد یافت. این رفتار در شدت های بالاتر زمانی که سازه به مرز ناپایداری دینامیکی می رسد، خود را بیشتر نشان داده و قاب های دوگانه، دیرتر ناپایدار می شوند. اعمال این روش در شدت های پایین تر زمین لرزه، زمانی که سازه همچنان پایدار بوده و دچار فروریزش نشده است، باعث کاهش تغییر مکان باقیمانده در سازه می شود.

ساختمان ها، پل ها، سکو های دریایی، سدها و سایر سازه های بزرگ که برای داشتن عمر طولانی ساخته می شوند ممکن است در طول عمر مفید خود در معرض خرابی های گوناگون قرار بگیرند. این خرابی ها ممکن است ناشی از عوامل طبیعی مثل زلزله یا حاصل عوامل انسانی باشند و یا به مرور زمان اتفاق بیفتند. خرابی های چشمگیر در سازه ها اغلب باعث تغییر در ویژگی های فیزیکی سازه مثل کاهش سختی و تغییر در فرکانس های طبیعی می شود که اگر سلامت سازه سنجش نشود و به موقع اصلاح نگردد، خرابی سبب اخلال در عملکرد سازه می شود و هزینه های نگهداری سازه را افزایش می دهد. از دیدگاه عملکردی و امنیتی پیدا کردن سریع خرابی در سازه ها بسیار اقتصادی است. بنابراین شناسائی خرابی سازه ها امروزه جزء اصلی و حیاتی از مهندسی های جدید محسوب می شود که به سنجش سلامت سازه ها معروف است و قابل کاربرد در رشته های مهندسی سازه، مکانیک و هوا فضا می باشد. در این پایان نامه با ارائه یک مدل بهینه یابی روشی برای تشخیص محل و شدت خرابی در سازه از روی پاسخ دینامیکی ارائه می شود. در ابتدا با استفاده از بردار شبه نیروی باقی مانده ی مودی که از اطلاعات مودال سازه واقعی (سازه آسیب دیده) تولید می شود، المان های خراب در سازه تشخیص داده می شود و سپس با ارائه یک مدل بهینه یابی با استفاده از الگوریتم بهینه یابی جستجوی گرانشی، شدت خرابی المان های خراب تعیین می گردد. جداسازی درجات آزادی سالم در مرحله اول، منجر می شود فضای جستجو در مدل بهینه یابی کاهش یافته و محاسبه شدت خرابی با دقت مناسب، ضمن صرف زمان محاسباتی کوتاه امکان پذیر باشد. با توجه به گسترده بودن فضای جستجو برای حل مدل بهینه یابی از اَلگوریتم فراابتکاری جستجوی گرانشی استفاده می شود. با در نظر گرفتن سناریوهای خرابی متعدد، کارآیی روش پیشنهادی بر روی مثال هایی از انواع مختلف سازه (قاب و خرپا) نشان داده شده است. همچنین اثر نویز و خطای اندازه گیری احتمالی نیز در مثال ها بررسی شده است. نتایج بدست آمده در مثال ها نشان دهنده ی کارآیی مناسب روش پیشنهادی می باشد.