وقوع زمین لرزه های متعدد در ایران و تحقیقات زمین شناسی انجام شده همگی گواه آن است که کشور ایران در منطقه لرزه خیزی قرار دارد. همچنین با توجه به اینکه ایمنی سازه های موجود در برابر زلزله در بسیاری از موارد مشخص نبوده است و مطالعه ای نیز برای بررسی ایمنی آیین نامه لرزه ای ایران که بصورت احتمال خرابی سازه ها بیان می گردد انجام نگرفته لذا در این مطالعه برای اولین بار سطح ایمنی قابهای خمشی بتنی کوتاه طراحی شده بر اساس ویرایش های مختلف آیین نامه لرزه ای ایران در حال و گذشته، بر اساس روشهای احتمالاتی خطرپذیری محاسبه شده و با حداقل سطح قابل قبول دیگر آیین نامه های معتبر مقایسه می گردد. برای انجام این مطالعه 2 قاب بتنی مسلح کوتاه 2 طبقه و 3 طبقه انتخاب و بر اساس آیین نامه طراحی لرزه ای ایران ویرایش اول تا سوم برای منطقه ای با خطر نسبی زیاد و طبقه بندی نوع زمین خاک نوع i طراحی می شود. سپس20رکورد حوزه دور زلزله برای خاک نوع i بر اساس استاندارد 2800 در نظر گرفته و برای سه روش حوزه زمان، روش ارائه شده در آیین نامه لرزه ای 2800 و میانگین در پریود اصلی سازه اصلاح و بصورت جداگانه هریک از رکوردهای موردنظر مقیاس می گردد. قاب های مورد بررسی با استفاده از نرم افزار opensees تحت آنالیز دینامیکی غیرخطی افزاینده قرارگرفته و تعدادی از رکوردها بر اساس نتایج آنالیز اصلاح می شود. در این راستا با استفاده از نتایج آنالیزهای انجام شده منحنی های شکنندگی برای هریک از قابها استخراج و بر اساس منحنی خطر چند شهر در منطقه با خطر نسبی زیاد و روابط خطرپذیری، احتمال خرابی سالیانه قاب ها محاسبه می گردد. نتایج حاصله نمایانگر آن است که احتمال خرابی قاب های طراحی شده بر اساس آیین نامه طراحی لرزه ای ایران ویرایش سوم به مراتب کمتر از ویرایشات قبل از آن بوده و نزدیک به محدوده خطرپذیری قابل قبول آیین نامه های معتبر بین المللی از جمله ubc می باشد. درحالی که احتمال خرابی قاب های طراحی شده بر اساس ویرایش اول و دوم استاندارد 2800 خارج از محدوده قابل قبول آن می باشد.

هدف از این پایان نامه کسب آگاهی بیشتر از عملکرد سازه های بتنی بخصوص سدهای بتنی قوسی تحت بارگذاری ضربه ای می باشد. یکی از اثرات بارگذاری ضربه ای نفوذ پرتابه در بتن می باشد. برای محاسبه این عمق روابط تحلیلی و تجربی متعددی در مراجع فنی ارائه شده اند. طی تحقیق انجام شده در خصوص محاسبه عمق نفوذ توسط روابط تجربی و تحلیلی مشخص گردید که این روابط نمی توانند عمق نفوذ را با دقت لازمه محاسبه نموده و چگونگی رفتار، عملکرد و ابعاد خسارت را در سازه بتنی ارائه نمایند. نتایج بررسی نشان می دهند که از بین روابط تجربی ارائه شده برای محاسبه عمق نفوذ پرتابه در بتن، رابطه گروه مهندسی ارتش آمریکا از دقت بالاتر و حوزه کاربری گسترده ای برخوردار می باشد بگونه ای که این رابطه طی محاسبات انجام شده دقتی در حدود 70 درصد دارد. بنابراین برای رسیدن به نتایج بهتر باید از روش مناسب دیگری جهت این امر استفاده نمود. روش شبیه سازی عددی به علت کارایی مناسب در تحلیل مسائل پیچیده مانند بارگذاری ضربه ای بتن، گزینه مناسبی جهت استفاده در تحلیل های این تحقیق می باشد. در شبیه سازی عددی علاوه برعمق نفوذ می توان دیگر ابعاد خسارت از جمله نحوه گسترش ترک ها و ابعاد قلوه کنی ، پوسته شدگی و نیز توزیع تنش و کرنش ها و.... را به صورت مصور ارائه نمود. در شبیه سازی عددی برعکس روابط تجربی و تحلیلی می توان تمامی جزئیات سازه از قبیل شکل هندسی، شرایط اولیه، مرزی، اندرکنش بین اجزا مدلسازی شده و بارگذاری های مختلف که درحالت واقعی به سازه اعمال می شود را شبیه سازی نمود تا نتایج تحلیل ها بر اساس شرایط واقعی بدست آیند. بعد از بررسی های انجام شده جهت تحلیل های این مطالعه روش شبیه سازی عددی بر مبنای المان محدود مبتنی بر روش صریح انتخاب گردید، و مدل مقاومت و شکست (rht) به همراه معادله حالت (p-?) که بر مبنای پلاستیسته می باشد به عنوان یک مدل ماده کار آمد و دقیق جهت شبیه سازی بتن تحت بارگذاری های بسیار شدید با نرخ کرنش بالا همانند بارگذاری ضربه ای بتن شناخته شد، که نرم افزار اتوداین (autodyn) توانایی تحلیل این نوع از شبیه سازی ها را دارد. از آنجائیکه نتایج شبیه سازی عددی باید دارای دقت لازمه در مقایسه با نتایج تجربی و آزمایشگاهی باشند، لذا جهت این امر ابتدا باید ثوابت و عواملی که در نتایج محاسبات دخیل می باشند توسط شبیه سازی آزمایشات تجربی و انطباق نتایج آن با نتایج آزمایشات تجربی کالیبره شوند تا خطا در نتایج شبیه سازی مسئله به حداقل برسد. بنابراین در این پایان نامه در ابتدا ضرائب مدل (rht) کالیبره گردید. در این کالیبراسیون، سیزده پارامتر از قبیل مقادیر مقاومت پسماند، توان مقاومت پسماند، توان نرخ کرنش کششی، ثابت سطح شکست کامل، معیار فرسایش، خطای انرژی، اصطکاک ، وزن مخصوص پرتابه و شکل پرتابه و..... مورد بررسی قرار گرفت و مقادیر پیشنهادی برای آنها با توجه به تحلیل های صورت گرفته انتخاب گردیدند. شبیه سازی عددی نمونه های آزمایشات تجربی بوسیله مدل پلاستیسیته (rht) کالیبره شده، انجام و نتایجی با دقت حدود صددرصد بدست آمد و در ادامه مدل کالیبره شده، در تحلیل غیرخطی یک سد بتنی قوسی مورد استفاده قرار گرفت. طی بررسی هایی که در بارگذاری ضربه ای توسط پرتابه انجام شد مشخص گردید که نوع و شکل سازه هدف و پرتابه در روند بارگذاری ضربه ای تاثیر گذار می باشند و در نواحی که نفوذ در قسمت مقعر سازه و یا در نواحی که ضخامت متغیر می باشد، مسیر نفوذ پرتابه با انحراف همراه خواهد بود که این امر به علت متغیر بودن نیروی عکس العمل اعمالی بر پرتابه می باشد. غیر از محل بارگذاری ضربه ای و نواحی اطراف آن پاشنه سد و تکیه گاه های پیرامونی و مناطق نزدیک به آنها با توجه به ارتفاع محل اصابت، تحت تاثیر بارگذاری ضربه ای می باشند به نحوی که هر چقدر محل بارگذاری در ارتفاع پایین تر باشد تمرکز تنش وکرنش های شدید در پاشنه و محل های نزدیک آن می باشد و بالعکس هر چقدر ارتفاع محل بارگذاری بالاتر باشد نواحی تاثیر پذیر تکیه گاه های پیرامونی و نقاط نزدیک به آن خواهد بود. در بررسی های انجام شده در این تحقیق مشخص گردید که سد های بتنی قوسی دارای عملکرد مناسبی در برابر بارگذاری ضربه ای دارند بگونه ای که در برابر ابعاد خسارت های وارده ناشی از بارگذاری ضربه ای پرتابه، سازه پاسخ مناسبی را نشان داده و پایداری خود را حفظ می نماید. البته این نتیجه با عدم احتساب درزه های ساختمانی و درزه های سرد در مدل سازه ای بدست آمده است و احتساب این درزه ها می تواند منجر به نتایجی متفاوت در مورد پایداری سد شود.

وجود دیوارهای پرکننده در صفحه قابها موجب تغییرات عمده ای در خواص سازه ای آنها می گردد، بطوریکه مقاومت ، سختی ، نیروهای داخلی و سایر خصوصیات چنین قابی ( قاب میان پر ) با قاب خالی مشابه تفاوت زیادی دارد . این تفاوت علاوه بر تحقیقات نظری و آزمایشگاهی محققین مختلف ، در زلزله های مختلف نیز مشاهده شده است . بنابراین در طراحی قابهای میان پر نمی توان از اثر میانقابها صرفنظر نمود و بنحوی باید اثرات آنها در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شود . در این پایان نامه جهت بررسی اثر لرزه ای میانقاب آجری بر روی سازه های بتنی ، ابتدا صحت روش تحلیل استاتیکی غیر خطی را با مقایسه مدلهای عددی قاب خالی و آزمایشگاهی قاب خالی ، بررسی نموده و سپس مدلهای عددی دارای دستک را با مدلهای آزمایشگاهی دارای میانقاب مقایسه می نمائیم تا میزان درستی روش معادل سازی میانقاب با دستکهای معادل را بررسی کرده باشیم . کارهای ذکر شده را صرفا روی نمونه های عددی و آزمایشگاهی که قابهایی یک طبقه و یک دهنه هستند انجام می دهیم . بعد از حصول نتایج لازمه ، روش معادل سازی فوق را در 3 نمونه سازه 2 و 4 و 6 طبقه اعمال می کنیم تا نتایج مربوط به تاثیرات لرزه ای میانقاب آجری را در سازه های بتنی بررسی کرده باشیم .

در سالهای اخیر، تکنولوژی ساخت و طراحی سیستم های مقاومی چون جداساز لرزه ای و میراگرها پیشرفت زیادی داشته است. از سوی دیگر، به دلیل اثرات مخرب زلزله های نزدیک گسل و در دسترس نبودن تعداد کافی از این رکوردها ، اثر آنها بر این تجهیزات همواره مورد بحث بوده و موضوعی ناتمام تلقی شده است. با هدف کاهش زمان تحلیل در سازه و به دلیل کم بودن رکوردهای ثبت شده از زلزله های حوزه نزدیک دانشمندان زیادی در پی شبیه سازی این رکوردها برآمدند و با معرفی توابعی برای مدلسازی این رکوردها شروع به ساخت پالس مصنوعی دارای اصلی ترین ویژگی رکورد نزدیک گسل کردند. به دلیل اثرات متفاوت زلزله های نزدیک گسل بر سازه های دارای جداساز پایه و میراگر و اثرات مخرب زلزله های نزدیک گسل بر بعضی سازه های دارای جداساز پایه و همچنین مبهم بودن اثرات پالس های مصنوعی بر سازه، لزوم مطالعات بیشتر در این زمینه حس می شود به همین دلیل در این تحقیق سعی شده با ساخت پالس های مصنوعی حوزه نزدیک، ابتدا اثر این پالس ها را بر سازه فولادی با قاب خمشی متوسط با پایه گیردار مطالعه کرده و سپس با مجهز کردن سازه مذکور به جداساز پایه اثر پریود و سرعت پالس مصنوعی بر سازه جداسازی شده بررسی شود. در ادامه با بکارگیری میراگرهای adas و اصطکاکی در طبقات مشکل زیاد بودن دریفت داخل طبقه ای برطرف گردیده و مشاهده شد که با دور کردن پریود جداساز از پریود پالس های مصنوعی نیز می توان دریفت طبقات را کنترل کرد. یکی دیگر از مشکلات سازه جداسازی شده تحت پالس های مصنوعی، زیاد شدن تغییر مکان روی جداساز با افزایش سرعت و پریود پالس بود که با قرار دادن میراگر adas و اصطکاکی در پایه ساختمان جداسازی شده این مقدار نیز به محدوده مجاز نزدیک شد اما پاسخ سازه ای مقدار کمی افزایش یافت. به عنوان پیشنهاد برای تحقیقات آینده نیز بررسی مولفه های بیشتر و انواع دیگر میراگرها و جداسازهای پایه در سازه و تغییر نوع سازه یا استفاده از توابع دیگری برای ساخت پالس مصنوعی می تواند اطلاعات بیشتری در این زمینه در دسترس قرار دهد.

زلزله به عنوان یک پدیده مخرب در اغلب مناطق دنیا ایمنی سازه ها و زندگی ساکنان آن را درمعرض تهدید قرار می دهد، بطوریکه کاهش خسارت جبران ناپذیر پدیده زلزله همواره هدف نهایی محققین ودانشمندان علم مهندسی زلزله بوده است .سالیان متمادی است که هدف آیین نامه های زلزله، طراحی سازه ای با قابلیت اعتماد بالا جهت مقاومت در برابر زلزله می باشد. با وجودی که آیین نامه های طراحی سازه ها در برابرزلزله عمدتا با هدف کاهش تلفات جانی ناشی از زلزله تدوین شده اند و تجارب به دست آمده از زمین لرزه های اخیر نیز نشان دهنده کارآمدی آنها در زمینه کاهش تلفات ناشی از زلزله بوده است اما زلزله های بزرگ سال های اخیر نشان دهنده این است که میزان خسارت های سازه ای و غیره سازه ای وارد به سازه ها در برخی موارد بسیار شدید بوده و خسارات مالی سنگینی به دنبال داشته است . آسیب های وارد به ساختمان ها در زلزله های اخیر ضرورت ارزیابی احتمال خرابی و میزان خسارت به ساختمان های موجود را در برابر زلزله های آینده مطرح ساخته است . امروزه برآورد احتمالی خرابی ساختمان ها و خسارات وارده ناشی از زلزله توسط روش های احتمالاتی و بوسیله منحنی شکنندگی ساختمان ها انجام می شود. منحنی های شکنندگی برای ساختمان های جدید الاحداث بر اساس روش های تحلیلی برآورد می شوند که در آن رفتار احتمالاتی ساختمانها با انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی و تحت شتابنگاشتهای واقعی برآورد می شوند. میزان تابع شکنندگی با استفاده از محاسبه احتمال افزایش شاخص خرابی نسبت به میزان آستانه خرابی های مختلف برآورد می شود. در نهایت تابعی برای نشان دادن منحنی شکنندگی به نتایج برازش داده می شود نوع و انتخاب شابنگاشتها می تواند در منحنی های تولید شده تاثیر گذار باشد. در این مطالعه، تاثیر نوع رکورد انتخابی ، خاک احداث سازه و ارتفاع سازه بر منحنی های شکنندگی قابهای کوتاه بتنی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، سه قاب خمشی بتنی 1و2و3 طبقه با شکل پذیری متوسط واقع در منطقه با خطرپذیری خیلی زیاد در نظر گرفته شده است و منحنی شکنندگی آنها به روش احتمالاتی و با انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی برای رکورد های ثبت شده در 4 نوع خاک آیین نامه ایران که از حوزه دور زلزله (فاصله بیش از 20 کیلومتر از مرکز ) انتخاب شده اند برآورد شده است. وبدین ترتیب سطح اعتماد سازه با توجه به عدم قطعیت و بر اساس آیین نامه hazus تعیین شده است. نتایج نشان می دهند که در قاب های کوتاه (1 ، 2 و 3 طبقه) با افزایش ارتفاع ، احتمال خرابی قاب ها کاهش می یابد ضمنا وجود رکورد های ضربه ای در بین رکورد های انتخابی در نتایج منحنی های شکنندگی موثر بوده و باعث کاهش احتمال خرابی می شوند همچنین نوع خاک احداث سازه ها بر منحنی شکنندگی آنها تاثیر بسیاری داشته و بطور کلی، احتمال خرابی قاب ها با تغییر نوع خاک از 1 به 4 بیشتر می شود. که این مقادیر برای خاک های نوع ??? و ?vو خاک های نوع ? و?? نزدیک به هم می باشند. از آنجا که منحنی های شکنندگی در محاسبه احتمال خرابی قابها موثر می باشد، می توان نتیجه گرفت که سطح ایمنی قابهای کوتاه بتنی طراحی شده در آیین نامه ایران در خاک های مختلف یکسان نبوده و در خاک های با پریود غالب بالاتر، علیرغم دوری پریود آنها از زمان تناوب سازه، احتمال خرابی سازها افزایش می یابد.

در این تحقیق پاسخ دودکش های فلزی تحت زمین لرزه های حوزه نزدیک با استفاده از نرم افزار بر پایه اجزای محدود بررسی شده و با پاسخ های حاصل از زمین لرزه های حوزه دور مقایسه گردید. بدین منظور چهار دودکش فولادی ساخته شده در شیلی مدل سازی شد و با اعمال بار لرزه ای به صورت تاریخچه زمانی شتاب تحلیل گردید. در این تحقیق تحلیل دینامیکی غیر خطی با استفاده از هفت رکورد زلزله حوزه دور هشت رکورد زلزله حوزه نزدیک دارای پالس و هفت رکورد زلزله حوزه نزدیک بدون پالس انجام پذیرفت. سپس پاسخ های سازه تحت رکوردهای مختلف بدست آمد و بیشینه پاسخ تحت رکوردهی حوزه دور و نزدیک باهم مقایسه گردید. همچنین پاسخ های دودکش ها با توجه به پارامترهای هندسی بررسی شد. در نهایت پاسخ های دودکش در زمین های نوع ii و iv باهم مقایسه شد. بررسی انجام شده نشان داد برش پایه دودکش ها تحت زمین لرزه های حوزه نزدیک کوچکتر از زمین لرزه های حوزه دور بوده و با افزایش نسبت لاغری دودکش ها نسبت تغییر مکان رأس دودکش به ارتفاع دوکش افزایش می یابد.

در این پایان نامه به بررسی رفتار دال بتنی فنس دار تحت بار انفجار پرداخته شد و پس از اطمینان از نحوه صحیح مدل سازی، به بررسی تأثیر تعداد لایه های فنس ( 1، 2 و 3 لایه فنس) در بتن با ضخامت های متفاوت دال ( 40، 60 و 80 میلی متر ) و مقاومت های فشاری بتن ( 30، 40 و 50 مگاپاسکال) در دال بتنی تحت بارهای انفجاری با سطح خطر نوع 1 پرداخته شده و میزان مقاومت و سختی دال ها سنجیده شد و میزان تأثیر هریک در کاهش شعاع خرابی، آسیب دیدگی و تغییر مکان مرکز دال ها بررسی شد. با توجه به درجه اهمیت ساختمان و پهنه بندی خطر، عملکرد دال ها بررسی و میزان مقبولیت دال ها بر اساس سطح پاسخگویی و ایمنی آن ها تحت بارهای انفجاری با مقاومت ها، ضخامت ها و لایه های فنس مختلف مقایسه شد. همچنین به بررسی اقتصادی بودن مقاوم سازی دال بتنی با فنس پرداخته شد و در جدولی به مقایسه این روش با سایر روش های مقاوم سازی از نظر توجیه اقتصادی و میزان عملکرد آنها پرداخته شد.