بارگذاری زلزله از طرفی بدلیل ماهیت تصادفی و از سوی دیگر نوع تحرک (شتاب و جابجایی پایه در عوض بار نیروی جانب) مشخصات منحصر به فدی دارد که تحیلیل و طراحی سازه ها را با دشواری و پیچیدگی های فراوانی مواجه ساخته است. یکی از مسایل قابل توجه وابستگی به توزیع مقاومت و سختی سازه و وابستگی این توزیع به اگلوی معادل بار جانبی است. پذیرش چارچوب تحلیل استاتیکی معادل توسط جامعه مهندسی در قرن گذشته ابدا بدین معنی نیست که بارهای استاتیکی پیشنهادی براورد دقیق و نزدیکی از نیروهای زلزله بدست می دهند نتایج اندازه گیری ها تحقیقات علمی موید آن است که نیروهای زلزله الگوی توزیع می توانند بطور قابل ملاحظه متفاوت با پاسخ طرح استاتیکی معادل باشند . برای تحلیل درجه تقریب این روش ها و دستیابی به الگوهای جدید برای عملکرد بهتر تحت زلزله افق پژوهشی در جریان است تا به نحو مناسبی خواص دینامیکی سازه ها بیش از پیش در این روش به کار برده شود. در تحقق حاضر سعی بر این است که با تجه به وابستگی الگوی توزیع برش پایه به سختی و مقاومت سازه شیوه جدیدی در تعیین الگوی بهینه پیشنهاد گردد، به طوری که دستیابی به الگوی بارگذاری مناسبی که توزیع سختی و مقاومت مطلوبی را به سازه دیکته کند از این روند قابل حصول گردد. این شیوه در دو بخش بهینه یابی اجرا گردیده و خصوصیات سازه و خصوصیات بارهای دینامیکی برای جستجوی الگوی بهینه با تعریف تابع برازندگی مناسب در حین تولید الگو در این روند اعمال می شود. بخش اول بهیه با تعریف تابع برازندگی مناسب در حین تولید الگو در این روند اعمال می شد بخش اول بهینه یابی مربوط به تولید الگوی بارگذاری استاتیکی معادل بوده و در بخش بعد طرح بهینه برای این الگو جستجو می شود تا نتایج طرح بهینه هر الگو با یکدیگر مقایسه و در نهایت بهترین الگو با توزیع مناسب تغییر مکان و تنش در ارتفاع با کمترین وزن حاصل گردد و در تحلیل دینامیکی عملکرد قابل قبول را نشان دهد. با توجه به ناکارا بودن روش های بهینه یابی متداول ریاضی در مسایل مهندسی روش های بهینه یابی پیشرفته و هوشنمد به عنوان قوی ترین ابزار بهینه یابی در این گونه مسایل در انجام بهینه یابی دو بخش استفاده می گردد. دستیابی به نتایح قابل قبول تا حد زیادی وابسته به رابطه سازی مسیله بهینه یابی و باید به دقت صورت گیرد مسیله یابی بر اساس مقررات ملی ایران مبحث دهم و آیین نامه طرح لرزه ای ایران استاندار 2800 رابطه سازی شده و در روند بهینه یابی در نرم افزار متلب پیاده و اجرا می گردد. الگوی حاصل الگوی متفاوت از الگوی پیشهادی آیین نامه طرح لرزه ای بوده و به سازه عملکرد بهتری در برابر بارهای دینامیکی القا می کند و حالات خرابی کلی در سازه به تعویق می اندازد.

مهندسان و کلیه طراحان سعی و تمایل دارند طراحی های خود را به نحوی انجام دهند که با صرف کمترین انرژی و مواد، بیشترین سود و بهره را داشته باشند. برای رسیدن به این هدف باید بهینه سازی مورد توجه قرار گیرد. از طرف دیگر منابع موجود در طبیعت محدود است و مقدار مصرف پیوسته در حال افزایش می باشد. در این مورد نیز مصرف بهینه و استفاده صحیح از منابع یکی از راهکارهای عملی، بیش از پیش مطرح می شود. بنابراین بهینه سازی یک موضوع مهم در فهرست موضوعات تحقیقاتی قرار می گیرد و در کلیه رشته های موجود مطرح هست. بهینه سازی در ساخت و طرح سازه های مختلف از لحاظ اقتصادی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است. طراحان زمانی قادر خواهند بود طرح های بهتری تولید کنند که بتوانند با روش های بهینه سازی در صرف زمان و هزینه طراحی صرفه جویی نمایند. از آنجا که رشته بهینه سازی هنوز هم رشته نسبتاً جدیدی است پیوسته از نظر روشها و رویکرد ها در معرض تغییرات سریع قرار دارد. این رشد صعودی نتیجه پژوهش در روشهای بهینه سازی می باشد. در عمل اکثر مهندسان برای طراحی از یک سری نرم افزارهای کاربردی استفاده می کنند که غالباً به جزئیات الگوریتم اجرای و متن برنامه اصلی دسترسی ندارند. بدین صورت از جزئیات الگوریتم تنها اطلاعات مختصری دارند و در طراحی کاربر تنها با تعیین یک سری پارامترهای لازم، نرم افزار خودکار بر اساس یک آیین نامه مشخص شروع به طراحی سازه می نماید. در نتیجه کاربر نمی تواند اساس طراحی را عوض کرده و بر طبق الگوریتم دلخواه خود سازه را به صورت بهینه طراحی کند. در این صورت غالباً هر وقت طراحی بهینه مطرح می شود پژوهشگران خود اقدام به برنامه نویسی می کنند که بتوانند حین طراحی، مورد مطلوب را در سازه بهینه بسازند. بنابراین یک چالش مهم در بهینه سازی، تحلیل و طراحی سازه ها است. این مورد در سازه های بزرگ و پیچیده بیشتر نمایان می شود. چالش دیگر مدت انجام الگوریتم های بهینه سازی می باشد. از آنجا که الگوریتم های کاربردی نیاز به تکرار های زیادی دارد در کل، زمان انجام بهینه یابی بالا می رود. این دو چالش در عمل بهینه یابی در سازه ها را با مشکل روبرو می کند بطوریکه بهینه یابی در سازه ها با صرف هزینه و زمان زیاد همراه خواهد بود. در این پایان نامه برای هر دو چالش راه حل های ارائه خواهد شد و کارایی روشهای پیشنهاد شده با مثال های مختلف کنترل و اثبات خواهد شد. در راستای حل مشکل اول یک نرم افزار مهم معرفی شده و در تحلیل سازه از این نرم افزار استفاده خواهد شد. برای حل مشکل دوم اولاً از مناسب ترین الگوریتم های موجود در این راستا که تا به حال معرفی شده اند استفاده خواهد شد. ثانیاً الگوریتم ها و روشهای جدیدی در این راستا در بهینه یابی معرفی و به کار گرفته خواهد شد. نتیجه مطالعات و تحقیق های انجام شده در این راستا در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد در هفت فصل تنظیم و نوشته شده است. برای طراحی در عمل نیاز به یک آیین نامه کاربردی هست که بدین سبب در فصل دوم یک آیین نامه مطرح در طرح سازه های فلزی مختصراً تا حد لازم توضیح داده شده است. از ضوابط این فصل در فصل های بعدی برای حل مثال ها استفاده خواهد شد. در الگوریتم های فرا ابتکاری فرمول بندی منحصر به فردی برای بهینه یابی وجود ندارد و سلیقه های مختلفی می تواند موجود باشد. از این رو رابطه بندی کلی مورد استفاده در الگوریتم های کاربردی در فصل سوم توضیح داده شده است که در کلیه الگوریتم های به کاربرده شده برای بهینه یابی در مثال های مختلف از این فرمول بندی استفاده شده است. در فصل چهارم بعضی از الگوریتم های فرا ابتکاری مهم و مناسب در این راستا، که تا به حال ارائه شده اند معرفی و توضیح داده شده اند که در فصل های بعدی برای حل مثال های مختلف از این الگوریتم ها استفاده شده است. در فصل پنجم روشها و نوآوریهای که در بهینه یابی سازه ها فلزی اعمال شده آورده شده است. این نو آوریها در دو مورد می باشند. مورد اول روشهای جدیدی است که در الگوریتم های موجود بکار گرفته شده است. حالت دوم ارائه الگوریتم جدیدی است که به عنوان الگوریتم بهینه یاب برای بهینه سازی در سازه های فلزی بکار گرفته شده است. در فصل ششم مثال های مختلفی با الگوریتم های معرفی شده در این رساله حل شده و نتایج طراحی بهینه این الگوریتم ها با نتایج موجود در شرایط یکسان مقایسه شده است. پس از مقایسه و ارزیابی با عنایت به ادبیات فنی در فصل هفتم نتایج جمع بندی شده اند

با توجه به مشکلات و محدودیت های روش های موجود کنترل ارتعاشات سازه ها و کاهش پاسخ لرزه ای آن ها، نیاز به توسعه ی سیستم های غیر فعال، سبک و ارزان و در عین حال دارای عملکرد مطلوب در بازه ی فرکانسی وسیع با ویژگی های متفاوت بیش از پیش احساس می شود. به نظر می رسد با توجه به اهمیت مسئله ی زلزله در کشور و خسارات ناشی از آن، باید موضوع کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها با روش هایی به غیر از تغییر طرح سازه بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. یکی از روش های جدیدی که در حال حاضر در سطح بین المللی توجه بسیاری را جلب کرده است، استفاده از سیستم جاذب انرژی غیر خطی ارتعاشی- ضربه ای می باشد. تحت شرایط معینی، انتقال انرژی هدفمند غیر فعال از سیستم خطی به جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای یا به عبارت دیگر یک جریان انرژی یک طرفه و برگشت ناپذیر از سیستم اولیه (سیستمی که هدف کنترل ارتعاش آن است) به سیستم کنترلی اتفاق می افتد. در تقابل با جاذب ارتعاش خطی سنتی که عملکردی باریک باند دارد، تحت شرایط معینی، جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای می تواند در وضعیتی پهن باند با سیستم خطی اندرکنش مودی داشته باشد. یعنی جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای به صورت یک کنترل کننده ی غیر فعال، تطبیقی و پهن باند عمل می کند. در پایان نامه ی حاضر جاذب انرژی ارتعاشی- ضربه ای با زمان عکس العمل کوتاه با بهینه یابی پارامترهای آن شامل نسبت سختی و فضای آزاد حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. جستجوی هماهنگی به عنوان یک روش فرا اکتشافی جدید به طور موثری اختصاصی شده است و برای مسئله ی بهینه یابی پیوسته ی فوق الذکر به کار گرفته شده است. نشان داده شده است که سیستم بهینه شده ی متصل به سازه قادر است که با سازه ی اولیه در بازه ی وسیع فرکانسی اندرکنش داشته باشد. پاسخ کنترل شده ی پهن باند مورد نظر در مجموعه ای از قاب های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه از طریق تحلیل های دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. توانایی این نوع جاذب انرژی در اتلاف انرژی لرزه ای ورودی به سازه ها و توانایی آن ها در کاهش موثر پاسخ سازه ها از طریق ضربه های ارتعاشی بین جرم جاذب انرژی و جرم طبقه با استخراج شاخص های عملکردی متعدد و طیف های فوریه مورد توجه قرار گرفته است. با توجه با شبیه سازی های عددی انجام شده بر روی مدل های سازه ای تعریف شده، سیستم کنترلی بهینه شده باعث باز توزیع انرژی از مودهای ارتعاشی پایین با فرکانس کم و دامنه ی ارتعاش زیاد به مودهای ارتعاشی بالاتر با فرکانس زیاد و دامنه ی ارتعاش کم می شود که منجر به کاهش مطلوب پاسخ های سازه ای گردیده است. کلیه ی تحلیل های انجام گرفته و نتایج به دست آمده از طریق برنامه نویسی در matlab بوده است.

رفتار دینامیکی سازه ها به ویژگیهای مودی شامل شکلها و فرکانسهای متناظر وابسته است. لذا هدایت این رفتار تحت بارهای دینامیکی از دید علمی منوط به هدایت یا اعمال قیود فرکانسی مودی می باشد. این مطلب بویژه برای سازه های فضاکار بعنوان دسته ای ویژه از سازه ها که شکلهای متنوع تر نسبت به قابهای ساختمانی در پوشش فضاهای معماری مختلف و بزرگ دارند حائز اهمیت است. مساله کمینه ساختن وزن اعضا که قسمت عمده ای از بارها را در این سازه ها تشکیل می دهند در رساله حاضر با اضافه کردن قیدهای بسامدی بررسی می شود. با اعمال بعضی محدودیت ها روی محدوده فرکانس طبیعی انتظار می رود بتوان باعث کاهش دامنه نوسانات و همچنین جلوگیری از پدیده تشدید در پاسخ دینامیکی سازه ها شد. پس از فرمولبندی مساله حاضر در قالب بهینه یابی ابعادی، کارایی روشهای مختلفی برای حل آن در زمره تکینکهای فرا ابتکاری و نوین در این رساله بررسی شد که شامل الگوریتمهای جستجوی هماهنگی، جستجوی جهتی شبه تصادفی، اجتماع زنبورها، جامعه پرندگان و ترکیب آن با کنگره سازی غیرفعال و نیز روش ژنتیک می باشد که مبانی هریک ارائه گردید. همچنین شیوه نوینی از ترکیب این الگوریتم با عملگرهای جستجوی هماهنگی در رساله حاضر ارائه و در کنار سایر روشها بر تعدادی از مثالهای معروف در ادبیات فنی آزموده شد. نتایج حاصل منجر به تعیین رتبه کارایی روشهای اخیر از لحاظ همگرایی و کیفیت گردید که برخی از شیوه های نوین آن حتی به جوابهای بهتری از سایر روشها در ادبیات فنی دست یافتند که طی بحث نظری تفسیر آن ارائه گردید.

اعضای بادبندی یکی از متداولترین ابزارها جهت مقابله با نیروها و بارگذاری جانبی در ساختمانها هستند. ‏چالش اصلی در استفاده از بادبندهای هم محور مساله کمانش و کاهش مقاومت ناگهانی آنهاست که در ‏زلزله اهمیت دارد. چرا که بادبندها قبل از کمانش، سختی سیستم را بالا می برند و موجب کاهش پرید و ‏جذب نیروی زیاد طبق طیف زلزله می شوند ولی به محض کمانش از تحمل بار شانه خالی کرده و ‏ساختمان به اجبار نیروهایی اضافی را دریافت می کند و در صورت عدم تحمل خراب می شود. از سوی ‏دیگر طراحی قدیمی بادبندهای برخی بناهای موجود به صورت کششی و اعضای لاغر این مساله را تشدید ‏نموده است. چندی است کاربرد بادبندهای کمانش لغز با یک ماده پرکننده و نیزنچسب برای بهبود این ‏وضع مطرح شده ولی بدلیل حساسیت آن به تکنولوژی ساخت مورد ساده تر بادبند غلاف دار در اینجا ‏مطرح می شود. براین مبنا رساله حاضر به بررسی رفتار و بار آستانه کمانشی عضو دو سر مفصل بادبندی ‏در حالتهای مختلف می پردازد که شامل تغییر سطح مقطع، عوض کردن شکل مقطع تو پر و توخالی و ‏بالاخره اضافه کردن غلاف فلزی به آن است. سپس بکمک نرم افزار اجزای محدود کمانش خطی و غیر ‏خطی هسته فولادی در حالتهای فوق بررسی شده که نتایج حاکی از تغییرات قابل توجه منحنی بار ‏کمانشی و تغییر مدهای آن می باشد. در مثالهای حل شده توزیع فضایی پیرامونی (هسته توخالی) بر ‏هسته تو پر و مستطیلی برتری دارد ولی بهترین حالت متعلق به هسته توپر داخل غلاف فلزی است که با ‏تغییر مد کمانشی و رفتار غیرخطی شرایط مرزی پس از برخورد نمودارهای ویژه ای را به نمایش گذارده ‏است. ‏

چکیده دو گام اساسی در تمامی فعالیت های مهندسی سازه انجامِ 1. تحلیل سازه و 2. طراحی سازه است. هدف از این رساله ارائه روندی است که می تواند تحلیل و طراحی سازه های اسکلتی را به صورت اتوماتیک انجام دهد؛ به نحوی که نه تنها قیدها و پارامترهای طراحی آیین نامه ی دلخواه برآورده شود بلکه با تعیین اهدافی که برای طراح حائز اهمیت است ( به عنوان مثال وزن سازه، دریفت سازه، انرژی داخلی سازه و ... ) مجموعه ای از سازه ها را ارائه کند که هرکدام بخشی از اهداف طراح را برآورده می کنند. در نهایت طراح می تواند سازه ی دلخواه خود را از میان جواب های ارائه شده انتخاب کند. در این جا الگوریتم بهینه یابی چند هـدفه ی جدیدی، با اصـل انتخاب نـخبگان پیـشنهاد می کنیم که آن را « انتخاب نخبگان با جـمعیت شناور ( esfp ) » می نامیم. از آن جا که الگوریتم های بهینه یابی چندهدفه، از تصادف، اکتشاف و اصول آن برای رسیدن به بهینه ترین جواب ها استفاده می کنند و نحوه ی پیش رفت الگوریتم در حین حل، تصادفی است، بنابراین این الگوریتم به نحوی طراحی شده که با توجه به این نکته قادر است جمعیت مناسب و کارآمد را در هر مرحله تعیین و در نهایت به تعداد تکرارهایی که برای هر مسئله خاص نیاز است؛ برسد. بدین ترتیب با حداقل تعداد سازه های بررسی شده ( کم ترین تعداد ارزیابی معیار شایستگی ) بهترین جواب ها را ارئه می کند. esfp دارای مزایای اساسی نسبت به الگوریتم های متـداول و گسترش یافته مانند nsga-ii است: 1. می تواند با محدود کردن حداکثر تعداد سازه های مجاز برای بررسی ( که معیار هزینه ی طراحی است ) بهترین سازه های ممکن را ارائه دهد. 2. برخلاف الگوریتم های رایج که برای مسائل مختلف، تعیین پارامترهای ورودی الگوریتم بسیار مهم است؛ نیاز به ورودی خاصی ندارد و با ورودی های ثابت، می توان تمامی مسائل سازه ای را حل و سازه را طراحی کرد. 3. ساختار بسیار ساده تر و سریع تر نسبت به الگوریتم های متداول دارد. 4. تعداد جواب ها یا به عبارتی تعداد سازه های بیش تری در جبهه ی بهینه ارائه می کند. 5. دارای پراکندگی و گستردگی مناسبی بر روی جبهه ی بهینه است. کلید واژه ها: بهینه یابی چندهدفه سازه ها، انتخاب نخبگان با جمعیت شناور، طراحی اتوماتیک سازه

یکی از سیستمهای باربر جانبی متداول در سازه های فولادی، سیستم قابهای مهاربندی شده همگرا شامل مهاربند شورون معکوس (مهاربند v معکوس) می باشد که در کشور ما نیز به طور گسترده ای از آن ها استفاده می شود. قاب های مهاربندی شده هم مرکز شورون از پرکاربردترین سیستم های سازه ای هستند چراکه طرح ساده این سیستم ها موانع کمتری برای ایجاد باز شو در طبقه ها و شرایط مطلوب معماری پدید می آورد و اجرای آن نیز با دشواری و خطای ساخت و نصب کمتری مواجه است. در مقابل این مزایا، قاب های مهارشده شورون دارای ضعف های لرزه ای از قبیل عدم ظرفیت باز توزیع مناسب نیرو در ارتفاع و کمانش مهاربند در فشار می باشند. برای حل این مشکل چندین روش وجود داردکه یکی ازاین روش ها، اضافه کردن ستون دوخت می باشد. در این تحقیق با استفاده از تحلیل خطی وهمچنین تحلیل غیر خطی ایستا / بار افزون(nonlinear pushover analysis)، تاثیر اضافه کردن ستون دوخت به قاب مهاربند شورون مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور، با مدل سازی سه قاب سه، هشت و پانزده طبقه مشاهده شد که با اضافه شدن ستون دوخت به قاب شورون،علاوه بر مقاومت، شکل پذیری قابها نیز تا حدی بیشتر شده و ابعاد لازم برای طراحی تیر دهانه مهاربندی نیز کاهش یافته است.

جداسازی لرزه ای یکی از راهبردهای طراحی است که برخلاف بسیاری روشهای دیگر به جای افزایش مقاومت یا سختی سازه به کاهش نیاز لرزه ای می پردازد. سیستمهای جداساز لرزه ای عمدتا با تامین عایق لرزه ای ویا نرمی مورد نیاز زلزله در تجهیزات خود مانع از انتقال بیش از حد انرژی و خرابی در سازه می شوند. جداساز لغزشی اصطکاکی نوع ویژه ای از آنهاست که بدون مولفه سختی برگرداننده نیز عمل می کند و کاهش جابجایی حداکثر آن یا استهلاک انرژی زلزله در تراز جداساز فقط بکمک اصطکاک انجام می گیرد. با توجه به این که نیروی اصطکاک با تغییر علامت در حین حرکت حالتی غیرخطی بوجود می آورد، معادله حرکت برای مدل سازه روی جداساز بسط داده شده و روش گام به گام عددی نیومارک بتا برای حل آن ارائه و بکار گرفته شده است. پژوهش حاضر با اعمال چند زلزله ثبت شده به بررسی کارایی این سیستم در قاب خمشی تنها و نیز مهارشده با صلبیت متفاوت و ضرایب اصطکاک مختلف می پردازد. مطابق نتایج حاصل افزایش صلبیت روسازه با جداساز اصطاکی الزاما به بهبود پاسخ نمی انجامد. در هر دو حالت قاب خمشی تنها و مهارشده کاربرد این جداساز قادر به کاهش چشمگیر جابجایی در رو سازه و ایجاد حالت شبه صلب در آن است لیکن با افزایش ضریب اصطکاک شتاب حاصل و تغییرات آن نیز افزایش می یابد که به محتوای فرکانسی زلزله های اعمالی نیز وابستگی دارد. همچنین افزایش سختی تا رسیدن به حالت روسازه صلب می تواند به جابجایی های پسماند و افزایش آن تحت نگاشتهای مختلف زلزله منجر شود.

دیوارهای برشی فولادی به دلیل عملکرد خوب خود در زمینه لرزه بری سازه ها ونیز جنبه های اقتصادی که به دلیل کاهش مصرف فولاد همچنین عدم نیاز به تمهیدات و مهارت های خاص جهت تولید نصب دارند در سالهای اخیر مورد توجه مهندسان و محققان قرار گرفته اند. از آنجا که سختی دیوار برشی نسبت به قاب قابل توجه می باشد و می تواند نقش مهمی در سختی مجموعه قاب و دیوار و مقادیر ویژه آن داشته باشد و سبب افزایش یا کاهش نیروی دریافتی از زلزله در همان لحظات نخست گردد. این امر به عنوان عاملی موثر در فرکانس ها وشکل های مودی توزیع ضخامت دیوار در پانل های مختلف در ارتفاع سازه بر این مهم تاثیر گذار است و با نظر به اهمیت کاربرد در تحلیل های طیفی ضروریست مورد بررسی قرارگیرد. در پژوهش حاضر پانل های دیوار در سازه برشی چند طبقه، یک یا چندچشمه قاب در هر طبقه را می پوشاند. به منظور حصول نتایج بهتر، برای تهیه فرمول سختی طبقه معادل چندین مدل دیوار برشی داخل قاب با ابعاد و مشخصات مدل های ساخته شده توسط پروفسور تسای در دانشگاه بوفالو در نرم افزار abaqus مدل سازی شده و سختی معادل هریک بدست می آید. پس از تعیین تابع سختی مسئله قاب مستوی چند طبقه با متغیر فرض کردن ضخامت پانل دیوار در طبقات مدلسازی می شود. سپس ضمن تعیین جرم و سختی طبقات مسئله مقدار ویژه در محیط نرم افزار matlab به کمک الگوریتم بهینه یابی جستجوی هارمونی حل و فرکانس های ارتعاشی مودی شامل فرکانس پایه تعیین می گردد. سپس با تغییر سختی طبقات در قاب،کمینه یا بیشینه شدن فرکانس پایه مذکور مطالعه شده و در نهایت با افزایش تعداد طبقات ودهنه های سازه اولیه نتایج تحلیل برای نمونه های دیگر مورد بررسی قرار می گیرد.

درتحلیلهای دینامیکی عموماً فرض براین است که خاک زیر شالوده صلب بوده و از انعطاف پذیری آن صرف نظر می شود. دراین حالت پاسخ سازه متأثر از خواص دینامیکی خود سازه است و خواص خاک زیر شالوده تاثیری در پاسخ سازه ندارد. درحالیکه اگر خاک زیر شالوده نیز در تحلیل ها در نظرگرفته شود سیستم جدیدی ناشی از اندرکنش خاک وسازه تشکیل خواهد شدکه رفتار آن متفاوت ازحالت قبل خواهد شد. لذا در این تحقیق سعی شده است اثر انعطاف پذیری خاک زیر پی برتوزیع نیروهای حاصل از بارگذاری های استاتیکی و دینامیکی در قابهای فولادی ساختمانی بررسی شود. بر این اساس سازه های 5 طبقه در دو حالت پایه انعطاف پذیر و گیردار به صورت قاب خمشی و قاب مهاربندی برروی خاک نوع 3 مدل شده اند و برای در نظر گرفتن انعطاف پذیری خاک نیز از مدل فنرهای وینکلر استفاده شده است. سپس طیف پاسخ سازه با پایه گیردار و انعطاف پذیر در مقابل زلزله های کوبه، وایتر، سان فرناندو ، نورث ریچ و ان پالم اسپرینگ به کمک نرم افزار محاسبه شده است و با طیف بازتاب آئین نامه 2800 مقایسه گردیده است. برمبنای محاسبات انجام شده می توان گفت که لحاظ کردن انعطاف پذیری خاک زیر شالوده در پاسخ دینامیکی سازه ها تاثیر داشته و منجر به افزایش زمان تناوب ، افزایش جابجایی و دریفت طبقات و کاهش برش پایه در این پروژه گردیده است.

به‏دلیل ضرورت حفظ کاربری پل‏های موجود در زمره شریان‏های حیاتی، بهسازی لرزه ای آن‏ها معمولا با اضافه کردن تجهیزات کنترلی انجام می‏شود. با توجه به نیاز ساخت پل‏های جدید و استفاده از پل‏های ساخته شده که بتوانند راحتی و ایمنی را در مقابل زلزله تامین کنند، استفاده از یکی از این سیستم‏های کنترلی برای کاهش ارتعاشات پل‏ها، یکی از کارآمدترین روش‏ها برای کاهش پاسخ سازه و بالا‏بردن ایمنی سازه و قابلیت استفاده از آن است. میراگرهای جرمی تنظیم‏شونده نوع متداولی از این تجهیزات هستند که با تغییر شکل مودهای ارتعاشی سیستم می‏توانند به کاهش پاسخ‏های دینامیکی پل منجر شوند. نکته‏ی قابل توجه این است که این نوع میراگر بیشتر در مقابل باد کارایی داشته و در استفاده از آن در مقابل تحریکات لرزه‏ای با وجود موفقیت‏های به دست آمده در مطالعات موردی هنوز محققین به توافق واحدی نرسیده‏اند و این مساله همچنان نیازمند مطالعه و تحقیق است. در پایان‏نامه ی حاضر کارایی این نوع میراگر در کاهش ارتعاشات قائم پل تحت اثر شتابنگاشت های قائم زلزله بررسی می‏شود. برای طرح ویژگی‏های دینامیکی این تجهیزات مساله را در قالب بهینه‏یابی فرمول‏بندی نموده و با روش‏های فرا‏ابتکاری الگوریتم‏های ژنتیک، جست و جوی ذره‏ی باردار، جست و جوی ذره‏ی باردار اصلاح شده و الگوریتم خفاش به حل آن می‏پردازد. از آن‏جا که سیستم حاصل شامل میرایی غیرکلاسیک می‏باشد برای تحلیل آن کاربرد روش‏های گام به گام عددی الزامی بوده و برنامه نویسی شده‏ ، که برای این منظور از نرم افزار matlab استفاده شده‏است. تحلیل برای چند مدل ساده شده از پل‏های پیش‏ساخته انجام گرفته‏است. در فصل اول مطالعه‏ی مختصری از تاریخچه ارتعاشات ارائه شده‏است. فصل دوم به تاریخچه‏ی میراگرهای جرمی و معادلات مربوطه و نیز کاربرد آن در کنترل ارتعاشات پل‏ها پرداخته می‏شود. در فصل سوم مساله‏ی بهینه‏سازی و روش‏های بهینه‏سازی مختلف به کار برده شده در این مطالعه که عبارتند از الگوریتم‏های ژنتیک، جست و جوی ذره‏ی باردار، جست و جوی ذره‏ی باردار اصلاح شده و الگوریتم خفاش، بیان می‏شود. فصل چهارم به معرفی زلزله‏های انتخابی و مدل‏های به کار رفته، نحوه ی مدل‏سازی و فرمول‏بندی مساله اختصاص دارد. در فصل پنجم نتایج به دست آمده از الگوریتم‏های بهینه‏سازی و تحلیل‏های تاریخچه زمانی شتابنگاشت‏های قائم زلزله‏ها ارائه می‏شود. کارایی الگوریتم‏های بهینه‏سازی در حل این مساله بررسی و همچنین مقایسه‏ی کارایی میراگرهای چندگانه در مقابل میراگر تک انجام می‏شود. کاربرد این نوع میراگر در مدل‏های پل با پریودهای غالب متنوع بررسی شده و به مطالعه‏ی عملکرد آن برای مدل‏های با میرایی‏های ذاتی متنوع پرداخته می‏شود. همچنین برای بررسی دقیق تر تحلیل در مورد کاربرد میراگر جرمی روی مدل های تیر، تحلیل های چندتکیه گاهی با شتابنگاشت های غیریکنواخت انجام می شود. نتایج به دست آمده در تحلیل‏ها نشان می‏دهد به کارگیری میراگر چندگانه نسبت به میراگر تک در کنترل پاسخ مودهای بالاتر نوسان، برتری دارد. اگرچه پارامتر نسبت جرمی با افزایش کارایی میراگر نسبت مستقیم دارد، در مدل‏های تیر چینش و تعداد میراگرها روی تیر در بهبود عملکرد آن تاثیر قابل اهمیتی دارد. به طوری که استفاده از یک و دو میراگر جرمی تغییرمکان قائم تیر را از 8 درصد تا 48 درصد کاهش می دهد. همچنین با افزایش پریود غالب مدل‏ها کارایی میراگرها بهبود می یابد و نیز هرچه میرایی ذاتی سازه افزایش یابد، کارایی میراگر کاهش می یابد.

با توجه به ماهیت بارهای لرزه ای که به صورت شتاب پایه در پای ساختمان وارد می شود، تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه، به عنوان دقیق ترین روش جهت تعیین تقاضای لرزه ای سازه مطرح می باشد. ولی با این حال به علت پیچیدگی ها و مشکلات کاربردی، استفاده از این روش با محدودیت هایی روبروست. از این رو، سادگی روش استاتیکی معادل در مقابل روش های تحلیل طیفی و تحلیل تاریخچه زمانی سبب شده است تا محققین با حفظ چارچوب کلی این روش، اصلاحاتی برای تکمیل آن انجام دهند. پاسخ های سازه در برابر تحریک زلزله علاوه بر جرم طبقات، به توزیع مقاومت و سختی در سازه نیز وابسته است، از طرفی توزیع مقاومت و سختی نیز وابسته به الگوی بارگذاری جانبی انتخاب شده در مرحله طراحی می باشد. هنگامی که مقاومت طراحی سازه از مقاومت نیاز در یک زلزله کمتر باشد طبیعتاً سازه وارد حوزه خمیری می شود. بنابراین نحوه توزیع مقاومت در ارتفاع سازه در مرحله طراحی، بر پاسخ سازه در حوزه خمیری تأثیرگذار خواهد بود و با توجه به وابستگی توزیع مقاومت به الگوی بارگذاری جانبی، انتخاب الگوی بارگذاری مناسب در مرحله طراحی از اهمیت و ضرورت ویژه ای برخوردار خواهد بود. در تحقیق حاضر چند الگوی ساده به همراه الگوی پیشنهادی آیین نامه طرح لرزه ای ایران (ویرایش سوم استاندارد 2800)، برای توزیع برش پایه در روند طراحی دو قاب خمشی فولادی 8 و 15 طبقه به کار گرفته شده است. از بهینه¬یابی مقاطع با روش الگوریتم توارثی برای منحصربه فرد نمودن طراحی (غربال گری توزیع مقاومت و سختی) تحت هر الگوی بار جانبی استفاده شده است. مسئله بهینه¬یابی بر اساس ضوابط آیین نامه طرح لرزه ای ایران و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران، رابطه سازی شده و در روند بهینه¬یابی در نرم افزار متلب پیاده و اجرا شده است. در بخش بعدی برای ارزیابی طرح های حاصل از الگوهای بار جانبی بکار گرفته شده، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با استفاده از سه نگاشت زلزله روی مدل ها انجام گرفته است. معیارهایی از جمله حداکثر جابجایی طبقات، حداکثر گریز طبقات، برش پایه دینامیکی، نقطه شروع خرابی و ترتیب و موقعیت تشکیل مفاصل خمیری ملاک ارزیابی و سنجش عملکرد طرح های حاصل از الگوهای بکار گرفته شده قرار گرفته است. رویکرد اصلی تحقیق حاضر، بررسی وجود الگوی بار جانبی مناسب تری نسبت به پیشنهاد آیین نامه است، به طوری که طراحی سازه با آن بتواند توزیع مطلوبی از مقاومت و سختی را به سازه دیکته کند و تحت بارگذاری زلزله واقعی با توزیع متفاوتی از مفاصل خمیری، رفتار بهتری ایجاد نماید و حالت های نامطلوب شکست و خرابی کلی در سازه را به تعویق بیاندازد.

تحلیل و طراحی مقاطع ساختمانی در حوزه غیر خطی از نمونه روش¬هایی است که نتایج را بر اساس رفتار منحنی تنش-کرنش تک تک اعضا بررسی می¬کند. این گونه مدل سازی باعث می¬شود که طراحی بر اساس نیاز هر مقدار نیرو و جابجایی، چه در محدوده خطی و چه در محدوده غیر خطی، در عضو صورت پذیرد و از غیر به صرفه بودن طراحی جلوگیری شود. نحوه تشکیل مفاصل خمیری در یک قاب، از یک سو به طراحی مقاطع قاب و از سوی دیگر به الگوی بارجانبی بکار رفته در تحلیل بار افزون وابسته است. همین طور بروز هر مفصل خمیری با کاهش درجه نامعینی سیستم، آن را گام به گام به سوی مکانیزم و خرابی پیش می برد. پایان نامه حاضر، با تغییر طراحی مقاطع قاب¬ها، طی فرآیند بهینه یابی به هدایت خرابی مزبور و تغییر ظرفیت قاب تا رسیدن به آستانه فروپاشی کلی می پردازد. بدین منظور ابتدا مسئله در قالب بهینه یابی، توسط روش ژنتیک، فرمول بندی شده و سپس، تحلیل با روش ماتریسی در حوزه غیر ارتجاعی صورت می¬گیرد. تحلیل¬ها برای سه نوع قاب خمشی و پنج الگوی استاتیکی بارافزون تحت شرایط مختلف صورت گرفت. به دلیل گستردگی جواب¬ها در هر بار تحلیل، چندی از معیارها ثابت در نظر گرفته شده و تأثیر یک معیار را بر مکانیزم سازه به همراه تشکیل مفاصل خمیری، مورد مطالعه قرار گرفت. به دلیل همگرایی هدفمند جواب¬ها، استفاده از قیودی برای الگوریتم ضروری بود تا با تشکیل دادن مکانیزم برای قاب¬، یک ضریب بار فروریختگی برای آن مکانیزم محاسبه ¬شد. برنامه، ماکزیمم بار فروریختگی قاب را از هر جمعیت تشکیل شده به دست می¬آورد. ضریب بار فروریختگی نهایی، نشان دهنده جانمایی بهینه مقاطع با ارضاء قیود می¬باشد که به بیان دیگر، الگوریتم از حداکثر ظرفیت قاب تحت یک الگوی بارگذاری خاص بهره گرفته است. در نهایت، عملکرد قاب¬ها تحت خصوصیات مختلف از جمله ضریب بار فروریختگی، تعداد مفاصل، جابجایی و نحوه تشکیل مکانیزم بررسی می¬گردد.

برای کاربرد تحلیلهای تاریخچه زمانی بویژه غیرخطی، انتخاب چند شتابنگاشت زلزله ضروری است. این زلزله ها باید بیشترین همبستگی با ویژگیهای منطقه احداث را داشته باشند ولی معمولا تعداد کافی رکورد مه لرزه در یک محل موجود نیست. در این شرایط استفاده از شتابنگاشتهای مصنوعی مجاز دانسته شده است ولی به دلیل بالا بودن محتوای انرژی این نگاشتها نسبت به زلزله های واقعی، استفاده از آنها توصیه نمی گردد.در این پایان نامه با داشتن حتی یک زلزله مبنا در محل به عنوان نماینده ویژگیهای ساختگاه، سایر نگاشتهای مناسب بر اساس شباهتشان با زلزله مبنا با استفاده از الگوریتم های تصمیم سازی چند معیاره و خوشه بندی و الگوریتم پیشنهادی از لیست زلزله های ثبت شده در نقاط مختلف زمین انتخاب می شوند. در این روشها تأثیر ویژگیهای مختلف ساختگاه و زلزله ها از جمله نوع خاک، بزرگای زلزله، فاصله زلزله تا ساختگاه، محتوای فرکانسی، زمان دوام، انرژی رکورد و مقادیر اوج حرکت قوی زمین در قالب سه ماتریس داده در روند انتخاب مورد بررسی قرار گرفته اند و مجموعه زلزله ها با تطبیق حداکثر نسبت به زلزله مبنا تعیین می شوند.

استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری در دهه های اخیر در زمینه های مختلف مهندسی رشد سریعی داشته است. البته هریک از این الگوریتم ها دارای نقاط قوت و ضعفی است. به همین دلیل مطلوب است که اولا: نقاط ضعف این الگوریتم ها را بهبود بخشید؛ ثانیا: با ترکیب الگوریتم ها از نقاط قوت آن ها در صدد پوشش نقاط ضعف الگوریتم دیگر استفاده کرد. الگوریتم جامعه پرندگان pso سرعت همگرایی بالایی دارد ولی به علت عدم توازن میان جستجوی محلی و سراسری، بعد از چند تکرار دچار روند بهینه یابی بسیار کند و گاهی متوقف می شود. همچنین الگوریتم ژنتیک ga درصورت در اختیار نداشتن جمعیت اولیه مطلوب سرعت همگرایی پایینی دارد ولی اگر جمعیت مناسبی در همان تکرارهای اولیه در اختیار داشته باشد قابلیت بهینه یابی مطلوبی را خواهد داشت. در این مطالعه در راستای رفع مشکل عدم توازن میان جستجوی محلی و سراسری در الگوریتم جامعه ی پرندگان، یک نسخه بهبود یافته از الگوریتم جامعه پرندگان با استفاده از یک حالت حرکت اضافی که شبیه یک عملگر بر حافظه جاری عوامل جستجو می باشد، معرفی شده است. همچنین برای استفاده از قابلیت بهینه یابی مطلوب الگوریتم ژنتیک با در اختیار داشتن جمعیت مناسب در تکرارهای اولیه، الگوریتم جامعه پرندگان و ژنتیک بصورت سری با یکدیگر تلفیق شده اند. بررسی نتایج بهینه یابی این روش ها با چند مثال از قاب های خمشی فولادی دوبعدی مورد مطالعه قرارگرفته و در انتها کارآمدی الگوریتم تلفیقی جامعه پرندگان اصلاح شده – ژنتیک در رسیدن به نتایج بهینه با سایر روش های بهینه یابی مورد مطالعه در این تحقیق مقایسه شده که حاکی از برتری چشمگیر آن است.

در تحلیل و طراحی دینامیکی پل ها معمولا فرض می گردد که خاک زیر شالوده صلب است و از اثرات اندرکنش خاک-سازه صرف نظر می شود. در این حالت پاسخ سیستم متاثر از خواص دینامیکی سازه بوده و حضور خاک، دخالتی در پاسخ سازه ندارد. بررسی آثار اندرکنش خاک-سازه در رفتار دینامیکی پایه پل، موضوع اصلی این پایان نامه را در بر می گیرد. برای نیل به این هدف مدل تحلیلی جدیدی با الهام از مطالعه موردی پل صدر معرفی گردید و با مددجویی از اصول کار مجازی آثار اندرکنش خاک سازه، بر رفتار دینامیکی پایه پل ها بررسی گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در نظرگیری اندرکنش خاک-سازه موجب افزایش دوره تناوب سیستم می شود که این افزایش به عوامل مختلفی همچون نسبت سختی شمع به خاک، نسبت طول شمع به شعاع شمع و جنس خاک بستگی دارد. افزایش دوره تناوب در شرایطی ممکن است موجب افزایش تنش در پایه پل ها گردد.

خسارت ها و خرابی های سازه ها در ساختگاه های نزدیک گسل، هنگام زلزله، نیاز مهندسین به تحقیق در زمینه خصوصیات حرکات نیرومند زمین و تاثیر آنها بر عملکرد سازه ها را بیشتر کرد. طبق پژوهش زلزله شناسان طی زلزله های بزرگ در حوزه نزدیک، با توجه به پریود و دامنه نسبتا بلند این زلزله ها، سازه های جداسازی شده آسیب پذیر هستند. با افزایش شدت زلزله، پیچیدگی سیستم های جداسازی بیشتر می شود و تمایل به جداگرهای بزرگ در ترکیب با میراگرها بوجود می آید زیرا طراح تلاش می کند که جابجایی های بزرگ را از طریق میرایی کنترل کند. اگرچه میراگرها جابجایی ها را کنترل می کنند اما باعث افزایش شتاب طبقات می گردند. از این رو استفاده از یک سیستم جداسازی که در سطوح لرزه ای پایین با ایجاد نرمی کافی شتاب طبقات را کنترل نموده و در سطوح بالای لرزه ای با استهلاک کافی تغییرشکل طبقه ای را کاهش دهد، یکی از دلایل توجه طراحان به استفاده از جداگرهای سازگار مانند جداگرهای پاندولی اصطکاکی چندگانه می باشد. یک سیستم جداسازی لرزه ای سازگار (یا هوشمند) دارای توانایی تغییر سختی و میرایی طی حرکت خود می باشد. این ویژگی مهم باعث عملکرد خوب سیستم جداسازی در سطوح مختلف لرزه ای می شود. جداگرهای پاندولی اصطکاکی چندگانه دارای این رفتار سازگار می باشند که در میان آنها جداگر پاندولی اصطکاکی سه گانه بیشترین میزان سازگاری را دارا می باشد. این جداگر دارای چهار سطح مقعر با شعاع ها و ضرایب اصطکاک مختلف می باشد که سه مکانیسم پاندولی را بوجود می آورد. پس از این جداگر، جداگر پاندولی اصطکاکی دوگانه مطرح است که رفتار سازگار از خود نشان می دهد و دارای دو مکانیسم پاندولی می باشد. در این رساله سعی شده است تا با شناخت کامل رفتار جداگر پاندولی اصطکاکی دوگانه پارامترهای اثرگذار بر عملکرد این جداگرها و پاسخ روسازه مشخص شوند و سپس با روش های بهینه یابی فرا ابتکاری، مقادیر بهینه این پارامترها به نحوی که تغییرشکل طبقه ای و جابه جایی سطح جداسازی حداقل باشند، تعیین شوند. در پایان کار روش های بهینه یابی از لحاظ سرعت همگرایی، کارایی و مقدار تابع هدف مقایسه می شوند. روش های بهینه یابی مورد استفاده در این رساله عبارت اند از: جستجوی هماهنگی، الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات و جستجوی هماهنگی که نوآوری این رساله می باشد.

در تمام طول تاریخ فجایع طبیعی مانند زلزله، سیل، آتش فشان، طوفان و ... موجب مرگ و میر زیادی در جوامع بشری شده اند. اثرات بسیار مخرب زلزله در مقایسه با دیگر بلایا بر روی زیرساخت های شهری و حجم بسیار بالای تلفات ناشی از آن در رویداد هایی که در صد سال گذشته روی داده اند به وضوح مشخص است. این فجایع به ویژه در کشور های در حال توسعه و یا توسعه نیافته به دلیل ضعف در چرخه ی ساخت و ساز و نیز ضعف های تدارکاتی و مدیریتی در مدیریت بحران اثرات مخرب بسیار بیشتری خواهند داشت. محققان جنبه های مختلف واکنش در برابر انواع فجایع طبیعی و ساخته دست بشر را بررسی کرده اند. مسائلی مانند جمع آوری و انتقال مصدومان به مراکز درمانی، توزیع کالاهای امدادی و آذوقه در میان افراد آسیب دیده، نجات و تخلیه ی کلیه افراد یا صدمه دیده گان از منطقه در معرض خطر و ... که هر کدام از این موارد از جنبه های مختلف و با اهداف مختلف بررسی شده اند. یکی از انواع مختلف کارهای تحقیقاتی برای واکنش به فاجعه که در قبل و بعد از فاجعه کاربرد دارد، بحث مکان یابی تسهیلات اضطراری است. مسئله ی شایان توجه در این رابطه این است که کلیه ی موارد بالا در قالب رفتار و عملکرد بر روی شبکه ی ترافیک شهری مطرح می باشند. بنابراین شناسایی شبکه ی ترافیک و عملکرد آن در صورت رویداد فاجعه، شناسایی شرایط و عملکرد بازیگران و موارد تاثیرگذار بر روی عملکرد آن در هنگام فاجعه، کمک بسزایی در کاهش اثرات فاجعه می باشد. عدم قطعیت ها و پویایی های شبکه ی ترافیک و نیز رویداد زلزله در ترکیب با هم مسئله ی بسیار پیچیده ای را به وجود آورده اند. در این تحقیق مسئله ی مکان یابی تسهیلات اضطراری مانند بیمارستان ها در یک محیط شهری در بستر شبکه ی ترافیک بررسی خواهد شد. با توجه به توانایی بسیار کم و در برخی موارد منفعل شده ی شبکه انتقال مجروحین، از آن چشم پوشی شده و امداد و نجات توسط خود مردم و اندک سازمان های موجود، صورت خواهد گرفت. با توجه به گستره ی تقاضای موجود، افراد براساس کوتاه ترین مسیری که خواهند-داشت و نیز کم کردن زمان سرویس گرفتن از تسهیلی که به آن مراجعه کرده اند، یکی از بیمارستان-های موجود یا مستقر شده را انتخاب خواهند کرد. حل این مسئله به نحوی خواهد بود که مجموع کل زمان انتقال به بیمارستان و انتظار در بیمارستان برای سرویس گرفتن حداقل شود. برای مدل کردن رفتار انتخاب مسیر مسافران در شبکه از مدل ترافیکی ue-dta استفاده شده که محاسبات آن توسط نرم افزار dynust که یک شبیه ساز مزوسکوپی است انجام می شود. مسئله بهینه سازی نیز با استفاده از یک الگوریتم ممتیک با ساختار انکدینگ مناسب با ساختار ue-dta حل می شود.

در این مطالعه اثر خرابی پیش رونده بر روی قاب سازه ای با تغییر جانمایی اجزای باربر جانبی شامل بادبند تک و کابل مورد بررسی قرار گرفته است. یک ساختمان با چهار دهانه در هر دو راستای عمود برهم با طول دهانه های ثابت (5متر) و تعداد طبقات مختلف 3، 6 و 12 طبقه که ارتفاع طبقه همکف 4/5متر و ارتفاع سایر طبقات 3/5 متر می باشد، طبق آیین نامه ها و مقررات ملی حاکم بر ساختمان سازی در کشور از جمله آیین نامه 2800 زلزله، مقررات ملی مبحث ششم و دهم، بارگذاری و طراحی شده است. یکی از قابهای کناری ساختمان که دارای مقاطع یکسان با سازه اصلی است را از ساختمان اولیه جداکرده و سپس مطابق دستورالعمل gsa 2003 پتانسیل خرابی پیش رونده آن بررسی می گردد. برای بررسی پتانسیل خرابی پیش رونده از روش حذف ستون بهره گرفته شده، بدین شکل که به ترتیب هر یک از ستونهای طبقه همکف حذف شده و با اعمال بارگذاری پیشنهادی دستورالعملهای پدافند غیرعامل تحلیل سازه صورت می پذیرد. قاب اصلی فاقد مهاربندی و همچنین قاب همراه با مهاربندی یعنی تقویت شده توسط بادبند یا کابل از این طریق مورد ارزیابی قرار گرفته اند. تحلیل مورد استفاده در این مطالعه تحلیل استاتیکی غیرخطی است که جهت اجرای آن از نرم افزار sap 2000 بهره گرفته شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل با معیارهای پذیرش پیشنهاد شده در دستورالعمل gsa یعنی حداکثر شکل پذیری و حداکثر دوران مفاصل پلاستیک مقایسه شده اند، البته در این تحقیق معیارهایی مانند مکانیزم شدن سازه و نیز تشکیل مفصل پلاستیک در ستونها باعث توقف تحلیل می گردند. در نهایت نتایج بدست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی کلیه سازه ها، یعنی فاقد مهاربند یا دارای مهاربند با تعداد طبقات مختلف، با یکدیگر مقایسه شده و نتیجه گیری کلی صورت پذیرفته است.

تحلیل تاریخچه زمانی سازه‏ها نیاز به استفاده از یک یا چند شتاب‏نگاشت به عنوان بار لرزه‏ای ورودی در تحلیل سازه در برابر زلزله دارد. در سال‏های اخیر تبدیل موجک پیوسته به عنوان یک ابزار ریاضی نوین در اصلاح شتاب‏نگاشت‏های واقعی و منطبق کردن طیف پاسخ آن‏ها بر طیف طرح مورد استفاده قرار گرفته‏است. این ایده روشی نوین در تولید شتاب‏نگاشت‏های سازگار با طیف طرح بوده و ورود آن به حوزه‏های کاربردی نیازمند بررسی ویژگی‏های این شتاب‏نگاشت‏ها و مقایسه‏ی رفتار لرزه‏ای سازه‏ها تحت اثر آن‏ها و شتاب‏نگاشت‏های واقعی می‏باشد. در مطالعه‏ی حاضر تبدیل موجک در دو روش تطبیق طیفی و تطبیق طیفی تکه‏ای برای تولید شتاب‏نگاشت‏های سازگار با طیف طرح مورد استفاده قرار گرفته‏است. پس از تولید این شتاب‏نگاشت‏ها ابتدا ویژگی‏های حرکات قوی آن‏ها مورد مطالعه قرار گرفته‏است. نتایج این بررسی‏ها حاکی از ایجاد تغییرات قابل‏توجه در ویژگی‏های حرکات قوی شتاب‏نگاشت‏ها در فرآیند تطبیق طیفی موجکی می‏باشد. شدت این تغییرات در حالاتی که بازه‏ی تطبیق طیفی به سمت پریودهای بلند پیش می‏رود بیش‏تر است. پس از بررسی ویژگی‏های شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته، یک دسته شتاب‏نگاشت واقعی با طیف پاسخ میانگین نزدیک به طیف طرح با استفاده از الگوریتم بهینه‏یابی جستجوی هارمونی انتخاب و پاسخ‏های لرزه‏ای و پراکندگی آن‏ها در چهار سازه بتن‏آرمه 4، 8، 12 و 16 طبقه تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته و واقعی مورد مقایسه قرار گرفته‏است. مقادیر گریز طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های واقعی و تطبیق یافته در بازه‏های تطبیق 0i و3i انطباق خوبی با هم داشته و تطبیق طیفی موجکی توانسته است میزان پراکندگی پاسخ‏ها را به طور قابل‏توجهی کاهش دهد. در بازه‏ی تطبیق 4i و 5i نیز میزان پراکندگی گریز طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته کم است. اما با توجه به عدم پوشش پریود سازه در ناحیه غیرخطی در این بازه‏های تطبیق مقادیر گریز طبقات در این بازه‏ها در شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته نسبت به شتاب‏نگاشت‏های واقعی کم‏تر بوده و دست پایین هستند. مقادیر نیروی جانبی طبقات نیز در شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته در بازه‏ی 0i در تمامی قاب‏ها انطباق مناسبی با مقادیر حاصل از شتاب‏نگاشت‏های واقعی داشته‏است. اما تطبیق طیفی به اندازه‏ای که در کاهش پراکندگی مقادیر گریز طبقات در این قاب‏ها موثر بوده، نتوانسته‏است پراکندگی مقادیر نیروی جانبی طبقات را کاهش دهد. در بازه‏ی تطبیق 3i در قاب‏های 4 و 8 طبقه انطباق مناسبی بین مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته و واقعی مشاهده می‏شود. اما با افزایش تعداد طبقات قاب در قاب‏های 12 و 16 طبقه از این انطباق کاسته شده و مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته از شتاب‏نگاشت‏های واقعی کم‏تر هستند. در بازه‏ی تطبیق 4i و 5i در قاب‏های 4 و 8 طبقه مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته کم‏تر از مقادیر نظیر تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های واقعی هستند. اما با افزایش تعداد طبقات در قاب‏های 12 و 16 طبقه مقادیر حاصل از شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته به شتاب‏نگاشت‏های واقعی نزدیک‏تر شده‏اند.

سازه های بلند به دلیل ارتفاع زیاد و سطح بادگیر بزرگ، از بارگذاری باد اثرپذیری زیادی دارند و در طراحی این سازه ها باید امکان بهره برداری و احساس امنیت استفاده کنندگان لحاظ شود. یکی از سیستم های سازه ای جدید که عملکرد خوبی هم از لحاظ سازه ای و هم از لحاظ معماری در سازه های بلند دارد، سیستم سازه ای شبکه قطری می باشد. این سیستم سازه ای از واحدهای عضوی به صورت اعضای مورب تشکیل می شود و این واحدها در ارتفاع سازه تکرار می شوند. در این رساله هدف طرح بهینه این سازه ها به صورت کاهش وزن در عین ارضای ضوابط آیین نامه ای در خصوص قابلیت بهره برداری و جلوگیری از آسیب جدی به سازه در شرایط تعریف شده می باشد. ابتدا سازه های 20 و 30 طبقه با نسبتهای منظری مختلف پلان، به صورت خطی مدلسازی و طبق مقررات ملی ایران برای بارهای زنده و مرده همراه با حداکثر شدت باد مبنا بارگذاری شده اند. نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی سازه نمونه در برنامه نوشته شده در محیط matlab با نرم افزارهای رایج تحلیل سازه صحت سنجی گردیده است. سپس فرمولبندی دو مساله بهینه یابی گسسته با هدف کاهش وزن سازه فولادی ارائه شده که یکی فقط شامل تغییر مقاطع ابعادی اعضا و دیگری شامل بهینه یابی همزمان ابعاد و هندسه شبکه قطری می باشد. با توجه به قیدهای آیین نامه ای هر مدل به نسبت تخطی از قیود، تابع هدفش جریمه می شود تا اینکه از گزینه های مطلوب خارج نگردد. در این رساله کارایی الگوریتم های فراابتکاری جستجوی هماهنگی، انفجار مین، دسته ذرات بهینه یاب و روش جستجوی جهتی شبه تصادفی در بهینه یابی سازه سه بعدی شبکه قطری با ارائه یک رمزدهی ویژه متغیرهای طرح مقایسه شده است. انفجارمین با وجود سرعت همگرایی بالا و جستجوی هماهنگی با صرف زمان محاسباتی کمتر نتوانستند از کمند بهینه موضعی بگریزند. در عوض روش جستجوی جهتی شبه تصادفی عملکرد بهتری از دیدگاه کیفیت نتایج نهایی بدست داده است. در طرحهای بهینه نهایی مدولهای شبکه قطری با افزایش ارتفاع جمع تر شده اند تا سختی مورد نیاز برای کاهش جابجایی در رفتار خمشی سازه بلند را با وزن کمینه تامین کنند. البته برتری نتایج بهینه یابی همزمان هندسه و ابعاد بر طرحهای حاصل از تغییر ابعادی صرف در مدلهای منظم بیشتر از حالت نسبت منظری 2 در پلان بوده است.

به دلیل اینکه فرکانس ارتعاش آزاد یک سازه همانند یک پل نقش تعیین کننده ای در مراحل طراحی دارد، پیش بینی دقیق آن موجب می شود که طراحی ها ایمن و اطمینان بخش انجام گردد. از آنجایی که خاک اطراف یک پل در پاسخ دینامیکی آن تاثیر دارد، در نظر گیری این موضوع موجب می گردد که محاسبه پاسخ سازه، به واقعیت نزدیک گردد. بررسی آثار اندرکنش خاک – سازه در رفتار دینامیکی پل های تک پایه، موضوع اصلی این پایان نامه را در بر می گیرد. برای نیل به این هدف مدل تحلیلی جدیدی با الهام از پل های تک پایه همانند پل صدر که بر روی گروه شمع واقع شده اند، ارائه گردید. با استفاده از روش های تحلیلی، آثار اندرکنش خاک – سازه در این نوع پل ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین یک رابطه تحلیلی از مدل ارائه شده استخراج شد که به پیش بینی فرکانس ارتعاش آزاد یک پل تک پایه با دقت مناسبی می پردازد. نتایج حاصل از تحلیل اندرکنش خاک – پایه پل واقع بر گروه شمع حاکی از آن است که این پدیده موجب افزایش پریود ارتعاش سازه می گردد و با افزایش تعداد شمع های گروه شمع اثرات اندرکنش کاهش می یابد.

در دهه های اخیر، روش های تکاملی و فراابتکاری به عنوان یک ابزار جستجو و بهینه سازی در حوزه های مختلف ازجمله مهندسی مورداستفاده قرارگرفته اند. وسعت دامنه کاربرد، سهولت استفاده و قابلیت دستیابی به جواب نزدیک بهینه مطلق ازجمله دلایل موفقیت این روش ها است.

کمبود مواد سازه ای و نیاز به کارآمدی بیشتر در رقابت جهانی امروزه، مهندسان را مجبور کرده توجه بیشتری به طراحی های اقتصادی بدهند که، مقاومت لرزه ای کافی را نیز دارند. در مهندسی سازه اکثر روش های طراحی مستلزم انتخاب مقادیری برای یک دسته متغیر هستند که رفتار و عملکرد یک سازه را شرح می دهند، بطوری که نیازها و معیارهای ذکر شده و آیین نامه ها را اقناع کنند. این متغیر های طراحی برای اکثر مسائل عملی گسسته هستند. الگوریتم های طراحی بهینه این امکان را به طراحان سازه ها می دهد که سازه را از جهت پیکربندی و مقاطع به کار برده شده در اعضا به صورت بهینه طراحی نمایند. هدف از طراحی بهینه سازه ها حداقل نمودن وزن و قیمت سازه ها با توجه به بارگذاری های وارد به ساختمان و رعایت ضوابط ومعیارهایی است که توسط آیین نامه ها تدوین می گردد. در طراحی سازه ها دو نوع طراحی می تواند مد نظر باشد، که در مواردی طراحی با استفاده از متغیرهای پیوسته و در موارد دیگری طراحی با استفاده از دسته ای از متغیرهای گسسته که طراحی سازه های فولادی در دسته دوم قرار می گیرد.

چکیده ندارد.