طراحی و ساخت عرشه ها به گونه ای که دارای دوام و مقاومت در دراز مدت باشد و نیاز به نگهداری و تعمیرِ زیادی نداشته باشد، چالش مهمی برای مهندسان به حساب می آید. استفاده از مواد و مصالح جدیدی مانند frp به همراه مواد متداولی مانند بتن و فولاد می تواند راه حلی عملی برای این چالش باشد. اکثر عرشه هایی که تاکنون ساخته شده اند از نوع بتن مسلح هستند. این عرشه ها مقاومت پائینی در برابر خوردگی دارند، بنابراین هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری آن ها بالاست. به دلیل وزن بالای این دال ها نمی توان آن ها را در دهانه های بلند اجرا کرد، همچنین سرعت ساخت و اجرای آن ها پائین است. عرشه های کامپوزیتی جایگزین مناسبی برای عرشه های بتن مسلح به حساب می آیند و بسیاری از مشکلات آن ها را ندارند. هدف از تحقیقِ حاضر مطالع? عرشه های کامپوزیتیِ موجود، شناخت نقاط قوت و ضعف آن ها و ارائ? طرحی بهینه با هندسه ای مناسب است که ضمن برخورداری از عملکرد سازه ایِ مناسب، از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشد. بدین منظور ابتدا مطالعاتِ جامعی پیرامونِ عرشه های کامپوزیتی انجام شده است. سپس مدل عددیِ مناسبی فرمول بندی و به منظور صحت سنجیِ مدل سازی ِ عددیِ عرش? کامپوزیتیِ پل، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی دیگر محققین بررسی و مقایسه شده و پس از مطابقتِ نتایجِ تحلیلِ عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات پارامتریک پیرامونِ عرش? کامپوزیتی انجام شده است. با استفاده از نتایجِ عددیِ به دست آمده در این تحقیق پیرامونِ عرشه های کامپوزیتی، طرحِ جدیدی از عرش? کامپوزیتی ارائه شده است. به منظورِ بررسیِ عملکرد عرش? ارائه شده و تعیین ظرفیت نهاییِ باربری آن، رفتار استاتیکی عرشه به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد این نوع عرشه به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار abaqus نیز مورد مطالعه قرار گرفته و مطابقتِ نتایج حاصل از مدل سازی های عددی با نتایج آزمایشگاهی نشان داده شده است. نتایج حاصله موید آن است که رفتار این نوع از سازه ها را می توان بدون انجام آزمایش های هزینه بر و به کمک روش های عددی برآورد نمود. علاوه بر این نتایجِ حاصل از مطالعاتِ آزمایشگاهی و عددی نشان می دهد که عرش? ارائه شده عملکرد سازه ای مناسبی داشته و از لحاظِ اقتصادی نیز مقرون بصرفه است.

مخازن آب که به منظور ذخیره و تامین آب در اوج مصرف در شبکه آبرسانی شهری مورد استفاده قرار می گیرند از جمله ساز ه های با اهمیت زیاد تلقی شده ورفتار آنها در هنگام زلزله از اهمیت زیادی برخوردار است. در این سازه ها قرار گرفتن قسمت اعظم جرم در فاصله قابل ملاحظه ای از سطح زمین و همچنین وجود نیروهای حاصل از اندرکنش بین آب و مخزن و فشارهای هیدرودینامیکی باعث گردیده تا رفتارمخازن نسبت به سازه های متعارف پیچیده تر گردد. در اکثر آیین نامه ها از جمله استاندارد 2800 ایران، تعیین نیروهای جانبی به تحلیل استاتیکی خطی انجام می شود که برای در نظر گرفتن رفتار غیرخطی و کم کردن نیروی زلزله از ضریبی به نام ضریب رفتار r در فرآیند طراحی استفاده می گردد. در این تحقیق ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری و اضافه مقاومت مخازن فلزی آب استوانه ای شکل اعم از زمینی و هوایی به دست آمده است. مدل سازی مخزن و سیال داخل آن به روش اجزای محدود و دیدگاه لاگرنژی صورت پذیرفته و از تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی وشکل مودهای موثر در حرکت جانبی سازه استفاده گردیده است . جهت مدل سازی رفتار غیرخطی فولاد از مدل الاستوپلاستیک استفاده شده در حالیکه رفتار آب داخل مخزن به دلیل عدم امکان وقوع رفتار غیرخطی به صورت خطی مدل گردیده است. با صرفنظر کردن از اندرکنش خاک و سازه ، با تغییر پارامترهای مختلف نظیر ارتفاع ، ضخامت ، شعاع وسطح مقطع پایه و نیز ارتفاع آب داخل مخزن، ضریب رفتار مخازن فلزی تعیین گردیده است که نشان می دهد مقدار استاندارد 2800 ایران برای مخازن هوایی محافظه کارانه و برای مخازن زمینی غیر محافظه کارانه می باشد.

امروزه با توجه به نیاز جامعه، تقاضا برای ساخت و بکارگیری سازه هایی در ابعاد کوچک مانند میکرو و نانو گسترش یافته است. رفتار متفاوت دینامیکی و استاتیکی وابسته به اندازه مواد در مقیاس میکرو و نانو، نسبت به مصالح متعارف از طریق آزمایش های مختلف به اثبات رسیده است. لذا لحاظ نمودن اثرات وابسته به اندازه به دلیل کاربرد روزافزون این مصالح در تئوری های موجود بیش از پیش احساس می شود. از آنجایی که تئوری کلاسیک محیط پیوسته برای پیش بینی رفتار این مصالح فاقد اعتبار می باشد، نظریه های مرتبه بالاتر مکانیک محیط های پیوسته که به تئوری غیر کلاسیک نیز معروف می باشند، می کوشند به کمک معرفی ثوابت جدیدی برای ماده، اثر اندازه را در فرمول بندی وارد نمایند. از جمله تئوری های غیرکلاسیک مطرح شده می توان تئوری تنش لنگری را نام برد. دراین تئوری برهم کنش بین دو جسم علاوه بر بردار تنش، بوسیله بردار تنش لنگری نیز مطرح می گردد. تفاوت دیگر تئوری پیشنهاد شده نسبت به تئوری کلاسیک، در نظر گرفتن درجه آزادی چرخشی علاوه بر درجات آزادی انتقالی برای هر نقطه می باشد. این تحقیق به بررسی روش تحلیلی جهت حل صفحه در مقیاس میکرو و نانو براساس تئوری تنش لنگری می-پردازد. صفحه مورد بررسی، صفحه ای مستطیلی با تکیه گاه های ساده، ضخامت ثابت و تحت بار گسترده یکنواخت می باشد. لذا برای حل معادلات حاکم تئوری تنش لنگری از توابع پتانسیل جدید ارائه شده توسط محقق که دارای پارامتر طول بوده و برای محیط های نانو و میکرو در حالت کلی نیز صادق می باشد، استفاده می گردد. پس از استفاده از توابع پتانسیل مزبور، معادلات دیفرانسیل حاکم به فرم معادلات مرتبه چهار و شش حاصل می گردند که برای حل آنان از روش جدایی متغیر استفاده می گردد. پس از اعمال شرایط مرزی مقادیر دقیق تغییرمکان ها و سایر مشخصات صفحه برای پارامتر طول، نسبت عرض به طول و نسبت پواسون مختلف ارائه و با نتایج کلاسیک مقایسه می گردد. از این مقایسه ها صحت و دقت روش حل و توابع پتانسیل ارائه شده مشخص می گردد. همچنین بر اساس تئوری مورد استفاده در این تحقیق، تحلیل پارامتریک برای بررسی رفتار صفحات در مقیاس نانو ومیکرو صورت گرفته و نتایج به صورت نمودارها و جداول ارائه گردیده است. براساس این نتایج مشخص می گردد، با افزایش پارامتر طول، تغییرمکان صفحه کاهش می یابد و همواره تغییرمکان تئوری میکرومکانیک کوچک تر از مقادیر کلاسیک می باشد.

موضوع اصلی رساله حاضر، تحلیل دقیق نیم فضای ایزوتروپ جانبی لایه ای حاوی حفره استوانه ای با طول محدود بوده به طوری که طول حفره در امتداد محور تقارن محیط قرار گرفته و تحریک پیچشی فرکانسی بر کف و یا دیواره آن اعمال می شود. تحریک وارده به محیط ناشی از گشتاور و یا حرکت صلب پیچشی می باشد. حرکت صلب پیچشی در اثر دوران شالوده صلب دایره ای با شعاع برابر شعاع حفره و مستقر بر کف آن ایجاد شده و گشتاور پیچشی می تواند ناشی از تنش های برشی وارد بر جداره و یا کف حفره باشد. بدین منظور در ابتدا نیم فضای ایزوتروپ جانبی همگن حاوی حفره استوانه ای محدود تحت تحریک صلب پیچشی وارد بر کف حفره مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور حل با توجه به شرایط مرزی مسأله محیط به دو ناحیه تقسیم می شود. با نوشتن تابع تنش برشی به صورت حاصل ضرب یک تابع معلوم با رفتار تکین در یک تابع مجهول با رفتار تحلیلی (غیرتکین) و با بکارگیری تبدیل کسینوسی و سینوسی فوریه، شرایط مرزی و پیوستگی حاکم به معادله انتگرالی تعمیم یافته کوشی جهت تعیین تابع مجهول با رفتار تحلیلی تبدیل می شود. معادله انتگرالی کوشی در این رساله به صورت تحلیلی بررسی شده و تابع مجهول با رفتار تحلیلی نتیجه این آنالیز است. قسمت مجهول تابع پاسخ با استفاده از روش انتگرال گیری عددی گوس-ژاکوبی برآورد شده که به واسطه آن تنش ها و تغییرمکان های محیط به دست می آیند. با برآورد عددی نشان داده می¬شود که جواب¬های مسأله در حالت ساده¬تر، مربوط به محیط¬های مشابه ایزوتروپ و نیم فضاهای فاقد حفره با خاصیت ایزوتروپ و ایزوتروپ جانبی، بر جواب¬های موجود انطباق کامل داشته که دلالت بر صحت و دقت نتایج دارد. همچنین به منظور نشان دادن تاثیر میزان ناایزوتروپی مصالح و هندسه حفره بر پاسخ محیط، نتایج مختلف برای تغییرمکان، تنش تماسی شالوده و سختی محیط ارائه گردیده است. نتایج نشان می دهند که اثر ناایزوتروپی مصالح و هندسه حفره بر پاسخ ها قابل ملاحظه بوده و قابل اغماض نمی باشند. در ادامه نیم فضای دولایه ای ایزوتروپ جانبی حاوی حفره استوانه ای در لایه فوقانی که تحت بارگذاری پیچشی در جداره و کف حفره قرار دارد، بررسی می شود. به منظور حل، محیط مذکور به دو ناحیه تقسیم شده به طوری که لایه فوقانی، ناحیه یک و نیم فضای تحتانی، ناحیه دو در نظر گرفته شده است. در این مسأله از ترکیب تبدیل انتگرالی کسینوسی فوریه و تبدیل انتگرالی هنکل استفاده می شود. با تبدیل نیم فضای تحتانی به لایه های با ضخامت و جنس متفاوت، مسأله به نیم فضای لایه ای ایزوتروپ جانبی حاوی حفره استوانه ای با عمق برابر ضخامت لایه فوقانی تحت بارگذاری پیچشی وارد بر جداره و کف حفره تبدیل می شود. در نهایت با بکارگیری دست آوردها و تکنیک های حل از مراحل پیشین، حفره موجود در محیط توسط شمع انعطاف پذیر ایزوتروپ جانبی پر شده و شمع و نیم فضای لایه ای ایزوتروپ جانبی تحت تحریک پیچشی سرشمع در فضای فرکانسی مورد تحلیل قرار می گیرند. نتایج این رساله می تواند برای حفاری در پوسته زمین، تحلیل عددی اندرکنش سازه و خاک با هر معادله انتگرالی مرزی به خصوص روش های المان مرزی مورد استفاده قرار گیرد.

در این تحقیق، حل تحلیلی مسئله ارتعاش آزاد تیر منشوری همگن با مقطع مستطیلی توپر و ضخامت دلخواه اما ثابت بر تکیه گاههای ساده برای دو نوع رفتار ساختاری همسان کامل و همسان جانبی، تحت تئوری سه بعدی و دوبعدی ارتجاعی و با استفاده از توابع پتانسیل تغییرمکان ارائه شده است. معادلات مشخصه ارتعاش طبیعی از حل دو معادله دیفرانسیل جزئی حاکم از مرتبه 4 و 2 به روش جداسازی متغیرها و با اعمال شرایط مرزی به دست آمده است. تغییر رفتار ارتعاش طبیعی تیر ساده به دلیل وجود بستر ارتجاعی در دوحالت یک و دو پارامتری در صفحه تحتانی در طول تیر مورد بررسی قرار گرفته و نتایج برای حالت های مختلف ارائه شده است. ویژگی عمده این پژوهش، عدم محدودیت ضخامت و اعتبار آن برای تیرهای با ضخامت کم، متوسط و زیاد است.

تحلیل دینامیکی سدهای بتنی به دلیل وجود مخزن، نسبت به سازه های متعارف از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. در این بین تحلیل دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی وزنی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در تحلیل غیرخطی سدهای بتنی و همچنین بررسی موقعیت و جهت ترک ها از دو روش ترک پخشی و ترک مجزا استفاده می گردد. ترک پخشی نیز به دو روش ترک پخشی ثابت و ترک پخشی چرخشی تقسیم می شود.