از آنجائیکه هزینه مصالح مصرفی در سازه یکی از عوامل اصلی در ساخت یک سازه می باشد، بنابراین کاهش حجم ووزن سیستم سازه ای اهمیت زیادی دارد.برای رسیدن به این هدف، انتخاب یک روش بهینه سازی مناسب بسیار مهم می باشد. بهینه سازی به روش اجتماع مورچه ها یکی از الگوریتم های فراکاوشی گسسته است که نسبت به سایر روش ها دارای بازدهی بهتر در محاسبات وهمگرایی به راه حل مناسب می باشد. در این پایان نامه سطوح عملکرد چندگانه وطراحی بهینه ی سازه ها به طور همزمان برای کاهش هزینه سازه وتقاضای شکل پذیری در نظر گرفته می شودوتحلیـل غیر خطی برای یافتن پاسخ سازه در سطوح عملکرد مختلف انجام می پذیرد. وزن سازه به عنوان تابع هدف انتخاب می شودو راه حلهای موجـود، برداری از سطح مقـطع های گسسته ای هستـند کـه از مقاطع w شـکل انتخاب می گـردنـدو محدودیـت های مسـأله، مقادیر جابـجـایی بام وجـابـجایی میـان طـبـقه در سـطـوح عمـلـکـرد مختلـف می باشند.نتایج بدست آمده نشان می دهند که الگوریتم اجتماع مورچه ها طرح بهینه ی لرزه ای قابهای فولادی را به طور موفقیت آمیزی بدست می آورد.

تخمین تقاضای لرزه ای ساختمان ها در سطوح عملکردی همچون سطح عملکرد تامین ایمنی جانی و جلوگیری از فرو ریزش، نیاز به بررسی رفتار غیر خطی سازه ها دارد. در سال های اخیر روش تحلیل استاتیکی غیر خطی به عنوان یک روش کارا در تعیین رفتار سازه ها معرفی شده است. تحلیل استاتیکی غیر خطی به علت سادگی توانسته است در بسیاری از موارد جایگزین روش های دینامیکی غیر خطی گردد. با این حال این روش در تعیین پاسخ سازه ای خالی از ضعف نبوده و در مواردی ایرادهای جدی بر آن وارد شده است. برای اصلاح ضعف های تحلیل روش استاتیکی غیر خطی روش های مختلفی همچون pushover analysis(mpa) modal وadaptive pushover analysis ارائه شده است. در روش mpa تقاضای لرزه ای در بسط مودال نیروهای موثر زلزله، به وسیله یک تحلیل پوش اور (بار افزون) با به کاربردن توزیع نیروی اینرسی برای هر مود تعیین می شود. از این تحلیل به منظور تخمین پاسخ حداکثر سیستم چند درجه آزادی غیر خطی استفاده می شود و سازه تا رسیدن به تغییر مکان هدف در نقطه کنترل بر اساس توزیع بار جانبی متاثر از مودهای ارتعاشی سازه پوش داده می شود و پاسخ مودال ماکزیمم به دست آمده برای مودهای مختلف با استفاده از یک قانون ترکیب مودال مناسب مانند srss جهت تخمین مقدار ماکزیمم پاسخ کل ترکیب می شوند. استفاده از روش srss که در تحلیل های خطی متداول می باشد، می تواند توام با خطاهای زیادی در تعیین پاسخ غیر خطی سازه ها باشد. در این پژوهش جهت تعیین حداکثر پاسخ کل، به جای روش فوق از الگوی شبکه عصبی مصنوعی استفاده می گردد. با طراحی یک شبکه عصبی چند لایه و استفاده از داده های آموزشی که نتایج تحلیل های مودال پوش اور و تاریخچه زمانی قاب های بتنی با تعداد طبقات مختلف می باشد، شبکه مورد نظر آموزش داده می شود. برای آموزش شبکه از شبکه های چند لایه پرسپترون (mlp) با الگوریتم یادگیری لونبرگ – مارکوارت و با تعداد نرون های متغییر برای لایه میانی استفاده می گردد. جهت بررسی عملکرد شبکه برای داده های ارزیابی، از شبکه عصبی آموزش داده شده، استفاده می شود. در نهایت خروجی به دست آمده از شبکه عصبی مصنوعی و روش srss با خروجی تحلیل تاریخچه زمانی (به عنوان مرجع) در نمودارهائی مورد مقایسه قرار گرفتند که نتایج قابل قبولی مشاهده شد.

اتصالات ورق انتهایی (extended end plate) یکی از انواع اتصالات پیچی متداول می باشد که پس از زلزله های شدید اخیر نورث ریج کالیفرنیا و کوبه ژاپن انتظار می رود جایگزین اتصالات جوشی صلب شوند. تحقیقات اخیر نشان داده است که این اتصالات در صورت طراحی صحیح می توانند رفتار لرزه ای مطلوبی داشته و بعنوان اتصالات صلب کاربرد داشته باشند .اتصالات نقش بسیار مهمی در عملکرد سازه های فولادی دارند، مخصوصأ در مواردی که سازه ی مورد نظر تحت تاثیر بارگذاری های بحرانی نظیر زلزله های شدید ، انفجار، برخوردهای شدید تحت تصادفات و آتش سوزی و در نتیجه خرابی پیش رونده ی ناشی از این موارد قرار می گیرد.در هیچ یک از تحقیقات صورت گرفته تا کنون بر روی اتصالات ورق انتهایی جوش شده به تیر تأثیر نیروهای حاصل از خرابی های پیش رونده در عملکرد این اتصالات بررسی نشده است. از بین رفتن ستونی در ساختمان ، مخصوصأ اگر ستونی از قابهای بیرونی باشد می تواند یکی از عوامل تخریب سازه باشد، در این پایان نامه تاثیر خرابی پیش رونده بر روی اتصالات ورق انتهایی بررسی می گردد. در ابتدا چندین نمونه المان محدودی شبیه به نمونه های آزمایشگاهی در نرم افزار ansys ساخته شده و آنالیز می گردد. مقایسه نتایج بین نمونه های آزمایشگاهی و المان محدودی تطابق بالایی با یکدیگر دارند. سپس این نمونه ها تحت شرایط بارگذاری خرابی پیش رونده قرار می گیرند. بارگذاری ها به گونه ای می باشند که شرایط دهانه های میانی و کناری قاب را شبیه سازی می کنند. نتایج آنالیز نشان می دهد که تحت تاثیر خرابی پیش رونده نیرو های فشاری و کششی قابل توجهی در تیر ها و اتصالات ایجاد می گردد که باعث ایجاد تغییراتی در رفتار اتصالات و تیرها می گردد. این نیرو ها باعث افزایش سختی اولیه اتصال و در نتیجه افزایش صلبیت اتصال می شوند. همچنین تحت این بارگذاری تیر های اتصال در بال پایینی دچار کمانش می شوند و مفاصل پلاستیک به صورت گسترده ای در طول تیر گسترش پیدا می کند.

با گسترش تکنولوژی و شهرنشینی، پروژه های گسترده و وسیعی طراحی و اجرا می شوند که بعضی از این پروژه ها باید در شرایط نامطلوب ژئوتکنیکی اجرا شوند. بر اساس تحقیقات انجام شده، در سازه هایی که تحت تاثیر زلزله قرار گرفته اند علاوه بر نیروهای دینامیکی وارده و تنشهای ناشی از آن در سازه، پارامتر زمین و خاک به عبارت بهتر رفتار متقابل خاک و سازه، نقش انکار ناپذیری بر عهده دارد و رفتار سیستم را به مقدار قابل توجهی تحت تاثیر قرار می دهد. این امر باعث گردیده که این موضوع از دو دهه اخیر مورد توجه محققین زیادی قرار گیرد. تحلیل عکس العمل دینامیکی سازه هایی که تحت بارهای بلقوه زلزله در پایه خود قرار دارند یکی از وظایف مهندس زلزله است. برای سازه های متکی بر خاک انعطاف پذیر حرکت پایه معمولا با حرکت میدان آزاد اختلاف دارد. این اختلاف ممکن است شامل یک مولفه حرکت گهواره ای مهم بعلاوه یک مولفه انتقالی یا جابجایی نسبت به زمین باشد که مولفه حرکت گهواره ای بویژه می تواند برای سازهای بلند مهم باشد. یک سازه با تکیه گاه صلب، با یک سازه با تکیه گاه انعطاف پذیر از این لحاظ اختلاف دارد که ممکن است یک قسمت اصلی انرژی ارتعاشی به وسیله تشعشع امواج و نیز به وسیله عمل هیسترزیس در خاک در تکیه گاه انعطاف پذیر تلف و مستهلک شود. اهمیت فاکتور دوم با افزایش شدت لرزش زمین افزایش می یابد. تکیه گاه انعطاف پذیر همچنین باعث تغییر شکل مودها و فرکانسهای ارتعاشی سازه می شود. اثرات اندرکنش خاک و سازه نباید با اثرات سایت اشتباه شود. اثر اندرکنش خاک و سازه می تواند عکس العمل سازه را افزایش یا کاهش دهد که این امر به مشخصات و خواص سازه و خاک و حرکت زمین مورد نظر بستگی دارد. بنابرین اثرات اندرکنش خاک و سازه می تواند طرح لرزه ای سازه را از حاشیه اطمینان خارج کند و یا غیر اقتصادی نمایید. هم اکنون در استاندارد 2800 ایران چه روش تحلیل استاتیکی معادل و چه روش تحلیل دینامیکی، پایه سازه گیردار(با تکیه گاه صلب) فرض شده. و از اثرات اندرکنش خاک و سازه صرف نظر شده است که ضرورت دارد روش های فوق به نحوی برای در نظر گرفتن این اثرات اصلاح گردد. در این پایان نامه سعی شده تا تاثیر اندرکنش خاک و سازه بر روی پاسخ های ارتعاشی سازه (پریود های ارتعاشی سازه، برش پایه و تغیر مکان های سازه) برای قابهای خمشی بتنی بررسی شود و در نهایت روابطی برای اصلاح پاسخ سازه در حالت تحلیل استاتیکی معادل آیین نامه 2800 برای قاب های خمشی بتنی ارائه شود. در حالت کلی پس از انجام تحلیل تاریخچه زمانی و تحلیل مودال بر روی سیستم های معرفی شده در این پایان نامه، به این نتیجه رسیدیم که با افزایش نرمی خاک و افزایش ارتفاع سازه (افزایش نرمی سازه)، برش پایه و تغییر مکان های سازه کاهش پیدا کرده و همچنین پریود های ارتعاشی سازه افزایش پیدا می کنند.

امروزه استفاده از فن آوری ها و مصالح نوین در ساخت و ساز گسترش فراوانی یافته است. از جمله این مصالح که جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده اند پلیمرها را می توان نام برد. اخیرا از پلیمرها برای ساخت مقاطع به جای مقاطع فولادی در ساختمان ها استفاده شده است. پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتاً خوب و مفیدی دارند. آنها دارای وزن مخصوص پایین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. پلیمرها دارای انواع زیادی هستند و هر کدام در جای خاصی کاربرد پیدا می کنند. در تحقیق حاضر سه نوع پلیمر جهت بررسی انتخاب گردید و منحنی های تنش و کرنش برای هر سه پلیمر هم در کشش و هم در فشار بدست آمد. در مورد رفتار کلی پلیمرها بحث شد و احتمال استفاده از پلیمر های انتخاب شده به عنوان عرشه در نظر گرفته شد. با توجه به اینکه خواص مکانیکی پلیمرها با تغییر زنجیر کربنی تغییر می کند برای این منظور آزمایش های کشش و فشار بر روی نمونه های پلیمری بکار برده شده در این تحقیق به عمل آمد. سپس با توجه به نتایج آزمایشات، مشخصات مورد نیاز برای ایجاد مدل کامپیوتری بدست آمد و مدل مورد نظر توسط دو نرم افزار sap 2000 و abaqusجهت تایید روند مدل سازی و همچنین بررسی خیز و توزیع تنش در مدل ایجاد شده، تحلیل گردید و خروجی های بدست آمده بصورت گرافیکی ارائه شده است. از بین سه پلیمر انتخاب شده نتیجه گرفته شد پلی آمید بهتر از دو نوع دیگر عمل می کند. با بکار بردن پلی آمید بجای بتن تنش ها بطور چشم گیری در دال مدل شده کاهش می یابد ولی بعلت شکل پذیری زیاد پلی آمید خیز وسط دهانه در حدود 5/3 برابر افزایش می یابد که برای کاهش خیز باید از الیاف تقویت کننده استفاده گردد که این الیاف می توانند فلزی یا پلیمری باشند. این در حالی است که اگر از شاهتیر فولادی در سیستم دال استفاده گردد تغییر مکان ها به شدت کاهش می یابد و لزومی به استفاده از الیاف تقویت کننده نیست.

در این مطالعه، در تقاطع کابل ها از استوانه استفاده می شود که جذب انرژی را افزایش می دهد. نتایج مظالعه نشان می دهد که نوع نرم این استوانه ها باعث به تاخیر انداختن عملکرد کابل می شود ولی نوع سخت آن چنین خاصیتی ندارد. منحنی هیسترسیز نوع نرم پهن تر است که نشانه جذب انرژِی بالا است.

بتن پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است.این ماده از مخلوط کردن سیمان پرتلند،ماسه،سنگ شکسته و آب ساخته می شود.در سال 1992 تنها در آمریکا، 63 میلیون تن سیمان به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این خود 5 برابر مصرف فولاد به صورت وزنی ،در مدت مشابه بوده است. اما در کنار مزایای بی نظیر بتن که این ماده را جزو حیاتی ترین مواد ساخت وساز بشر کرده است،معایبی نیز دارد.یکی از این معایب وزن بالای آن می باشد.وزن مخصوص بالای بتن سبب بالا رفتن وزن مرده سازه و افزایش ابعاد المان هایی نظیر تیر و ستون می شود.همچنین مقاومت پایین بتن در برابر نیروهای کششی یکی دیگر از معایب عمده آن می باشد.مقاومت کششی بتن حدودا 10 درصد مقاومت فشاری آن می باشد. این پژوهش تلاشی است در جهت بررسی و ساخت بتن سبک که در آن جهت سبک کردن بتن از پرلیت استفاده شده است و همچنین برای افزایش مقاومت خمشی آن از الیاف فلزی و پلی پروپیلنی استفاده شده است.نتایج حاصل نشانگر آن است که استفاده از الیاف فولادی طاقت خمشی بتن را بمیزان بیش از سی برابر افزایش می دهد.

بسیاری از روشهای بهینه سازی از پدیده های طبیعی منشاء گرفته اند. این رساله نیز با استفاده از قوانین حاکم بر بعضی پدیده های فیزیکی یک روش جدید بهینه سازی را ارائه می کند. قوانین مورد استفاده عبارتند از قانون کلومب و قانون گاوس از فیزیک الکتریسیته و قوانین نیوتن از مکانیک کلاسیک. این روش شامل سیستمی از جستجوگرها می باشند که مانند ذرات باردار واقعی عمل می کنند و از این رو اسم آن، الگوریتم جستجوی سیستم ذرات انتخاب شد. هر عامل جستجوگر در این روش یک ذره باردار نامیده می شود که به مثابه یک کره باردار به شعاع معلوم و با باری متناسب با کیفیت جواب تولیدی رفتار خواهد کرد. از این رو ذرات قادر خواهند بود تا به همدیگر نیرو وارد کرده، باعث حرکت همدیگر شوند. همچنین به کار بردن سرعت قبلی ذره به عنوان توجه به عملکرد گذشته خود ذره می تواند در میزان تغییرات در موقعیت ذرات موثر باشد. برای تعیین دقیق این تغییرات از قوانین نیوتن از مکانیک استفاده شد. استفاده از این قوانین باعث ایجاد تعادل بین قدرت الگوریتم در مرحله نتیجه گیری و جستجو شد. دستاورد دیگر این رساله، ایجاد بهبود عملکرد الگوریتم در دو گام ترکیب و اصلاح روش جستجوی سیستم ذرات است. در روش ترکیبی، ویژگیهای مثبت روش بهینه سازی توده ذرات به الگوریتم جدید اضافه شد. روش بهینه سازی توده ذرات از دو فاکتور بهترین محلی و بهترین کل برای هدایت پروسه بهینه سازی استفاده می کند. در روش ترکیبی نیز به همین طریق این دو فاکتور به الگوریتم جستجوی سیستم ذرات اضافه شدند. در روش اصلاح شده، مفهوم تکرار یا زمان به گونه ای تغییر پیدا کرد که امکان استفاده از اطلاعات بالافاصله بعد از تولید حتی یک جواب به دست آید. این اصلاح، اصطلاح زمان پیوسته را وارد حیطه بهینه سازی می کند که می توان آن را برای سایر روشهای فراکاوشی نیز به کار برد. با استفاده از زمان پیوسته، الگوریتم های چندعاملی ضمن حفظ شرایط و ویژگیهای مثبت خود، رفتاری شبیه به روشهای تک عاملی داشته و امکان کاهش محاسبات با استفاده از موازی سازی الگوریتم ها را فراهم می آورند. در نهایت الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی برای انواع مختلف سازه های اسکلتی به کار برده شد تا بدین صورت چهار زمینه مطرح در علم بهینه سازی شامل ابداع، توسعه، ترکیب و کاربرد پوشش داده شود. روشهای انتخابی برای مقایسه شامل روشهای بهینه سازی چندعاملی، روشهای بهینه سازی تک عاملی، روشهای بهینه سازی بهبود یافته و روشهای بهینه سازی ترکیبی بود. سازه های مورد مطالعه سازه های خرپایی، قابهای اسکلتی، سیستم های شبکه ای و سازه های گنبدی بود. مقایسه نتایج روش جدید با سایر روشها نشان داد که روش پیشنهادی توانسته است پا به پای روشهای بهینه سازی مطرح بلکه بسیار بهتر از آنها (در اکثر موارد) عمل کند؛ این روش از سرعت قابل قبول و مناسبی برای یافتن طراحی بهینه برخوردار است و قابلیت اعتماد به روش جدید بالا بوده و می توان از آن به راحتی برای بهینه سازی سازه ها استفاده کرد. به علت اینکه روش پیشنهادی در این رساله، یک روش جدید و نو در بهینه سازی سازه ها محسوب می شود، توسعه و به کارگیری بیشتر در مسائل مهندسی می تواند زمینه خوبی برای کارهای آتی در این زمینه فراهم آورد.

بهینه سازی عبارت است از رسیدن به بهترین نتیجه، در مورد یک عملیات، در حالی که محدودیتهای مشخصی بر آورد شده باشند. هدف بهینه سازی سازه، پیدا کردن متغیر های طراحی برای یک سیستم می باشد که هزینه سیستم را مینیمم کرده و نیازهای عملکردی مختلف آن را برآورد کند. بهینه سازی شامل بهینه سازی اندازه ، بهینه سازی ساختار،بهینه سازی شکل می باشد که بهینه سازی اندازه شامل تعیین ابعاد فیزیکی سازه برای مثال ضخامت، عرض، طول و ضخامت اصلی یک تیر کنسولی می باشد. بهینه سازی ساختار یک فرایند برای تعیین بهترین آرایش از مقدار داده شده مصالح در دامنه طراحی، بوسیله حذف تکراری و بازسازی آنها تا اینکه کارکرد سازه مورد نظر حداکثر باشد می باشد و هدف بهینه سازی شکل یافتن شکل بهینه یک محیط پیوسته برای ماکزیمم یا مینیمم کردن یکی از معیار ها، که تابع هدف نامیده می شود همانند مینیمم سازی وزن سازه، ماکزیمم کردن سختی سازه و یا طراحی برای حداکثر تنش و یا ... می باشد. الگوریتم جامعه پرندگان یک تکنیک بهینه سازی بر پایه قوانین احتمال میباشد که ایده اولیه آن توسط راسل ابرهارت، دانشمند علوم کامپیوتر و جیمز کندی، روان شناس مسائل اجتماعی در سال 1995 ارائه شد .این الگوریتم از رفتار اجتماعی پرندگان در حین جستجوی غذا برای هدایت مجموعه پرندگان به منطقه امیدبخش در فضای جستجو استفاده میکند. این الگوریتم از رفتار جمعی پرندگان در یافتن غذا، الگوبرداری میشود به این منظور، مجموع های متشکل از یک سری ذره ها تشکیل میشود که هر ذره معرف یک پرنده در فضای جستجو می باشد. این الگوریتم با بهنگام کردن موقعیت ذره ها با توجه به میزان شایستگی آنها مجموعه را به سمت جواب بهینه هدایت می کند .در این مطالعه، به معرفی کلی روش بهینه سازی اجتماع ذرات و بهینه سازی شکل صفحه با روش بهینه سازی اجتماع ذرات پرداخته شده است که برای بهینه سازی و تحلیل سازه از نرم افزار matlab استفاده شده است و سه مثال حل شده و با روش های دیگر مقایسه شده است. مقایسه انجام شده بیانگر مناسب بودن این روش در بهینه سازی صفحات می باشد چرا که نتایج بدست آمده برای برای مثال های حل شده به نتایج حاصل از سایر روشها نزدیک می باشد و حتی بهتر از برخی از این روشها نیز می باشد.

امروزه توجه فزاینده به کمبود مواد خام و نقصان شدید منابع انرژی شناخته شده، موجب تمایل به داشتن سازه هایی سبک، کارا و ارزان قیمت شده است. این خواست به نوبه خود بر ضرورت آگاهی یافتن مهندسان از فنون بهینه سازی وزن و هزینه سازه ها تاکید می کند. در سالهای اخیر بهینه سازی سازه ها شاهد تکنیک های جدید و ابداعی طراحی سازه ها بوده است .این روشهای جستجوی تصادفی از ایده های ناشی از طبیعت نشأت می گیرند و مشکلات روشهای ریاضیاتی، همچون پیوستگی تابع هدف، نیازمندی به محاسبه مشتقات توابع هدف وقیود و غیره را ندارند. این در حالیستکه این روشها صرفاً با ارزیابی توابع هدف توانایی یافتن نقاط بهینه کلی را دارند. الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) از جمله این الگوریتم ها می باشد. این الگوریتم بر اساس شبیه سازی اجتماعی دسته پرندگان و اجتماع ماهیها، اولین بار در سال 1995 توسط eberhart و kennedy ارائه گردید. این الگوریتم دارای یکسری مزایا می باشد که در مقایسه با سایر الگوریتم ها آن را شاخص تر می کند. از جمله این مزایا می توان به تعداد کم پارامترهای تنظیمی، سادگی کاربرد و برنامه نویسی الگوریتم، سادگی مفاهیم و بدور بودن از پیچیدگی های محاسباتی همچون تبدیل متغییرهای طراحی و غیره میتوان نام برد. اگرچه الگوریتم اجتماع ذرات دارای مزایای فوق می باشد اما یکی از معایب این الگوریتم گرفتار شدن در دام مینیمم های محلی و همگرایی زود رس به مینیم های محلی در طول اجراهای متفاوت این الگوریتم می باشد. در این پایان نامه با مکانیسم های مختلف الگوریتم اجتماع ذرات برای مسائل بهینه سازی سازه های خرپایی تقویت شده است بطوریکه کیفیت ناشی از اجراهای متفاوت آن به طور چشمگیری افزایش یافته است. یکی دیگر از معایب الگوریتم های مبتنی بر پدیده های طبیعی تعداد بسیار بیشتر ارزیابی تابع هدف نسبت به الگوریتم های مبتنی بر گرادیان می باشد. این مساله در بهینه سازی سازه ها که شامل آنالیزهای وقت گیر المان محدود در عوض ارزیابی تابعی چند متغییره می باشد بیش از پیش اهمیت پیدا می کند. در این پایان نامه الگوریتمی ترکیبی از الگوریتم اجتماع ذرات و الگوریتم سرد شدن شبیه سازی شده(sa) پیشنهاد گردیده است. در الگوریتم پیشنهادی، الگوریتم pso با استفاده از تبادل اطلاعات بین ذرات مختلف بهترین نواحی فضای جستجو را می یابد و الگوریتم sa به جستجوی بیشتر در این مناطق می پردازد. در این الگوریتم به جای استفاده از تعداد زیاد ذرات به منظور جستجوی فضای مساله تعداد آنها کاهش داده شده است و در عوض بهترین مناطق یافته شده توسط آنها بیشتر مورد جستجو قرار گرفته است. با کاهش تعداد ذرات در الگوریتم پیشنهادی، تعداد آنالیزهای المان محدود برای دست یابی به جواب نهایی به طور چشمگیری پایین آمده است. این در حالیست که قابلیت اعتماد الگوریتم برای رسیدن به جواب مطلوب افزایش نشان داده است

در چند دهه گذشته شاهد حوادثی بودیم که در آنها تحت شرایط بارگذاری غیرعادی شدید بوجود آمده در اثر آتش ، ضربه و یا انفجار ، تعدادی از ساختمان ها در سراسر جهان متحمل خرابی جزئی یا کلی پیش رونده گردیدند. خرابی پیش رونده در سازه زمانی رخ می دهد که خرابی جزئی(موضعی) یک یا چند عضو اصلی سازه ای منجر به خرابی اعضای مجاور گردیده و در نهایت سبب گسیختگی بخشی از سازه و یا خرابی کل سیستم سازه ای می شود. خرابی پیش رونده یک پدیده دینامیکی بوده که معمولاً سبب ایجاد تغییرشکل های بزرگ در سازه می باشد. در این پدیده سیستم خراب شده برای دوام آوردن، بدنبال مسیرهای بار جایگزین می گردد. یکی از مهمترین مشخصه های خرابی پیش رونده آن است که خرابی نهایی متناسب با خرابی اولیه نمی باشد. در ایالات متحده، وزارت دفاع(dod) و اداره خدمات عمومی(gsa)، اطلاعات مفصل و آئین نامه هایی در خصوص روش های تامین مقاومت سازه ها در برابر خرابی پیش رونده منتشر کرده اند که در هر دوی آنها روش مسیر بار جایگزین برای اطمینان از مقاومت کافی سازه در برابر خرابی پیش رونده بکار گرفته شده است. روش مورد استفاده بر مبنای سناریوی حذف ستون جهت بررسی پتانسیل خرابی پیش رونده و ارزیابی توان سازه برای جذب خرابی بوجود آمده می باشد. در این تحقیق از روش های تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای مقایسه و ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده قابهای خمشی فولادی استفاده شده است. با استفاده از نرم افزار تجاری sap2000 که بر مبنای روش المان محدود عمل می کند و با در نظر گرفتن مقررات آئین نامه وزارت دفاع آمریکا(ufc 4-023-03)، سازه فولادی 10 طبقه در نظر گرفته شده برای این تحقیق، مدلسازی شده و با حذف ناگهانی ستون مورد تحلیل قرار می گیرد(8 حالت حذف ستون). تاثیر پارامترهایی مانند موقعیت محل حذف ستون و تعداد ستون های حذف شده(یعنی موقعیت و بزرگی خرابی موضعی) در این ساختمان دارای سیستم قاب خمشی مورد مطالعه قرار گرفته و مهمترین نتایج بشرح ذیل می باشد: ? تحت شرایط عمومی یکسان، با حذف ستون در طبقه فوقانی، تغییرمکان قائم محل حذف ستون و همچنین پتانسیل خرابی پیش رونده نسبت به حذف ستون در طبقه همکف بیشتر می باشد. ? با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی، مشخص گردید که تشکیل مفاصل پلاستیک از اعضای دارای نسبت تقاضا به ظرفیت(dcr) ماکزیمم آغاز می گردد. ? روشهای تحلیل استاتیکی خطی و استاتیکی غیرخطی نتایج محافظه کارانه ای نسبت به روش تحلیل دینامیکی غیرخطی بدست می دهند.

با توجه به کمبود منابع انرژی و مواد خام در جهان همواره در مسائل مربوط به مهندسی عمران به دنبال سازه ای با وزن و هزینه کمتر هستیم. بدلیل اینکه تیرهای لانه زنبوری با سوراخهای دایره ای و شش ضلعی منجر به افزایش مقاومت خمشی و سختی سازه ها بدون افزایش وزن سازه می گردند، لذا در سالیان اخیر مورد توجه کاربران قرار گرفته اند و بهینه سازی این تیرها با توجه به محدودیت ها و متغیرهای آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. در سالیان اخیر روش ها و تکنیکهای ابداعی جدیدی در بهینه سازی سازه ها استفاده شده است. این روش ها مبتنی بر جستجوی تصادفی بوده و مشکلاتی از قبیل پیوستگی تابع هدف را ندارند. از جمله این روش ها می توان به روش الگوریتم ژنتیک ga که بر اساس علم وراثت و انتخاب طبیعی بنیان شده اشاره کرد. الگوریتم اجتماع ذرات pso از جمله دیگر این روش هاست، که بر اساس شبیه سازی اجتماع دسته پرندگان ارائه شده است. در این تحقیق هر دو تیر لانه زنبوری با سوراخهای دایره ای و شش ضلعی در پروسه بهینه سازی قرار گرفته اند و در تابع هدف، هزینه ساخت تیر بجای وزن تیر در نظر گرفته شده است و تأثیر پارامترهای جوش و برش نیز در بهینه سازی این تیرها بررسی شده است. طرح بهینه با در نظرگیری قیدهایی از جمله تنش، تغییر مکان و قیدهای هندسی بدست آمده است. به منظور تحلیل وبهینه سازی تیرها از برنامه matlab بهره جسته شده و همچنین در روند بهینه سازی تیرهای لانه زنبوری با سوراخهای دایره ای و شش ضلعی از دو روش بهینه سازی ga و pso استفاده شده است. دراین تحقیق هر دو این تیرها و همچنین هر دو روش بهینه سازی با هم مقایسه شده اند. طبق مقایسه های انجام شده، مشخص گردیده که الگوریتم pso عموماً نتیجه بهتری نسبت به ga ارائه داده است و همچنین مشخص گردید که، پارامترهای برش و جوش تأثیرات مهمی در بهینه سازی این تیرها دارا هستند و تیر لانه زنبوری با سوراخ شش ضلعی دارای هزینه کمتری است.

کاهش خطر لرزه ای یکی از پیچیده ترین و دشوارترین مسایل در مهندسی عمران محسوب می شود، که این به دلیل طبیعت پیچیدهء پدیدهء زمین لرزه است که مشکلات بزرگ علمی، اقتصادی، سیاسی و اجتماعی را دربردارد. در واقع مدل های شکست لرزه ای به طور اصولی در اوایل دههء هشتاد در طی برنامهء ایالات متحده برای تحلیل و ارزیابی خطر لرزه ای نیروگاه های هسته ای توسعه یافتند. با توجه به اهمیت ارزیابی خسارت برخی کشورها خطوط راهنما و پروسه های سیستماتیکی را برای ارزیابی خسارت ساختمان مورد پژوهش قرار داده اند، ارزیابی خسارت همچنین برای افزایش فایده و اثر کدهای ساختمانی مقاومت در برابر زلزله بوسیلهء تشخیص نوع شکست در سیستم های سازه ای مفید می باشد، در این تحقیق به تشریح روشی با محور نظرات تخصصی صاحب نظران در ارزیابی خسارت لرزه ای سازه ها در مورد پارامترهای مختلف تاثیر گذار در این زمینه پرداخته شده. برای این منظور برنامهء کامپیوتری تحت نرم افزار matlab تهیه شده تا با دریافت دیدگاهها و پردازش آنها بوسیلهء الگوریتم در نظر گرفته شده در این زمینه امتیازی را به مقاومت سازهء مدنظر در مقابل خسارت لرزه ای اختصاص دهد. دراین پروسه پارامترهای تاثیر گذار در خسارت لرزه ای سازه تعیین شده. گروه کارشناسان تشکیل می گردد و با توجه به سوابق و مرتبهء علمی و تجربی ضریب شرکت به ایشان اختصاص داده می شود. شرایط این پارامترها توسط کارشناسان با توجه به مدارک موجود و بازدید میدانی ارزیابی می شود و نیز میزان اهمیت نسبی هریک بررسی و بر مبنای نظر کارشناسان تعیین می گردد. ارزیابی این پارامترها می تواند با ابهام های موجود در این گونه موارد به چالش کشیده شود. در نتیجه با در نظر گرفتن توانایی منطق فازی درمدیریت ابهام ها و عدم اطمینان ها، در این روش از منطق فازی در تنظیم الگوریتم استفاده شده است. ارزیابی هریک از این پارامترها می تواند به صورت عباراتی از قبیل خیلی ضعیف، ضعیف، متوسط، خوب و یا خیلی خوب و یا توابع عددی عضویت فازی صورت بپذیرد. در نهایت با پردازش داده های ورودی در طی الگوریتم تعریف شده برای برنامه شاخص مقاومت سازه در قبال خسارت لرزه ای تعیین و در سیستم تعریف شده ارزیابی می شود تا در پروسهء تصمیم گیری در مورد رفتار با سازه برای افزایش مقاومت لرزه ای آن به کار گرفته شود.

سیمان و بتن یکی از پر مصرف ترین مواد حال حاضر می باشند که بنا به گفته محققین به ازای تولید هر تن سیمان یک تن گاز دی اکسیدکربن نیز تولید و در طبیعت رها سازی می شود. برای کاهش تولید این مقدار گاز یا باید مصالح مصرفی را تغییر داد و یا مصرف سیمان و بتن کاهش یابد. یکی از راهکارها استفاده از بتن با کیفیت بالا(hpc) می باشد که با داشتن مقدار سیمان کمتر بتن بهتر تولید می شود. از جمله مواردی که در سالهای اخیر امید های زیادی را برای تحقق این هدف و بهبود خواص مختلف بتن بوجود آورده است استفاده از فناوری نو ظهور نانو است. تغییر مقیاس ساخت باعث تغییرات اساسی در نحوه طراحی سیستم ها خواهد شد، زیرا در مقیاس نانو نیروهای بین مولکولی و نیرو های دیگر مرتبط وارد محاسبات می شوند، کنترل مواد در مقیاس نانو به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که در آن اندازه ها و خواص اساسی معین می شوند. ( نانو آخرین مقیاس تولید) و بنابراین کنترل خواص مواد حاوی ذرات نانو بهتر امکان پذیر می باشد.

هدف این پایان نامه، بررسی رفتار قاب های خمشی بتن آرمه در برابر پدیده خرابی پیش رونده می باشد. خرابی پیشرونده، نخستین بار در سال 1968 و در جریان خرابی ساختمان بیست و دو طبقه رونان پوینت در لندن، توجه مهندسان را به خود جلب کرد. بررسی های ابتدایی در این زمینه در دهه هفتاد میلادی صورت گرفت. پس از حادثه یازده سپتامبر سال 2001 در نیویورک و خرابی کامل برج های دوقلو بر اثر پدیده خرابی پیشرونده، اهمیت بیشتری به تهیه روشهای طراحی مناسب، برای کنترل رفتار سازه ها در برابر این فرآیند، اختصاص داده شد. با روش های گوناگون، می توان رفتار سازه ها و مقدار و نحوه پخش خرابی در آنها را بررسی نمود. در این پایان نامه، سه روش تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای تحلیل قابها به کار برده شده اند. قابها به سه صورت دو بعدی، سه بعدی بدون دال و سه بعدی به همراه دال مدل شده اند. در این بررسی، آیین نامه dod2009 به عنوان آیین نامه مرجع برگزیده شده و بارگذاریها و معیارهای خرابی نیز براساس آن تعیین شده است. نرم افزار اجزاء محدود به کار رفته برای این پژوهش نیز، sap2000 بوده است . قابهای بتن مسلح پنج، ده و پانزده طبقه در دو حالت حذف ستون گوشه و حذف ستون میانی پلان، به سه روش مدل سازی یاد شده، مدل شده اند. قاب های به کار رفته، از نوع قاب های خمشی ویژه (با شکل پذیری بالا) بوده و با درنظر گرفتن ملاحظات لرزه ای طراحی شده اند. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که با بیشتر شدن ارتفاع قابها، اثرات مخرب حذف یک ستون کاهش می یابد و مدل کردن قابها به صورت سه بعدی، نسبت به مدل سازی های دو بعدی، رفتار سازه را در برابر حذف ناگهانی یک ستون، بهبود می بخشد. همچنین در نظر گرفتن دالها در مدل سازی، موجب کم شدن تغییرشکلهای ناشی از حذف ستون، در فرآیند خرابی پیش رونده خواهد گردید.

هدف این پایان نامه، بررسی رفتار قاب های خمشی بتن آرمه در برابر پدیده خرابی پیش رونده می باشد. خرابی پیشرونده، نخستین بار در سال 1968 و در جریان خرابی ساختمان بیست و دو طبقه رونان پوینت در لندن، توجه مهندسان را به خود جلب کرد. بررسیهای ابتدایی در این زمینه در دهه هفتاد میلادی صورت گرفت. پس از حادثه یازده سپتامبر سال 2001 در نیویورک و خرابی کامل برجهای دوقلو بر اثر پدیده خرابی پیشرونده، اهمیت بیشتری به تهیه روشهای طراحی مناسب، برای کنترل رفتار سازه ها در برابر این فرآیند، اختصاص داده شد. با روشهای گوناگون، میتوان رفتار سازه ها و مقدار و نحوه پخش خرابی در آنها را بررسی نمود. در این پایان نامه، سه روش تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای تحلیل قابها به کار برده شده اند. قابها به سه صورت دو بعدی، سه بعدی بدون دال و سه بعدی به همراه دال مدل شده اند. در این بررسی، آیین نامه dod2009 به عنوان آیین نامه مرجع برگزیده شده و بارگذاریها و معیارهای خرابی نیز براساس آن تعیین شده است. نرم افزار اجزاء محدود به کار رفته برای این پژوهش نیز، sap2000 بوده است. قابهای بتن مسلح پنج، ده و پانزده طبقه در دو حالت حذف ستون گوشه و حذف ستون میانی پلان، به سه روش مدل سازی یاد شده، مدل شده اند. قابهای به کار رفته، از نوع قابهای خمشی ویژه (با شکل پذیری بالا) بوده و با درنظر گرفتن ملاحظات لرزهای طراحی شده اند. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که با بیشتر شدن ارتفاع قابها، اثرات مخرب حذف یک ستون کاهش می یابد و مدل کردن قابها به صورت سه بعدی، نسبت به مدلسازی های دو بعدی، رفتار سازه را در برابر حذف ناگهانی یک ستون، بهبود میبخشد. همچنین در نظر گرفتن دالها در مدلسازی، موجب کم شدن تغییرشکلهای ناشی از حذف ستون، در فرآیند خرابی پیشرونده خواهد گردید.

روش اجزاء محدود یکی از شناخته شده‎ترین روش‎ها برای حل عددی معادلات دیفرانسیل می‎باشد. در این روش، میدان حاکم بر مسئله توسط المان‎هایی به بخشهای کوچکتر و با رفتار مشخص تقسیم می‎شود. در نهایت معادلات تعادل سیستم در نقاط گرهی تشکیل و با حل دستگاه معادلات خطی نظیر، متغیرهای حاکم مسئله تعیین می‎شوند. اصولاً، هر چه تعداد اجزاء، بیشتر و تقسیم‎بندی ریزتر باشد، پاسخ‎های بدست آمده به پاسخ‎های واقعی نزدیکتر خواهد بود. ولی با توجه به محدودیت‎های موجود در ابزارهای حل(میزان حافظه، سرعت سیستم‎های کامپیوتری موجود و...) تقسیم‎بندی‎ها باید بکشل بهینه و به نحوی انجام شود که با حداقل تعداد المان بتوان به بیشترین میزان دقت دسترسی داشت. بنابراین چگونگی تقسیم‎بندی میدان(مش‎بندی) یکی از چالش‎های عمده در روش المان‎های محدود می‎باشد. روش‎های متعددی برای مشبندی میدان‎های دو بعدی و سه بعدی ارائه شده است. در تحقیق حاضر، مش‎بندی میدان‎های دو بعدی دلخواه بر اساس مش‎بندی یک میدان ساده‎تر(مربع استاندارد) و با استفاده از مفاهیم نگاشت انجام می‎گیرد. در نهایت، کارائی روش مذکور در مقایسه با روش‎های موجود، مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت.

در بسیاری از ساختمانهای بلند سهمی از بارهای جانبی توسط دیوار برشی کوپل تحمل می گردد. در بسیاری موارد ممکن است به علت کم بودن ارتفاع تیرهای رابط، سختی لازم جهت مقابله با بارهای جانبی ایجاد نشود. جهت افزایش توانایی دیوار تیرهایی با سختی زیاد در ترازهای ارتفاعی خاص افزوده می شود و تشکیل دیوار برشی کوپل سخت شده را می دهد. این دیوارها تحت اثر بارهای محوری ناشی از وزن قرار می گیرند و به علت ارتفاع زیاد شان، اثر نیروی محوری بر رفتار آنها تأثیر می گذارد. در این تحقیق روشی برای تحلیل غیرخطی هندسی دیوار برشی کوپل سخت شده با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری ارائه شده است. همچنین تأثیر ارتفاع دیوار در موقعیت بهینه تیر سخت کننده مورد بررسی قرار گرفته است. یک برنامه کامپیوتری در matlab نوشته شده و مثالهای عددی حل شده و درستی این روش را اثبات می کند. در ادامه اثرات سختی و تغییر موقعیت تیر سخت کننده با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری بر تغییر شکل جانبی و نیروهای داخلی سازه مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه از روش انفجار بزرگ- تراکم بزرگ برای طراحی بهینه قاب های فولادی با اتصالات تیر به ستون نیمه- صلب استفاده شده است. در سال های اخیر روش انفجار بزرگ- تراکم بزرگ (bb-bc) با الهام از نظریه تکامل هستی با نام نظریه انفجار بزرگ- تراکم بزرگ ارائه شده است. الگوریتم ارائه شده در این پژوهش با انتخاب مقاطع مناسب برای اعضا، قاب با هزینه کلی کمینه شامل مجموع هزینه اعضا و اتصالات را به دست می آورد. قیود مقاومتی و تغییر مکانی همراه با قیود هندسی در طی فرآیند طراحی بهینه بر قاب ها اعمال می شوند. افزون بر این، تحلیل سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی اتصالات تیر به ستون و اثرات غیرخطی هندسی اعضای تیر ستون (اثر p-?)، انجام می یابد. در این پژوهش سه مثال از قاب های فولادی با اتصالات مختلف تیر به ستون مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاکی از کاهش هزینه ها با استفاده از اتصالات نیمه- صلب به جای اتصالات صلب است. قاب های نیمه- صلب حاصل از الگوریتم طراحی بهینه ارائه شده، اقتصادی تر بوده و به پیش بینی واقعی تری از پاسخ و مقاومت سازه منجر می شود.

چکیده: یکی از رویکردهای اصلی در چند دهه اخیر تقویت المان¬های سازه¬ای (مخصوصاً سازه¬های بتن آرمه) به علت¬های مختلفی همچون خطاهای محاسباتی، اشتباه در ساخت و اجراء، ضعف آیین نامه¬های قدیمی و یا تغییر کاربری سازه و بارهای بهره¬برداری وارده می¬باشد که از این میان کامپوزیت¬های مسلح به الیاف (frp) ها با ویژگیهایی چون مقاومت کششی بالا، وزن کم، سرعت و سهولت در ساخت و اجراء و در نتیجه هزینه¬های پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان¬ نامه نیز رفتار و ظرفیت خمشی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با صفحات پلیمری مسلح به الیاف کربنی (cfrp) مورد مطالعه قرار می¬گیرد. مطالعات و پژوهش¬های صورت گرفته در این زمینه موید این واقعیت است که اکثر تیرهای تقویت شده با این مصالح با جداشدگی ناگهانی frp از زیر لایه بتنی (پدیده debonding) و یا گسیختگی¬های مهاری دچار شکست شده¬اند. بنابراین در این تحقیق توجه اصلی به حل این معضلات و یا حدالامکان به تأخیر افتادن آنها می¬باشد تا شکل پذیری کافی در نتیجه عملکرد کامل کامپوزیت و بهره¬گیری از ظرفیت نهایی frp میسر گردد. در همین راستا از دو تکنیک مهاری جدید که تا کنون مورد استفاده قرار نگرفته¬اند، استفاده می¬شود. تکنیک اول شامل اتصال میلگرد nsm عرضی با جوش به آرماتورهای کششی طولی است که انتهای frp نیز به دور آن پیچیده شده است، این کار جهت جلوگیری از pull out شدن سیستم مهاری صورت می¬پذیرد. در روش دوم از دو پلیت در نزدیکی تکیه¬گاههای تیر استفاده می¬شود. این پلیتها از طریق نبشی به آرماتورهای کششی طولی با جوش متصل می شوند. لایه frp در دو انتها در روی این پلیت قرار گرفته و با پلیت دیگری که بر روی صفحه frp قرار می-گیرد در موقعیت خود فیکس می¬شود. در این پژوهش ده نمونه تیر بتن آرمه با ابعادmm 150عرض، mm 200 ارتفاع و mm 2000 طول در دو رده 21 و 35 مگا پاسکالی ساخته می¬شوند. مقاطع تیرها با دو نسبت متفاوت ?max 3/0 و ?max2/0 برای تیرهای 21 و 35 مگاپاسکالی و با آرماتورهای مسلح کننده¬های داخلی یکسان در نظر گرفته می¬شود. از تیرهای هر گروه یک تیر به عنوان تیر کنترل و بقیه تیرها نیز با دو تکنیک اشاره شده مقاوم سازی می¬شوند. تعداد، عرض و ضخامت لایه¬های frp در همه نمونه¬های تقویت شده یکی بوده و فقط نوع مهارها و نیز طول لایه¬ها با رعایت محل قطع لایه¬ها مطابق با آیین¬نامه¬های aci و بهسازی ایران متفاوت می¬باشد. از نتایج این پژوهش چنین برداشت می¬شود که استفاده از هر دو نوع مهار پیشنهادی ظرفیت خمشی تیرهای تقویت شده را به طور قابل ملاحضه¬ای افزایش داده است. همچنین روش مهار پلیتی چه از نظر اجراء و چه از نظر عملکرد نه تنها از روش nsm عرضی بهتر است بلکه از تمامی روش های مورد استفاده در منابع مختلف ارجحیت دارد. افزایش مقاومت 43/95% برای روش پلیتی و 73/66% برای روش nsm عرضی در تیرهای گروه 21 مگا پاسکالی و همچنین افزایش مقاومت 90/72% و 86/46% برای دو روش مهاری به ترتیب بالا در نمونه های گروه 35 مگا پاسکالی نشانگر همین واقعیت است. بعلاوه نتایج بهتری در مواردی که انتهای هر دو لایه طولی در پلیت فولادی مهار شده، نسبت به حالتی که یک انتها در پلیت مهار شده باشد، به دست آمده است. افزایش مقاومت 43/95% به 02/88% برای تیرهای گروه 21 مگاپاسکالی و 9/72% به 83/30% برای تیرهای گروه 35 مگاپاسکالی گزارش شده است. مقایسه نتایج دو سری فوق در این تحقیق نشان می¬دهد که در دو مورد مشابه تقویت با مهار متفاوت و در شرایط یکسان، عملکرد مهار پلیتی بهتر بوده است.

در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر، روش های جدید بهینه سازی سازه ها پدید آمده اند. از بین این روش ها، روش بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) یکی از الگوریتم های قدرتمند و پر طرفداری برای بهینه سازی است که بیشتر به خاطر سرعت همگرایی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم pso برای اولین بار در سال 1995 به عنوان یک روش بهینه سازی معرفی شده و اساس آن شبیه یک رفتار دسته جمعی می باشد که از آن برای نشان دادن حرکت گروهی پرندگان و ماهی ها استفاده می شود. این الگوریتم با وجود اینکه عمر کمی دارد اما توانسته است در حوزه های کاربردی بسیار ، از الگوریتم های قدیمی تر پیشی بگیرد و به عنوان انتخاب اول محسوب شود. در این پژوهش سعی داریم از روش pso جهت تعیین مقاطع بهینه در قاب خمشی فولادی استفاده کنیم. هدف طراحی لرزه ای بهینه قاب فولادی (حداقل کردن وزن) در عین حال ارضاء معیارهای آیین نامه می باشد. در این پایان نامه برای طراحی لرزه ای از روش استاتیک خطی استفاده شده است و برنامه ای در نرم افزار matlab نوشته شده و سیستم قاب خمشی با رفتار ارتجاعی در طراحی اولیه با استفاده از نرم افزار opensees مدل شده و با به کارگیری الگوریتم pso بهینه شده است. برای بررسی صحت نتایج، مساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک با هدف کمینه کردن وزن سازه با این شرط ( قید ) که سازه تحت بارگذاری محدودیت های آیین نامه را ارضا نماید حل شده است. در این تحقیق ضوابط آیین نامه مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان های فولادی، برای محدودیت های طراحی در نظر گرفته شده است.

نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی موسوم به تحلیل پوش اور در تخمین پاسخ لرزه ای سازه های نامنظم همراه با خطاهای زیادی هستند، بطوریکه اثرات ناشی از دوران های پیچشی و نیز مودهای بالا را در طراحی لرزه ای سازه ها بطور دقیق نمی توانند ارزیابی کنند. البته تلاش های زیادی جهت اصلاح روش پوش اورکلاسیک صورت گرفته است، روشهایی نظیر تحلیل پوش اور مودال، تحلیل پوش اور مودال بهبود یافته، روش تحلیل پوش اور ادپتیو (بهنگام شونده ) و روش تحلیل تاریخچه زمانی که بوجود آمده اند، توانسته اند از کاستی های روش تحلیل پوش اور بکاهند، ولی بکارگیری این روشها نیز مستلزم استفاده از نرم افزارها و ابزارهای پیشرفته و وقت گیر می باشند. در این پایان نامه سعی شده است با مدلسازی کامپیوتری سازه های تحت پیچش، روشی ساده برای در نظر گرفتن آثار مودهای پیچشی درتحلیل استاتیکی غیر خطی ساختمانهای تحت پیچش ارایه گردد.

طی چندین دهه گذشته، در موارد زیادی در سرتاسر جهان، سازه ها به دلیل بوجود آمدن بارهای غیرمتعارف دچار خرابی پیش رونده گردیده اند. طراحی مناسب سازه برای مقاومت در برابر این بارها یکی از راهکارهایی است که می تواند از بوقوع پیوستن خرابی پیش رونده جلوگیری کند. پس از وقایع 11 سپتامبر و فرو ریختن برجهای تجارت جهانی، سازمانهای مختلفی به تحقیق در مورد این پدیده پرداختند. از مهمترین آیین نامه های طراحی سازه در برابر خرابی پیش رونده آیین نامه gsa و آیین نامه وزارت دفاع آمریکا (ufc) می باشند. در ویرایش سال 2009 آیین نامه ufc 4-023-03، با استفاده از روش مسیر بار جایگزین توانایی سازه برای پل زدن روی المان باربر حذف شده موردارزیابی قرار می گیرد. در تـحـقیـق پیـش رو بـا اسـتناد بـه آییـن نـامـه ufc4-023-03 و بـا استـفاده از نـرم افـزار sap 2000 v.14، سازه ها با تعداد طبقات متفاوت مدلسازی و سپس با حذف ستون در موقعیت های مختلف مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار می گیرند. به بیان دیگر تاثیر عواملی نظیر تعداد طبقات و گستردگی خرابی اولیه (با حذف دو ستون همجوار) بر روند گسترش خرابی موضعی بررسـی می شود. سپس برای افزایش مقاومت سازه در برابر خرابـی پیش رونده به تحلیل دوباره همان سازه ها و این بار با تیرهای غیرمنـشوری (تیر با مقطع متغیر در طول خود) پرداخته می شود. نتایج بدست آمده به شرح ذیل است: ? با توجه به مقادیر تغییرمکان قائم محل حذف ستون و مفاصل پلاستیک تشکیل شده در تیرهای ناحیه خرابی می توان نتیجه گرفت که با حذف ستون و ایجاد خرابی اولیه، احتمال وقوع خرابی پیش رونده در سازه های با تعداد طبقات بیشتر، کمتر است. ? در هر یک از سازه های موردمطالعه، با حذف ستون در طبقات بالایی (در مقایسه با طبقه همکف) احتمال گسترش خرابی موضعی به دیگر قسمت های سازه بیشتر است. ? ? با توجه به مقادیر تغییرمکان قائم محل حذف ستون و مفاصل پلاستیک تشکیل شده در تیرها، حالت حذف 2 ستون گوشه طبقه وسط برای هر یک از سازه های موردمطالعه به عنوان بحرانی ترین حالت احتمال وقوع خرابی پیش رونده در نظر گرفته می شود. ? اگرچه استفاده از تیرهای غیرمنشوری در سازه های 10 و 15 طبقه به افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش رونده کمک می کند، اما استفاده از این تیرها در سازه 5 طبقه منجر به ایجاد مفاصل پلاستیک در ستونها شده که خود باعث وقوع حتمی خرابی پیش رونده می گردد. بنابراین تقویت تیرها به تنهایی برای افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش رونده صحیح نمی باشد.

طرح بهینه سازه ها عبارت است از تعیین متغیرهای طراحی با روشی معین، به طوریکه مصالح مصرفی سازه حداقل و همزمان قیود طراحی ارضا شوند. بهینهسازیسازه هابراساسنظریهقابلیت اطمینان، با توجه به طبیعت تصادفی پارامترهای سازه ای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی و غیره مورد بررسی قرار خواهد گرفت. به کمک نظریه قابلیت اطمینان سیستم های سازه ای، می توان عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری پارامتر های سازه ای را به صورت روابط ریاضی درآورد. متعاقبا، می توان ملاحظات ایمنی و عملکرد را به طور کمی وارد روند طراحی نمود. در این پژوهش پارامترهایی از قبیل بار و مقاومت به صورت متغیرهای تصادفی بیان می شوند. در بهینه سازی سازه ها طبق نظریه ی قابلیت اطمینان می توان موارد متعددی از جمله: کمینه سازی وزن، تحت محدودیت قابلیت اطمینان اعضای سازه و کمینه سازی وزن، تحت محدودیت قابلیت اطمینان سیستم سازه، را در نظر گرفت. هدف از این پژوهش طراحی بهینه سازه های فضاکار بر اساس کمینه سازی وزن تحت محدودیت های بیان شده و مقایسه آن ها با یکدیگر می باشد. از طرفی نتایج به دست آمده با نتایج بهینه سازی یقین اندیشانه مقایسه شده است. کاربرد روش های کلاسیک ریاضی در بهینه سازی این سازه ها مطلوب نمی باشند، روش های بهینه سازی متعددی برای حل این مساله وجود دارد که از بین آن ها روشالگوریتم ژنتیک برای استفاده در اینپژوهش انتخاب شده است. یکی از مشکلات موجود در بهینه سازی این سازه ها همگرایی موضعی آن ها است. مشکل دیگر، زمان طولانی لازم برای انجام محاسبات قابلیت اطمینان در سازه های بزرگ مقیاس می باشد. در این تحقیق راهکارهایی برای حل این مشکلات پیشنهاد شده است. به طوریکه می توان در زمان بسیار کوتاهتری سازه های مورد بررسی را در محدوده ایمنی مورد نظر آنالیز و طراحی نمود. الگوریتم پیشنهادی برای بهینه سازی سازه های خرپایی مختلف با بارگذاری متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل توانمندی روش پیشنهادی را در رویارویی با مشکلات عنوان شده،نشان می دهد. به طوریکه محاسبات بهینه سازی احتمال اندیشانه برای سازه های بزرگ، در محدوده زمانی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار می گیرد. همچنین در بررسی نتایج، این الگوریتم اجرایی برای بهینه سازی سازه های خرپایی متقارن با بارگذاری متقارن عملکرد بسیار مناسبی را از خود نشان می دهد. نتایج وزنی در حدود 14% کمینه تر از حالت بهینه سازی یقین اندیشانه حاصل شده است.

برای شناسایی و دسته بندی رکورد های زلزله به دو نوع پالس گونه و عادی روشی ارائه شده است که در آن می توان پالس سرعت ناشی از اثرات جهت داری نزدیک گسل را شناسایی کرد. تبدیل s به عنوان ابزاری قدرتمند برای نمایش زمان-فرکانس رکورد ها به منظور شناسایی پالس سرعت مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه با استفاده از روش فازی برای دسته بندی اتوماتیک رفتار پالس گونه از تاریخچه زمانی رکوردهای سرعت بهره خواهیم گرفت.

هدف این پایان نامه، بررسی رفتار سازه های فولادی با قاب خمشی در برابر خرابی پیشرونده می باشد، بطوریکه این سازه ها قبلا با استفاده از آیین نامه های مربوطه، برای نیروهای لرزه ای طراحی شده و مقاومت لازم برای مقابله با نیروهای وارده را دارا می باشند. ابتدا مدلهای تحلیلی برای مقابله نیروهای لرزه ای طراحی شده و برای اطمینان از صحت مدلسازی و رفتارسازه، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از آزمایش مقایسه شده و اصلاحات لازم انجام خواهد شد. این بررسی در دو قسمت صورت گرفته است. 1- بررسی رفتار سازه بصورت کلی (global ) ، 2- بررسی رفتار اتصالات (local) 1- بررسی حالت اول با در نظرگرفتن رفتار کلی سازه خواهد بود که در آن همکاری و انسجام سایر اعضاء در مقابله با خرابی پیشرونده موثر می باشد.مدلهای مورد استفاده ساختمانهای مسکونی دارای 3، 5، 8 و15 طبقه با سه نوع پلان متقارن با دهانه های 4، 6 و 5/7 متری بوده که بررسی این سازه ها در برابر خرابی یکی از ستونها در مکانهای مختلف با استفاده از روش تحلیل دینامیکی صریح و مطابق راهنمای gsa2003 وdod2005 و با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی مدلها صورت گرفته است.نتایج حاصل از تحلیها نشان داد که خرابی ستون گوشه نسبت به خرابی سایر ستونها اثرات شدید تری در سازه ایجاد می کند. ضریب افزایش ماکزیمم برای نیروی فشاری ستون مقداری کمتر از 2 بوده ولی برای سایر نیروهای داخلی مانند لنگرخمشی و نیروی محوری تیر مقادیری بزرگتر از 2 بدست آمده است. ضریب دینامیکی برای تمامی نیروهای داخلی مقداری کمتر از 2 بدست آمده است.- از عوامل مهم و موثر دیگر بر روی رفتار سازه، اتصالات می باشد که در این قسمت مورد بررسی قرار گرفته است. بدلیل اینکه عملکرد سازه های فولادی با قاب خمشی بطور عمده وابسته به مقاومت اتصالات است، جزئیات و نحوه اجرای اتصالات دارای اهمیت زیادی در رفتار این نوع سازها محسوب می شود.عملکرد چهار اتصال خمشی پیشنهاد شده در آیین نامهfema 350 که برای نیروهای لرزه ای مناسب هستند، ff,wuf-w, rbs ,wfpدر برابر خرابی ستون مورد بررسی قرارگرفته است.نتایج حاصل از تحلیل عددی در حالت وجود نیروی نیروهای کششی بهم پیوستگی به شرح زیر می باشد: 1- اتصال rbs دارای مقاومت کمتری نسبت به سایر اتصالات بوده و با نیروی کمتری به تغییر مکان ماکزیمم می رسد. 2- اتصال ff و اتصال wuf-w از نظر عملکرد شبیه همدیگر بوده و دارای مقاومت بیشتری نسبت به اتصال rbs هستند. 3- اتصال wfp نسبت به اتصالات ff, wuf-w و rbs از مقاومت بیشتری در برابر خرابی ستون برخوردار است بطوریکه ظرفیت باربری این اتصال در اثر خرابی ستون دو برابر سایر اتصالات بدست آمده است. همچنین این اتصال از نظر ایمنی طبق آیین نامه dod2005 در سطح محافظت بالا قرار دارد. در حالت عدم وجود نیروهای کششی بهم پیوستگی اتصالات مورد بررسی در برابر خرابی ستون رفتار یکسانی نشان دادند. بطوریکه این اتصالات از نظر ایمنی طبق آیین نامه dod2005 در سطح محافظت پایین قرار دارند.

چکیده هر پروژه حمل و نقل زمینی اعم از ریلی یا جاده ای شامل مجموعه ای از اجزاء و قطعات می باشد که پل ها یکی از مهمترین این اجزاء می باشد. پل ها نه تنها این اجزاء و قطعات را به هم متصل می کنند بلکه به لحاظ اقتصادی ، سیاسی و نظامی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشند. معمولاً در طول مسیر هر جاده یا ریل تعدادی پل بنابه مقتضیات محلی و شرایط جغرافیایی منطقه پیش بینی و احداث می شود. هزینه ساخت هر واحد طول پل نسبت به هزینه احداث هر واحد از جاده یا ریل بسیار بالا می باشد، بخشی از این هزینه مربوط به دستمزدها و بخش عمده آن مربوط به هزینه مصالح مصرفی می باشد . لذا هر پژوهش و تحقیقی در راستای استفاده بهینه از مصالح، بطوریکه ضمن کاهش هزینه ها ، کارایی سازه را نیز بالا بَرَد بسیار توجیه پذیر می باشد . در پژوهش حاضر احداث پل هایی با شاهتیر فولادی (steel girder) با محوریت کاهش وزن فولاد مصرفی در عین افزایش کارایی سازه به روش بهینه سازی تکامل ساختاری سازه eso مورد بررسی قرارخواهد گرفت. برای نیل به این منظور پل های با دهانه ی ساده ( ایزو استاتیک ) و همچنین پل های با دهانه ی سر تاسری (continuous) (هایپر استاتیک) چند دهانه با شاهتیر فولادی با طول ها ی مختلف و بارگذاری های متفاوت انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. و نتایج حاصله از روش تکاملی ساختاری سازه eso با استفاده از نرم افزارabaqus در مورد تحلیل شاهتیر پل های فولادی با ارتفاع متغیر تحلیل و نتایج بدست آمده با روش های معمول سنتی مقایسه و نتایج حاصله از بهینه سازی مشخص شد که بهینه سازی به روش فوق منجر به 5/8% الی 5/15% صرفه جویی در مصرف فولاد می شود و همچنین ارتفاع مفید پل افزایش می یابد و می توان پایه ها را کوتاهتر انتخاب نمود و هزینه اجراء پایه ها نیز کاهش یابد.

درحالی که تکنیک های استاندارد جداسازی پایه مانند قرار دادن تکیه گاههای لاستیکی مابین زمین و سازه ای که باید محافظت گردد، برای چند سال مورد استفاده قرار گرفته است، اضافه کردن ابزار میرایی مکمل برای سازه های بزرگ جهت ایجاد مقاومت و استحکام بیشتر در برابر ویژگیهای مختلف زلزله، در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. درصورت استفاده از جداسازها و در صورت وقوع زمین لرزه باز هم آسیب هایی به سازه وارد می شود و همچنین تغییرمکان زیاد سازه ممکن است باعث تخریب جداسازها شود. همچنین احتمال حرکت و ریزش اشیاء درون ساختمان و آسیب رساندن به ساکنین وجود دارد. پس ضرورت بهبود عملکرد سازه های دارای سیستم جداسازی پایه وجود دارد. دراین زمینه، تحت عنوان کنترل سازه روشهای مختلفی ازجمله اضافه نمودن انواع مختلف میراگرها به سازه ارائه شده اند که همگی در خود سازه اصلی می باشند. در این راستا روشی با عنوان به کارگیری المانهای الحاقی در پیرامون سازه ی جداسازی پایه شده در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته است و هدف از آن بهبود عملکرد سیستم جداسازی پایه و همچنین بهبود رفتار لرزه ای ساختمان و همچنین افزایش امنیت آن می باشد. برای این کار از المان های الحاقی ازجمله ستونها و قاب های خمشی بتنی و فولادی، دیوارهای برشی و پروفیل های لوله ای در پیرامون سازه استفاده گردیده است که این المانها به وسیله ی میراگرهایی به سازه متصل گردیده اند. اتلاف انرژی در سازه علاوه بر سیستم جداسازی پایه توسط این میراگرها نیز محقق می گردد. المان های الحاقی و میراگرها از تغییر مکان زیاد سازه جلوگیری می کنند و به این طریق امنیت بیشتری را فراهم می کنند. به عنوان نتیجه، این المانها تاثیر بسیار خوبی در کاهش جابه جایی سازه دارند که به صورتهای مختلف بررسی گردیده وبا یکدیگر مقایسه شده اند. باتوجه به نتایج بدست آمده موثرترین المانها انتخاب گشته اند. این المانها در مقایسه با برخی از روشهای دیگر کنترل غیرفعال، نیمه فعال، فعال و دوگانه از لحاظ اقتصادی مناسب می باشند. از لحاظ اجرا آسان تر می باشند. به منبع تغذیه خارجی نیازی ندارند و این یک مزیت بزرگی می باشد چراکه در حین زلزله ممکن است خود منبع تغذیه از بین برود. به دلیل اتصال غیر مستقیم این المانها به سازه اصلی می توان گفت امکان خرابی آنها خیلی کم بوده وحتی در صورت خرابی هم، آسیب چندانی به سازه وارد نخواهد شد، به این دلیل می توان گفت که روشی با خرابی امن می باشد. می توان از این المانها جهت مقاصد دیگری مانند نمای بهتر، پله های اضطراری، عبور برخی از امکانات و غیره با اعمال کمی تغییرات در آنها استفاده نمود.

خرابی پیش¬رونده اشاره به زنجیره¬ای از خرابی¬ها در یک سازه دارد که در اثر یک خرابی اولیه در سازه پدید آمده¬اند؛ به طوری که این خرابی با خراب اولیه سازه نامتناسب باشد. هدف این پایان¬نامه بررسی استفاده از کابل¬های پیش¬تنیده در بهبود رفتار سازه¬های فولادی با قاب خمشی ویژه در برابر خرابی پیش¬رونده می¬باشد. در این بررسی نخست رفتار سازه به صورت کلی در برابر خرابی پیش¬رونده بررسی شده و سپس با افزودن کابل¬های پیش¬تنیده رفتار این سازه¬ها در برابر خرابی ارزیابی و مقایسه شده است. در بررسی رفتار سازه¬ها مدل¬های مورد استفاده در سه سازه 3، 5 و 7 طبقه با پلان متقارن ابتدا به کمک نرم¬افزار etabs طراحی شده و سپس برای مدل¬سازی و تحلیل و بررسی سازه¬ها در مواجهه با پدیده خرابی پیش¬رونده از نرم¬افزار opensees استفاده شده است. بررسی این سازه¬ها در برابر خرابی یکی از ستون¬های گوشه و میانی در طبقات اول، وسط و آخر با استفاده از روش تحلیل دینامیکی صریح و مطابق راهنمای آیین نامه ufc 2009 ویرایش 2013 و با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی قاب¬ها صورت گرفته است. برای این سازه¬ها تأثیر محل ستون حذف شده بر روی تغییر مکان قائم گره بالای ستون خراب شده، نیروی محوری ستون مجاور ستون حذف شده و لنگر خمشی انتهای دور و نزدیک تیر متصل به ستون خراب شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

بهینه سازی یعنی رسیدن به بهترین نتیجه در مورد یک عملیات، درحالی که محدودیت های مشخصی برآورده شده باشد. با توجه به کاهش همه جانبه ی منابع، بهینه سازی در زمینه های مهندسی امری ضروری می باشد. یکی از جدیدترین روش های فرا اکتشافی بهینه سازی در مواجهه با مسائل مهندسی، بهینه سازی بر مبنای آموزش – یادگیری tlbo می باشد. این روش از رفتار یک معلم در کلاس و انتقال آموزش از طریق او به دانش آموزان الهام گرفته شده است. برخلاف سایر الگوریتم های فرا اکتشافی الهام یافته از طبیعت، tlbo جهت اجرا نیاز به هیچ کنترل کننده ی خاص الگوریتم ندارد و فقط پارامترهای عادی بهینه سازی مانند اندازه جمعیت، تعداد تکرار و ... در اجرای آن نقش دارند. در این پایان نامه سعی شده است به کمک این روش به بهینه سازی قاب های فولادی پرداخته شود و موثر بودن آن در حل مسائل بهینه سازی سازه موردبررسی قرار گیرد. برای این منظور محاسبات لازم به وسیله ی برنامه نویسی در محیط matlab انجام یافته است. جهت اثبات صحت این کدهای تهیه شده برای محاسبات لازم، قبل از بکار گیری آن ها جهت بهینه سازی بر روی مسائل ساده ای امتحان گردیدند. نتایج به دست آمده از بهینه سازی tlbo جهت بررسی و کارآمدی روش بهینه سازی مذکور، با برخی از روش های بهینه سازی مورد مقایسه قرارگرفته است. در این پایان نامه به بهینه سازی چهار قاب فولادی پرداخته شده است که نتایج آن ها نشان می دهد روش tlbo با کاهش تلاش محاسباتی به جواب های بهتری نیز می رسد.

بهینه سازی یعنی رسیدن به بهترین نتیجه در مورد یک عملیات، درحالی که محدودیت های مشخصی برآورده شده باشد. با توجه به کاهش همه جانبه ی منابع، بهینه سازی در زمینه های مهندسی امری ضروری می باشد. در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی و کامپیوتر، روش های جدید بهینه سازی پدید آمده اند. از میان این روش ها، روش بهینه سازی تکاملی سازه ها (eso) به خاطر سادگی و ارائه ی جواب های مطمئن همواره مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این روش مبنای کار، حذف قسمت های ناکارآمد در طی روند بهینه سازی می باشد. بهینه سازی در سه دسته ی اصلی بهینه سازی سایز (اندازه)، توپولوژی و شکل طبقه بندی می شود که در تحقیق حاضر بهینه سازی سایز سازه ها تحت محدودیت تنش و تغییر مکان به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یکبار سازه ها تحت محدودیت همزمان تنش و تغییر مکان مورد بررسی قرار گرفته اند. محاسبات لازم به وسیله ی برنامه نویسی در محیط matlab انجام یافته است. مطالعات انجام یافته بر روی یک قاب دو دهانه با پنج طبقه و یک قاب یک دهانه با هشت طبقه صورت گرفته است. نتایج حاصل از بهینه سازی همزمان با نتایج حاصل از بهینه سازی به صورت تک معیاره مقایسه شده اند و مشخص گردید که در بهینه سازی همزمان، سازه ی بهینه شده سنگین¬تر از سازه های بهینه شده توسط محدودیت تنش یا تغییر مکان که به صورت جداگانه اعمال شده اند، می باشد.

در این پایان نامه سعی خواهد شد با پس کشیده کردن اتصالات، رفتار قاب های خمشی را در مقابل خرابی پیش رونده بهبود ببخشیم.

تحقیق و توسعه در زمینه کنترل فعال سازه ها در مهندسی عمران، تاریخچه ای در حدود 40 سال دارد. اغلب سیستم های کنترلی بر پایه فرمول کلاسیک lqr طراحی می گردند، که ممکن است این روش برای کنترل سیستم ها در کاهش پاسخ حداکثری، تاثیر مطلوبی نداشته باشند. در این بین یک روش کنترلی موثر برای سازه ها ارائه می شود که به آن کنترل مود لغزشی (smc) می گویند. زمانی که، نیرویی بیشتر از نیروی طراحی بر عملگر های کنترل مود لغزشی وارد شود، این عملگر ها، عملکرد مطلوبی را ایجاد نمی کنند. بنابرای برای کاهش محدودیت عملکرد عملگر ها از یک الگوریتم کنترل با نام بنگ بنگ استفاده می شود. این سیستم کنترلی ساختاری بسیار ساده نسبت به سیستم های دیگر دارد و در کاهش پاسخ حداکثری بسیار خوب عمل می کند. کنترل بنگ بنگ با کنترل مود لغزشی ترکیب می شود و یک تئوری کنترل جدید به وجود می آید که به آن، کنترل مود لغزشی ترکیبی با کنترل بنگ بنگ (smbbc) می گویند. با توجه به اینکه این سیستم کنترلی همواره در هنگام زلزله فعال بوده، و نیروی کنترلی خود را حتی در جابجایی های کم سازه، بر سازه اعمال می کند. گاها تاثیر نامطلوب در کنترل سازه می گذارد. برای حل این مشکل، این سیستم کنترلی را شرطی سازی کرده و یک سیستم کنترلی با نام کنترل مود لغزشی ترکیبی شرطی با کنترل بنگ بنگ (csmbbc) تعریف می شود. در پژوهش حاضر از دو سیستم کنترلی (smbbc) و (csmbbc) در یک سازه 8 طبقه تحت تحریک زلزله ال سنترو استفاده می شود. و تاثیرات تغییر مکان سیستم کنترلی در طبقات مختلف بر روی پارامترهای شتاب، سرعت و جابجایی سازه و همچنین تاثیر آن بر روی میزان بهینه نیروی کنترلی، مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. و در نهایت بهترین نوع سیستم کنترلی و همچنین بهترین مکان برای اعمال سیستم در سازه بدست می آید. پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار matlab مدل سازی شده است.

اکثر مطالعات انجام گرفته در این زمینه شامل مطالعات موردی روی خرابی های واقعی و یا روش های عددی می باشد، که دارای اشکالاتی همچون عدم کنترل تأثیر متغیرهای مختلف در مطالعات موردی و یا نیاز اغلب تحلیل های عددی به صحت سنجی و کالیبره کردن خصوصاً در سازه های بتن آرمه به علت رفتار غیرخطی بتن و اندرکنش میان بتن و آرماتورها می باشند. اخیراً برای رفع خلل های موجود، بررسی هایی توسط چند محقق روی خرابی پیشرونده از طریق مطالعه آزمایشگاهی انجام شده است. اما بدیهی است، امکان انجام آزمایش های متعدد به این روش مقدور نیست. بر این اساس در این پژوهش با توجه به اهمیت اتصالات در پیش بینی رفتار سازه و تعیین پایداری به هنگام وقوع خرابی پیشرونده، بررسی تحلیلی با استفاده از روش المان محدود غیرخطی روی عملکرد اتصالات قاب های خمشی بتن آرمه صورت می پذیرد. پیش از انجام بررسی ها، مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایش های تجربی قبلی صحت سنجی می گردد. طی سال های اخیر ظهور پدیده خرابی پیشرونده در سازه های مختلف موجب تحمیل خسارات انسانی و مادی جبران ناپذیری شده است. اهمیت و رشد گسترده این رویداد موجبات شکل گیری عزم جدی برای شناخت ماهیت، رفتار و روش های مقابله با آن توسط محققین و مهندسین عمران را به وجود آورده است. مطابق استاندارد asce7-10 خرابی پیشرونده به صورت "انتشار خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که در نهایت منجر به خرابی کل سازه و یا بخش بزرگی از آن به طور نامتناسب می شود"، تعریف می گردد. اکثر مطالعات انجام گرفته در این زمینه شامل مطالعات موردی روی خرابی های واقعی و یا روش های عددی می باشد، که دارای اشکالاتی همچون عدم کنترل تأثیر متغیرهای مختلف در مطالعات موردی و یا نیاز اغلب تحلیل های عددی به صحت سنجی و کالیبره کردن خصوصاً در سازه های بتن آرمه به علت رفتار غیرخطی بتن و اندرکنش میان بتن و آرماتورها می باشند. اخیراً برای رفع خلل های موجود، بررسی هایی توسط چند محقق روی خرابی پیشرونده از طریق مطالعه آزمایشگاهی انجام شده است. اما بدیهی است، امکان انجام آزمایش های متعدد به این روش مقدور نیست. بر این اساس در این پژوهش با توجه به اهمیت اتصالات در پیش بینی رفتار سازه و تعیین پایداری به هنگام وقوع خرابی پیشرونده، بررسی تحلیلی با استفاده از روش المان محدود غیرخطی روی عملکرد اتصالات قاب های خمشی بتن آرمه صورت می پذیرد. پیش از انجام بررسی ها، مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایش های تجربی قبلی صحت سنجی می گردد. مدل ساز ی های تحلیلی با بهره گیری از نرم افزار المان محدود abaqus انجام می پذیرد. علاوه بر بررسی رفتار کلی اتصال و مکانیزم شکست اتصالات، تأثیر متغیرهای مختلف همانند نسبت آرماتورهای طولی در تیرها و فاصله آرماتورهای عرضی در تیر ، ستون و ناحیه اتصال و یا در مفهومی کلی تر تأثیر جزییات لرزه ای بر رفتار اتصال در رخداد خرابی پیشرونده نیز مورد بررسی قرار می گیرد. دیده می شود که افزایش نرخ آرماتورهای عرضی، تأثیر به سزایی روی مقاومت و شکل پذیری اتصالات داخلی دارد. با این وجود در اتصالات خارجی در صورت ایجاد مقاومت کششی کافی در ناحیه تحتانی تیر، تأثیرات نرخ آرماتورهای عرضی نمایان می شوند.

امروزه متخصصین علوم زلزله توانسته اند روشهای مختلفی برای پیش بینی آسیب زمین لرزه به ساختمانها ارائه دهند. یکی از این روشها ماتریس احتمال آسیب است. برای تشکیل ماتریس احتمال آسیب سه روش، تجربی، تئوریکی و موضوعی وجود دارد. از این میان روش تجربی دقیق ترین و قابل اطمینان ترین روش برای حصول ماتریس احتمال آسیب است. روش تجربی همان ارزیابی مشاهدات آسیب زلزله اتفاق افتاده قبلی و ارزیابی کثرت وقوع نسبی شرایط آسیب به منظور تخریب احتمالی شرایط آسیب مشابه است که به صورت واقعی ابهامات موضوعی را حداقل سازی می شود. در این تحقیق از روش تجربی برای تشکیل ماتریس احتمال آسیب استفاده شده است. خسارتهای وارده به ساختمانهای مسکونی در اثر زلزله 21/5/1391 منطقه (اهر ـ ورزقان) به صورت میدانی جمع آوری شده و پس از بررسی های لازم و اعمال شرایط روش تجربی شدت بندی منطقه بر اساس مرکالی اصلاح شده انجام گرفته است. به علت تنوع در تعداد و نوع ساختمانهای موجود گروه بندی بر حسب سیستم سازه ای انجام گرفته است. برای پنج گروه ساختمانی dpmهای پتانسیل تخریب را تشکیل دادیم که با به کارگیری آنها میزان خسارت در هر یک از گروههای ساختمانی بر حسب شدتهای اصلاح شده مرکالی قابل تخمین می باشد. با توجه به اینکه زلزله مورد بررسی بزرگترین زلزله منطقه در سیصد سال اخیر می باشد لذا اهمیت dpmهای تشکیل شده برای تخمین پتانسیل تخریب زلزله های منطقه را بالا می برد.

چکیده : یکی ازروشهای بهینهسازی سازه ها روش geneticevolutionary structural optimizaton (geso)میباشد. این روش تلفیقی از روشeso وا لگوریتمهای ژنتیک میباشد که میتواند جوابهای بهینه بهتری در مقایسه بادیگرروشهای بهینه سازی توپولوژیکی سازه ها ارایه کند.esoروشی است تدریجی و مرحله به مرحله که با حذف تدریجی المان های با کارایی پایین به جواب بهینه نهایی می رسد. بزرگترین ایراد وارده به روش eso این است که ممکن است بعضی المان های حذف شده در یک مرحله در مراحل بعدی نقش کلیدی ومهمی را داشته باشند. برای غلبه بر این مشکل در روش geso اقدام به تلفیق eso با الگوریتم های ژنتیک می نماییم در واقع در این روش بر مبنای احتمال و اصول بقای بهترین با استفاده از عملگرهای ژنتیک نظیر selection، crossoverوmutation روشی پویا تر و با قدرت و قابلیت بیشتر ایجاد می گردد. در فصل چهارم این پایانامه در قالب چند مثال دو بعدی و سه بعدی در در صد وزن های مختلف ماکزیمم تنش های ایجاد شده و همچنین شکل های توپولوژیکی دو روش eso و geso مورد مقایسه قرار گرفته وبرتری روش geso در یافتن جواب های بهینه اثبات گردیده است.

چکیده: هدف از این تحقیق، بهینه سازی مهاربندهای ? شکل با سیستم brb در قاب های فولادی می باشد. در این راستا با رعایت اصول بهینه سازی تکاملی سازه ها، رفتار قاب های فولادی مورد مطالعه قرار گرفته است. یافتن طول بهینه المان قائم مهاربندهای ? شکل، مسئله اصلی این تحقیق میباشد. با توجه به اینکه رفتار مهاربند ? شکل باید به تنهایی مورد مطالعه قرار گیرد، قاب محاطی مهاربند به صورت مفصلی فرض گردیده است. طراحی قاب های فولادی در نرم افزار etabs و مقایسه رفتار بهینه قاب ها در راستای جذب ماکزیمم انرژی توسط نرم افزار المان محدودabaqus ، طی فرآیند تحلیل غیرخطی استاتیکی، صورت یافته است. تمامی محدودیت های طراحی با اعمال ضوابط لرزه ای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در نظر گرفته شده است. با تعیین این مقدار بهینه، مقاومت برشی سیستم افزایش یافته و سیستم توانست استهلاک انرژی بیشتر و پایدارتری را در اثر نیروهای جانبی فراهم کند. همچنین به مقایسه جواب های حاصل از اشکال مختلف المان قائم پرداخته شده است و تاثیر تغییرات طول دهانه قاب های فولادی، پرداخته شده است.

در طراحی و ساخت دال های تخت، در نظر گرفتن بازشوها به دلیل عبور لوله های تاسیساتی، داکتهای تهویه، و داکتهای الکتریکی اجتناب ناپذیر می¬باشد. یکی از عواملی که از صلبیت و سختی دالها می¬کاهد و باعث بروز رفتار غیرصلب در آنها می گردد، وجود بازشوها (داکت ها) است. مساحت بازشو و محل قرارگرفتن آن ، عوامل تاثیر گذار در صلبیت سقف است. با تعبیه بازشو در دال با هر سطحی، سختی آن کاهش می¬یابد، ولی رفتار دال برای بازشوهای کوچک همچنان صلب می¬ماند و کاهش سختی ایجاد شده تاثیری بر رفتار دیافراگم¬ها ندارد. همچنین امکان دارد که بازشو در محلی از دال قرار گیرد که تاثیر کمتری نسبت به بازشویی با همان سطح در محل دیگری از پانل در میزان سختی و صلبیت آن داشته باشد. فراتر از دو جنبه یاد شده، بنا به ضرورتهای معماری ، امکان دارد بازشو بزرگی که باعث کاهش شدید سختی و ایجاد رفتار غیرصلب در دیافراگم میشود در دالی تعبیه گردد، در حالیکه در مدلسازی بسیاری از ساختمان ها در نرم افزارهای رایج آنالیز و طراحی سازه ها، از فرض دیافراگم صلب استفاده می شود. و این ممکن است باعث خطا در تحلیل و طراحی گردد. در این تحقیق برای بررسی تاثیرات بازشو در عملکرد تیر مرکب از چندین مدل fem استفاده کرده¬ایم. برای تعریف مدل fem تیر مرکب از نرم افزار abaqus استفاده شده است. با تعریف مدل¬ها به تجزیه و تحلیل داده¬های بدست آمده می¬پردازیم. نتایج حاکی از آن است که تغییرات در میزان خیز، تنش و کرنش بیشتر به موقعیت بازشو در تیر مرکب دارد. افزایش دهانه بازشو نیز در میزان تغییرات این پارامترها بی تاثیر نیست ولی به اندازه موقعیت بازشو بر نتایج تاثیر ندارد.

در این پایان نامه تأثیر افقی ستون پاندولی بر روی چندین زلزله بررسی شده است. این جداگر دو منظوره شاید اولین نسل از ستون های ایزوله کننده ساختمان می¬باشدکه تأثیری افقی و عمودی بر پاسخ زلزله دارد. این جداگر با قسمت / (8 فارسی) به زمین وصل می شود و هم ارز با تکیه گاه پاندول است؛ قسمت / (7 فارسی) به سقف وصل می شود و وزن سازه را به پایین عضو قائم (ا) که نقش میله پاندول را دارد منتقل می کند. این جداگر توسط نویسنده پایان نامه طراحی شده است. برای 10 مورد زلزله متفاوت پاسخ جداگر به دست آمده و پاسخ جداگر برای زلزله های northridge و kobe در نرم افزار etabs مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج حاصل از برنامه نوشته شده در matlab برای زلزله ها با پاسخ جداگر که از نرم افزار etabs به دست آمده مورد بحث قرار گرفته است و در نهایت یک سازه 2 طبقه و قاب 10 طبقه در etabs مدل شده و پاسخ آن در حالت وجود و عدم وجود جداگر بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که این جداگر علیرغم سایر جداگرها اثر جابجایی زلزله را نیز در اکثر زلزله¬ها کاهش داده و شتاب را تا نزدیکی صفر کاهش و90 درصد بار زلزله و شتاب زلزله کم می شود. استفاده از اثر ناپایدار کنندگی در سیستم روشی نوین در بهسازی است و اثر فوق العاده دارد.

یکی از روش های موجود برای تقویت ستونهای فولادی، روش اجرای غلاف بتن مسلح پیرامون ستونهای i شکل یا به عبارت دیگر ساخت ستون مرکب مسلح بتنی می باشد. با توجه به این نکته که ستونها جزو اجزای اصلی انتقال بار سازه به فونداسیون بوده و درصد بالایی از ایستایی سازه ها را تامین می کنند ، طبعاً جزو اهداف اولیه و اصلی عملیات انفجاری تروریستی خواهند بود . بنابراین، نیاز به رفتار سنجی این نوع از ستونهای تقویت شده در برابر بار انفجار و به دست آوردن برآوردی از میزان تحمل آنها می تواند در طراحی و یا انتخاب این شیوه جهت مقاوم سازی ستون ، راهنمای مناسبی باشد.

با توجه به محدود بودن منابع در اجرای پروژه های عمرانی، استفاده بهینه از امکانات موجود جهت کاهش هزینه امری ضروری می باشد. با توجه به پیشرفت های چشم گیری که در تکنیک های بهینه سازی حاصل شده، کاربرد آن در علوم مهندسی به خصوص مهندسی عمران بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. مزیت تکنیک بهینه سازی این است که براساس الگوریتم های پیچیده ریاضی پایه ریزی نمی شود و شیوه نوینی را بکار می گیرد. قاب های مهاربندی شده به دلیل ظرفیت مناسبی که در جذب نیروی جانبی دارند،بیشتر متداول می باشند. در این قاب ها صفحات اتصال بادبندها نقش مهمی در انتقال نیروی جانبی بر عهده دارند.در این پایان نامه بهینه سازی ورق اتصالات بادبندی تحت بارگذاری دینامیکی مورد توجه قرار گرفته است.به این منظوربرای مدل سازی اتصال بادبندی از نرم افزار اجزای محدود abaqus استفاده شده است. رفتار چهار نوع ورق اتصال با ابعاد متفاوت تحت بارگذاری دینامیکی مورد بررسی قرار گرفتند که از بین آنها ورق با مساحت زیر نمودار بار- جابجایی بیشتر، به عنوان ورق اتصال بهینه انتخاب گردید. سپس به بررسی تاثیر میزان سخت کننده های لبه ای وسخت کننده میانی 45 درجه تحت اثر نیروی دینامیکی پرداخته شد.بررسی ها نشان داد که سخت کننده میانی 45 درجه نسبت به سخت کننده لبه ای تاثیر بیشتری دربهبود رفتار ورق اتصال دارد و میزان ظرفیت باربری را افزایش می دهد.

با افزایش روز افزون رو به رشد منابع طبیعی، استفاده بهینه از این منابع به ویژه در صنعت ساخت و ساز بیشتر احساس می شود. از طرف دیگر با توجه به هزینه تحلیلی بالا جهت امور بهینه سازی در سازه ها، اغلب مهندسین اجرایی از این امر اجتناب می کنند. اما امروزه افزایش قدرت پردازش سیستم های کامپیوتری زمینه را جهت بهینه سازی مهیا نموده است. معمولاً در بهینه سازی سازه، وزن حداقل به عنوان تابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته می-شود. به دست آوردن طرح بهینه در سازه هایی که تحت طراحی جهت مقابله با خرابی پیش رونده قرار می گیرند، به دلیل پیچیدگی ناشی از آن و همچنین افزایش وزن سازه در اثر این نوع طراحی در سازه از اهمیت بسیاری برخوردار است. آیین نامه ufc-4-023-03 به عنوان یکی از پیشروان در زمینه خرابی پیش رونده از مقبولیت بسیاری برخوردار است. در سال 2009 آخرین ویرایش این آیین نامه، در زمینه استفاده از این ضوابط در کلیه ساختمان ها است. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم ترکیبی hs-pso و طبق ضوابط آیین نامه ufc-4-023-03 از روش بار جایگزین با تحلیل دینامیکی غیر خطی به طراحی بهینه قاب های فولادی تحت خرابی پیش رونده پرداخته شود. در این پژوهش به طراحی 5 قاب، 5 طبقه 3 دهانه، 5 طبقه 4 دهانه، 9 طبقه 3 دهانه، 10 طبقه 4 دهانه و 15 طبقه 4 دهانه در دو نوع حالت طراحی پرداخته شده است. در حالت اول صرفاً قیود آیین نامه طراحی فولاد (aisc) به عنوان قیود بهینه سازی لحاظ گردیده است. در حالت دوم علاوه بر ضوابط aisc، ضوابط آیین نامه ufc نیز به کار گرفته شده است. برای مقاصد تحلیل سازه از نرم افزار opensees و جهت کنترل روند بهینه سازی از برنامه نویسی در فضای matlab بهیره گیری شده است. نمودار همگرایی به پاسخ بهینه در دو حالت طراحی برای 5 قاب مدل شده مبین این امر بود که الگوریتم بهینه سازی به کار گرفته شده در این پژوهش در تعداد تکرارهای پایین به جواب رسیده است. سرعت بالای این الگوریتم بهینه سازی در همگرایی به جواب می تواند یک نکته مثبت این پژوهش تلقی بشود. نتایج حاصله نشان دهنده این حقیقت می باشد که صرفاً ضوابط aisc جهت مقابله با خرابی پیش رونده کافی نمی باشد؛ به طوری که وزن قاب های 5 طبقه 3 دهانه، 5 طبقه 4 دهانه، 9 طبقه 3 دهانه،10 طبقه 4 دهانه و 15 طبقه 4 دهانه ی طراحی شده برای مقابله با خرابی پیش رونده به ترتیب 42 درصد، 31 درصد، 12 درصد 9 درصد و 7.2 درصد بیشتر از حالتی است که قاب ها فقط طبق ضوابط لرزه ای aisc طراحی شده اند. بررسی قاب های طراحی شده این نتیجه را داد که افزایش تعداد طبقات و تعداد دهانه و کاهش طول دهانه باعث بهبود عملکرد سازه در برابر پدیده خرابی پیش رونده می شود. در واقع در قاب های با تعداد طیقات و دهانه بیشتر، المان های سازه ای بیشتری وجود داشته و این موضوع موجب تقویت کنش زنجیره ای اعضا جهت حمل و انتقال بار از عضو آسیب دیده به سایر عضوهای باربر می گردد.

طی سال های اخیر ظهور پدیده خرابی پیشرونده در سازه های مختلف موجب تحمیل خسارات انسانی و مادی جبران نا پذیری شده است. اهمیت و رشد گسترده این رویداد موجبات شکل گیری عزم جدی برای شناخت ماهیت، رفتار و روش های مقابله با آن توسط محققین و مهندسین عمران را به وجود آورده است. مطابق استاندارد asce7-10 خرابی پیشرونده به صورت "انتشار خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که در نهایت منجر به خرابی کل سازه و یا بخش بزرگی از آن به طور نامتناسب می شود"، تعریف می گردد. آلیاژ های حافظه دار شکلی به علت دارا بودن خصوصیات منحصر به فرد خود از قبیل حافظه شکلی ،فوق ارتجاعی و همین طور قابلیت استهلاک انرژی بالا و تبدیلات فازی کاربرد های مختلفی در زمینه های مختلف مهندسی سازه پیدا کرده اند. در این پژوهش با توجه به اهمیت اتصالات در پیش بینی رفتار سازه، تعیین پایداری به هنگام وقوع خرابی، مفتول های آلیاژ های حافظه دار شکلی به عنوان آرماتور طولی در ناحیه کششی تیر قرار گرفتند. تا تأثیر این مفتول ها در مکانیسم خرابی پیشرونده مورد بررسی قرار گیرد. با انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی توسط نرم افزار abaqus، تأثیر متغیر های مختلف همانند نسبت طول مفتول های آلیاژ حافظه دار شکلی در تیر، کرنش تبدیل محوری آلیاژ حافظه دار شکلی، درصد آرماتور طولی تیر، مقاومت مشخصه بتن مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصله نشان می دهد که افزایش نرخ آرماتور طولی در ناحیه کششی تیر تأثیر با معنایی بر روی مقاومت نهایی تیر دارد. طول بهینه آلیاژ حافظه دار شکلی بدست آمده در افزایش مقاومت نهایی قرابت با معنایی با رابطه تئوری ارائه شده دارد. تأثیر استفاده از طول مشخص آلیاژ حافظه دار شکلی در مقاطع کم فولاد تر و همچنین مقاطع با مقاومت مشخصه بتن بیشتر، مناسب تر می باشد.

یکی ازروشهای تحلیل به منظورطراحی سازه ها،روش تحلیل عیرخطی تاریخچه زمانی است این روش تحلیل ،نسبت به دیگرروشهاماننداستاتیکی معادل وطیفی ، برای طرحی سازه هاکمتراستفاده شده است. دلایل استفاده نکردن ازروش تحلیل تاریخچه زمانی ، مشکل بودن انجام این تحلیل ،وقت گیروپرهزینه بوده ،لزوم تجربه وتحلیل درموردقضاوت نتایج می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

ایده مهاربندهای ضد کمانش brb) buckling restrained braces) برای افزایش ظرفیت فشاری مهاربندها بدون اینکه روی ظرفیت کششی آن تأثیر بگذارد، به منظورتأمین پاسخ هیسترتیک متقارن مهاربند به وجود آمد. مهاربندهای ضد کمانش متعارف متشکل از یک هسته فولادی هستند که معمولا درون یک غلاف فولادی قرار دارند و فضای خالی بین هسته و غلاف را با بتن یا ملات پر می کنند. نقش ملات و غلاف فولادی جلوگیری از کمانش کلی و موضعی هست? فولادی قبل از رسیدن آن به تنش جاری شدن در فشار می باشد تا با ایجاد مفصل محوری، جذب انرژی بیشتری صورت گیرد. هدف از این پژوهش این بود که به جای قوطی فولادی تو خالی از الیاف پلیمری استفاده شود و عملکرد آن به صورت تحلیلی و تجربی مورد بررسی قرار گیرد و نتایج آنها با هم مقایسه گردد. یک نمون? آزمایشگاهی از این نوع مهاربند طراحی و ساخته شد و سختی مورد نیاز غلاف نمونه از روابط تئوریک محاسبه و غلاف مطابق با آن طراحی و ساخته شد و تحت بار گذاری فشاری افزایشی قرار گرفت و رفتار مطلوبی از خود نشان داد و غلاف پیشنهادی به خوبی توانست از کمانش هسته جلوگیری کند.یک نمونه خمشی نیز برای بررسی عملکرد خمشی غلاف ساخته شدو با روش بار 3 نقطه ای تحت آزمایش قرار گرفت که سختی خمشی بدست آمده از آزمایش تطابق خوبی با سختی بدست آمده از روابط تئوریک داشت و 8/12 درصد با یکدیگر اختلاف داشتند