مهاربند کمانش ناپذیر یکی از سیستم های باربر جانبی است که در دو دهه اخیر استفاده از آن در سازه ها رو به گسترش بوده است. این سیستم مهاربند جانبی به دلیل عملکرد مناسبی که از خود نشان داده است، جایگزین مهاربندهای معمولی ( مهاربند های کمانش پذیر ) در قاب های مهاربندی همگرا شده است. در مقایسه با مهاربند های معمولی، مهاربند کمانش ناپذیر عملکرد چرخه ای متقارن و پایدارتری از خود نشان می دهد که در نتیجه ظرفیت اتلاف انرژی قابل توجهی را ایجاد می کند. در این پایان نامه ابتدا سیستم های مهاربند معمولی و مهاربند های مقید در برابر کمانش در سازه های کوتاه با دهانه های بزرگ تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته است. در این تحلیل ها از شتابنگاشت های رکوردهای حوزه نزدیک استفاده شده است. همچنین سعی شده است تا تمام خواص رکورد های حوزه نزدیک در تحلیل منظور شود. سپس عملکرد لرزه ای این ساختمان ها طبق دستور العمل بهسازی لرزه ای و fema 356 بررسی شده است. در ادامه مقدار انرژی های جذب شده و نحوه ی توزیع انرژی زلزله در سازه و نیز منحنی های هیسترزیس مهاربندهای این دو سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. یک ساختمان 5 طبقه (از نوع سازه های کوتاه مرتبه) به عنوان مدل انتخاب شده است. برای طراحی و تحلیل های عملکردی از نرم افزار sap2000 و برای بررسی عملکرد جذب انرژی در سازه و چگونگی منحنی های هیسترزیس مهاربند ها از نرم افزار perform 3d استفاده شده است. بررسی ها نشان داد که سازه های با مهاربند های معمولی که تحت رکورد های قوی زلزله حوزه نزدیک قرار گرفته اند نتوانسته اند انرژی ناشی از شوک های ناگهانی وارده به سازه را تحمل کنند و معیارهای پذیرش سطح عملکرد ایمنی جانی و حتی آستانه فروریزش را برآورده سازند در حالی که عملکرد مهاربند های brb بسیار مطلوب بوده و باعث ارتقا عملکرد لرزه ای مدل ها شده است.

طی سالیان اخیر مطالعات زیادی درباره خرابی پیشرونده در سازه های ساختمانی صورت گرفته است. خرابی پیشرونده پدیده ای است که در آن خرابی جزئی محلی از المانی به المان دیگر گسترش می یابد و نهایتاً باعث خرابی کل سازه یا گسترش غیرمتجانس خرابی اولیه می گردد. اغلب مطالعات صورت گرفته در این زمینه بر سازه های قابی متمرکز بوده است. مطالعات محدودی طی چند سال اخیر روی بحث خرابی پیشرونده در سازه های لوله ای صورت گرفته که شیوه کار در آنها بر پایه حذف گزینشی برخی ستونها و کنترل میزان پتانسیل خرابی کلی در سازه لوله ای استوار بوده است. در این تحقیق، خرابی پیشرونده در سازه های لوله در لوله فولادی تحت اثر بارهای لرزه ای بررسی شده است. به این منظور سه تیپ سازه لوله در لوله فولادی با سه ارتفاع متفاوت طراحی و مورد آنالیز قرار گرفته است. این سازه ها در سه نوع با فواصل ستونهای 2، 2/67 و 3/2 متر و تعداد طبقات 30، 45 و 60 طبقه مدلسازی شده اند. آنالیز انجام شده به صورت دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی بوده است. به این منظور سه زوج شتابنگاشت متناسب با شرایط محل احداث سازه ها انتخاب و برای آنالیز مقیاس شده اند. با اعمال شتابنگاشتهای افزایش یافته با ضرایب متفاوت، سطوح عملکرد در المانهای تیر و ستون بررسی و براساس آن المانها با اعضای مدل شده منطبق بر زاویه چرخش انتهای عضو جایگزین شده اند. برخی المانها که سطح عملکرد آستانه فروریزش را پشت سر گذاشته اند از محل خود حذف و نیروهای درون آن در محل گره های اتصال به صورت تاریخچه زمانی اعمال شده است. سپس سازه مدل شده جدید آنالیز و میزان تغییرمکان قائم و افقی به عنوان معیار کنترل خرابی پیشرونده بررسی شده است. نتایج آنالیزهای صورت گرفته نشان می دهد در سازه های با تعداد طبقات کمتر (30 و 45 طبقه)، با افزایش فاصله ستونها پتانسیل خرابی پیشرونده افزایش می یابد. علت این امر شکل گیری مفاصل پلاستیک در طبقات پایینی سازه و وجود تأخیر برشی منفی در طبقات بالای سازه است. در سازه 60 طبقه با افزایش فاصله ستونها تا 2/3 متر، پتانسیل خرابی پیشرونده کاهش یافته است. علت این موضوع توزیع مفاصل پلاستیک در ارتفاع سازه و عدم وجود تأخیر برشی منفی در سازه است. نتایج بالا کفایت سیستم لوله در لوله برای سازه بلند مرتبه را بیشتر توجیه می نماید. افزایش ارتفاع سازه، افزایش فاصله ستونها و کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده نتایج مطلوبی است که در این تحقیق در سازه های با سیستم لوله در لوله فولادی مدل شده، قابل مشاهده است.

در این پژوهش پتانسیل خرابی پیشرونده قاب‏های محیطی دسته شده بررسی شده است. برای نیل به هدف مذکور، سه سازه قاب‏ محیطی دسته شده فولادی با پلان مشابه و در سه ارتفاع 10، 20 و 30 طبقه طراحی شدند. برای انجام تحلیل‏های دینامیکی غیرخطی در بررسی پاسخ‏های لرزه‏ای و اعضای کلیدی انتقال نیرو سازه‏های مطالعاتی، مجموعه‏ای از رکوردهای حوزه نزدیک و مشخصات آن‏ها مورد مطالعه قرار گرفتند. ابتدا رکوردها به‏صورت طبیعی به مدل‏ها اعمال گردیدند، و رفتار لرزه‏ای سازه‏ها با بررسی پاسخ‏های بیشینه تغییرمکان، دریفت، سرعت و شتاب طبقات مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس مجموعه‏ای از رکوردها به دو روش استاندارد 2800- ویرایش سوم و روش مقیاس سطح‏بندی شده براساس حداکثر شتاب زمین، مقیاس شدند و علاوه بر بررسی رفتار لرزه‏ای سازه‏ها تحت رکوردهای مقیاس شده، کارایی روش‏ها در مقیاس رکوردهای حوزه نزدیک با حضور پالس‏های سرعت پرانرژی و جهت‏داری مطالعه گردید. نتایج تمامی تحلیل‏ها بررسی و اعضای کلیدی انتقال نیرو هر سازه تعیین شدند. در مرحله آخر در هر سازه عضو کلیدی تعیین شده حذف و سازه تحت رکوردهای حوزه نزدیک قرار داده شد. نتایج نشان دادند سازه‏های قاب‏های محیطی دسته شده دارای پیوستگی، شکل‏پذیری و نامعینی در حد قابل قبولی برای جلوگیری از پیشروندگی خرابی می‏باشد.

تحقیقات انجام شده در رابطه با آسیب های وارده به سازه ها در زلزله های شدید حاکی از تاثیرات نامتقارنی بر روی شدت این آسیب ها است. به طوری که سازه وارد ناحیه غیرخطی می شود و اعضای سازه ای و غیر سازه ای دستخوش تغییر شکل ها و نیروهای بزرگ می شوند. در سالیان اخیر، به منظور کاهش اثرات نامتقارنی بر سازه ها، کنترل پاسخ پیچشی سازه های نامتقارن تحت اثر بارهای لرزه ای با استفاده از تجهیزات مستهلک کننده انرژی غیرفعال از جمله میراگرهای ویسکوز توسط پژوهشگران مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله عواملی که پاسخ سازه های نامتقارن را تحت تاثیر قرار می دهد، مولفه پیچشی جنبش نیرومند زمین است که توجه جدی پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در این تحقیق، به دلیل محدودیت های موجود در ثبت مولفه پیچشی جنبش نیرومند زمین، این مولفه برای بررسی اثر آن بر پاسخ های پیچشی سازه های نامتقارن، برحسب مولفه های افقی برآورد شده است. از آنجایی که سازه های مورد بررسی سه بعدی هستند، تحلیل چندجهته با اعمال مولفه های زمین لرزه ها در بحرانی ترین زاویه خود به مدل های سازه ای انجام شده است. هدف از این تحقیق یافتن یک خروج از مرکزیت میرایی است که پاسخ های پیچشی سازه نامتقارن را به حداقل برساند. بدین منظور تعدادی مدل سازه ای یک طبقه سه بعدی قاب خمشی فولادی با خروج از مرکزیت های مختلف سختی و مقاومت در نظر گرفته شده است. برای تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی از نرم افزار sap2000,ver14.2 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که میراگرهای ویسکوز نه تنها می توانند مقادیر پاسخ های سازه ای را کاهش دهند بلکه با چیدمان مناسب آنها و ایجاد یک خروج از مرکزیت میرایی بهینه می توان پیچش ناشی از نامتقارنی را در سازه ها کنترل کرد. در نهایت توزیع مناسب میراگرها در بررسی جابجایی جانبی لبه های نرم و سخت، حداقل چرخش دیافراگم و حداقل برش پایه ارائه شده است که در حالت برش پایه متفاوت با دو حالت دیگر است.

سیستم¬های دوگانه یکی از انواع سیستم¬های باربر جانبی مرسوم در سازه¬های بلند هستند که از یک سیستم اصلی شامل قاب مهاربندی و یا دیوار برشی، همراه با یک سیستم فرعی که توسط قاب خمشی فراهم می¬شود تشکیل می¬شود. در سیستم دوگانه قاب محیطی خارجی و داخلی، در جهت افقی تا حدی مانند اعضای برشی و خمشی عمل می¬کنند، با این مزیت که سختی جانبی نسبی بیشتری دارند. در این پژوهش به بررسی پارامتر¬های پاسخ لرزه¬ای ساختمان های بلند فولادی با سیستم دوگانه تحت اثر رکوردهای میدان آزاد و رکوردهای مقیاس شده زلزله پرداخته شده است. بدین منظور سه سازه فولادی با سیستم دوگانه قاب محیطی خارجی مهاربندی شده همراه با قاب محیطی داخلی خمشی 30 طبقه طراحی شده اند. برای انجام تحلیل های دینامیکی غیر خطی در بررسی پاسخ های لرزه ای، از مجموعه ای از رکورد های حوزه نزدیک و دور استفاده شده است. ابتدا رکوردها به صورت طبیعی به مدل ها اعمال گردیدند و رفتار لرزه ای سازه ها با بررسی پاسخ های بیشینه تغییر مکان، دریفت، سرعت و شتاب طبقات مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس رکوردها به روش استاندارد 2800 ویرایش سوم مقیاس شدند و رفتار لرزه ای سازه ها تحت رکوردهای مقیاس شده بررسی شده است. نتایج تمامی تحلیل ها بررسی شدند. نتایج حاصل بیانگر آن است که علی رغم سختی و استحکام زیاد سازه با سیستم دو گانه، عملکرد آن در مواجهه با پالس های بزرگ برخی از زلزله های حوزه نزدیک قابل قبول نیست و مقاطع بسیار بزرگی برای سازه باید مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از سیستم هایی که در چند دهه اخیر مورد توجه مهندسان قرار گرفته است سیستم دوگانه¬ی قاب - دیوار می¬باشد که از خصوصیات آن می¬ توان به فواصل زیاد ستون¬ های بخش قابی اشاره نمود. فواصل زیاد ستون ها به خصوص در طبقات پایین ساختمان دسترسی به فضای داخل برای عبور و مرور و یا استفاده از این سیستم در کاربری¬های مختلف را به همراه دارد.نوع توسعه یافته سیستم¬ های قاب – دیوار ،سیستم قاب خمشی فولادی و دیوار برشی بتنی است .که استفاده از قاب های خمشی ، باعث بیش تر شدن سرعت اجرای سازه می¬شود. در سازه های میان مرتبه و بلند مرتبه تغییر شکل جانبی زیاد یکی از مشکلاتی است که در صورت عدم محدود نمودن آن خدمت¬پذیری سازه کاهش پیدا می¬کند. به منظور کاهش تغییر شکل ها ، سیستم جانبی قاب – دیوار ارایه شده است که به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی می¬باشد و تاثیر بسیار مطلوبی در عملکرد سازه¬ای دارد. سازه¬های موجود در مجاورت گسل¬های فعال لرزه¬ای بیش¬ تر از سازه های دور از گسل تحت تاثیر نیروی لرزه-ای قرار می¬گیرند و رفتار متفاوت تری را در مقایسه با زلزله¬های دور از گسل از خود نشان می¬دهند ،فاصله کوتاه بین محل شکست و محل دریافت امواج و وجود حرکات پالس گونه با پریود بلند در ابتدای رکوردها و اعمال انرژی زیاد و ناگهانی در زمان کوتاه به سازه عامل این تفاوت می¬باشد. در این پایان نامه به ارزیابی پاسخ سازه¬ای ساختار قاب - دیوار تحت رکورد¬های نیرومند حاوی اثرات گسلش پیشرو پرداخته شده¬است. به این منظور، یک گروه از سازه¬های 10، 15 و20 طبقه با آرایشهای متفاوتی از قرار گیری دیوار برشی مطابق با ضوابط استاندارد 2800 طراحی شده اند.برای انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی مجموعه ای از رکوردهای حوزه نزدیک انتخاب شده اند و مشخصات فیزیکی و لرزه¬شناسی آنها بررسی گردیده است. رکوردها به صورت مقیاس شده به مدل ها اعمال گردیدند، و رفتار لرزه¬ای سازه ها با بررسی پاسخهای بیشینه تغییر مکان، دریفت، سرعت، شتاب و برش پایه مورد ارزیابی قرار گرفتند.بخشی از نتایج این پژوهش دربرگیرنده چگونگی تغییرات پاسخ سازه¬ها با توجه به نوع رکورد حوزه نزدیک اعمالی است.همچنین تاثیر تغییر آرایش دیوار¬های برشی بر روی تغییر شکل¬ها و دریفت و محل اتفاق افتادن حداکثر پاسخ¬ها در ارتفاع سازه مورد بررسی قرار گرفته است.