بسیاری از ساختمان های فولادی موجود در کشوربه دلایلی همچون عدم کفایت طراحی ویا اجرا در مقابل زلزله بسیار آسیب پذیر بوده و نیاز به بهسازی لرزه ای دارند. یکی ازعواملی که در ارائه روش مناسب بهسازی این نوع ساختمان ها باید مدنظر قرار گیرد استفاده بیشینه ،از ظرفیت موجود اعضا می باشد، در غیر اینصورت حجم عملیات بهسازی و هزینه های مربوط، بسیار گزاف شده و به لحاظ اقتصادی توجیه ناپذیر خواهد گردید. ازجمله روشهای موثر بهسازی لرزه ای جهت استفاده بهینه از ظرفیت باربری اعضای موجود،استفاده از روشهای کنترل غیر فعال می باشد.این روشها با کاهش نیاز لرزه ای و افزایش شکل پذیری میزان آسیب پذیری سازه را در برابر زلزله کاهش می دهند. عمده روش های کنترل هزینه بر بوده و اجرای آن نیاز به فناوری پیشرفته دارد. یکی از روشهایی که علی رغم بازدهی زیاد در بهبود عملکرد لرزه ای ، اجرای آن آسان بوده و به لحاظ اقتصادی نیز مناسب می باشد ، استفاده از میراگر پانل برشی می باشد. طراحی این سیستم به گونه ای صورت می گیرد که ابتدا قطعات پانل برشی جاری می شوند و به این ترتیب انرژی زلزله را مستهلک می نمایند و سایر عناصر سازه الاستیک باقی می مانند. در این مطالعه قاب های فولادی که در گذشته با استفاده از ویرایش اول آیین نامه 2800 طراحی شده اند با استفاده از میراگر پانل برشی و با استفاده از روش آیین نامه fema356 به نحوی مطلوب بهسازی می شوند.

سرعت پیشرفت تکنولوژی ارتباطات موجب نزدیکی جوامع به یکدیگر و ارتباط روز افزون انسان ها شده است .سرعت در وسایل حمل و نقل باعث می شود که تکنولوژی سریعتر دچار تغییر و تحول گردد . تاریخچه مطالعات راه آهن سریع السیر در ایران به قبل از انقلاب اسلامی باز می گردد اما کشورمان تاکنون نتوانسته است سرعت قطارهای خود را به مرز راه آهن سریع السیر دنیا برساند . هم اکنون بر اساس آمارهای غیر رسمی بالاترین سرعت قطارها در ایران در خط تهران- قم ، 120کیلومتر بر ساعت است . متأسفانه در ایران هیچ گونه تحقیقات مشخصی در زمینه خطوط سریع السیر صورت نگرفته است ، که این تحقیق اولین تحقیق جامع در شناخت جوش بهینه برای خصوصیات راه آهن سریع السیر ایران است . در فصل اول این پژوهش به مقدمه و در فصل دوم به روش های وصله ریل ، جوش درز ریل و انواع آن ، بارهای وارد بر خطوط ریلی وتحلیل و طراحی استاتیکی و دینامیکی خط و ریل، پرداخته می شود .همچنین پدیده خستگی و دوام در جوش ریل ها و تنش های پسماند به وجود آمده در ریل و چگونگی شکست آن ها بررسی می شود و به تحلیل آماری این شکستگی ها در راه آهن ایران که هزینه های زیادی از بودجه کشور را صرف خود می کند و راه های برون رفت از آن ها می پردازیم . در فصل سوم مقدار نرخ میرایی در فرکانس های بالا در ریل ها که مربوط به خطوط سریع السیر است در نظر گرفته شده و مدل اصلی برای شبیه سازی خرا بی سطح ریل به همراه مدل اندرکنش دینامیکی چرخ– ریل مطرح می شود تا به ما در مدلسازی نمونه ها کمک کنند . در این فصل ، شبیه سازی نرم افزاری به روش اجزاء محدود این مدل تیر دینامیکی انجام می شود تادرفصل چهارم نتایج اندرکنش دینامیکی چرخ- ریل در سرعت های مختلف خطوط سریع السیر و همچنین تنش های فشاری و کششی بحرانی در ریل و نزدیکی جوش به صورت روابط ریاضی در آید و کرنش ها در حالت سخت شدگی پلاستیک فولاد اندازه گیری شوند، با کمک این روابط بدست آمده در فصل پنجم مقادیر گرادیان جوش ها در طراحی خطوط سریع السیر پیشنهاد می گردد .

بکارگیری پایه های حجیم وکم فولاد پیشنهادی آیین نامه های راه آهن در دهه های 50 و 60 در ایران امری متداول بوده است، با توجه به عدم وجود مطالعات لرزه شناسی و فولادگذاری نامناسب، این پایه ها مقاومت قابل قبولی به نسبت حجم و توان باربری ثقلی خود در برابر بارهای جانبی نداشته اند. در این پایه ها بدلیل عدم بکارگیری میلگرد و استفاده از پروفیل های فولادی برای فولادگذاری شاهد عملکردی متفاوت از عملکرد مورد انتظار از بتن مسلح در این پایه ها هستیم. این پایه ها بدلیل فولادگذاری ناکافی و نیز فاصله زیاد بین پروفیل و سطح خارجی بتن موسوم به کاور به شدت در خطر شکست خمشی ترد هستند؛ همچنین نبود میلگرد های برشی موسوم به خاموت نیز احتمال شکست برشی این پایه ها را فزونی می بخشد، هرچند ممکن است به دلیل حجم عظیم پایه و عملکردی شبیه دیوارهای برشی در آن خطر شکست خمشی بیشتر است. نظر به اهمیت شریانهای ارتباطی در زمانهای بحران، بهسازی لرزه ای پایه های فوق امری مهم تلقی می شود. در این پایان نامه کوشیده ایم روشی جدید با اقتباس از فلسفه طراحی بر پایه اجتناب از خرابی برای بهسازی این پایه ها ارائه کرده و عملکرد این پایه ها را در جهت ضعیف قبل و پس از بهسازی با این روش با هم مقایسه کنیم. در روش پیشنهادی از کابلهای پیش تنیده جهت دوختن پایه در ارتفاع و نیز اعمال تنش خودمختاری به پایه استفاده کرده ایم. این روش با اعمال میزان قابل قبولی تنش فشاری اولیه در پایه و نیز به کارگیری کابل در حین اعمال بار جانبی، مانع از ایجاد ترک در ناحیه کششی و نیز عملکرد مناسب تر پایه پس از آغاز ترک کششی در بتن می گردد. مطالعات ما بر روی مدل اجزا محدود سه بعدی پایه، حاکی از بهبود قابل قبول باربری جانبی پایه و نیز تغییر رفتار ترد پایه به رفتار شکل پذیر است. در این پایان نامه به بررسی نحوه عملکرد و میزان بهبود حاصل از تکنیک بهسازی پیشنهادی بر روی مدل های سه بعدی اجزا محدود از پایه خواهیم پرداخت.

تا کنون انواع مختلفی از سیستم های سازه ای مقاوم در برابر زلزله مورد استفاده قرار گرفته است. سیستم های مرسوم مقاوم در برابر زلزله مانند مهاربندهای هم محور، مهاربندهای خارج از محور و قاب های همگرای ویژه تحت بار فشاری دچارکمانش می شوند و رفتار سیکلی نامتقارنی دارند.برای رفع مشکل کمانش مهاربندها در فشار، محققین سیستم جدیدی به نام سیستم قاب مهاربندی کمانش تاب را ارائه دادند . با وجود رفع مشکل کمانش تحت بار فشاری و رفتار چرخه ای متقارن در سیستم مهاربندی کمانش تاب، هنوز این سیستم دارای مشکلاتی از جمله سختی کم پس از تسلیم هسته فولادی و تغییر شکل های ماندگار در نواحی بحرانی قاب می باشد. در این تحقیق کاهش طول قسمت تسلیم شونده مهاربند brb جهت جلوگیری از تغییر شکل های ماندگار قابل توجه، و افزایش سختی جانبی مورد توجه قرار گرفته است. به منظور بررسی تغییر شکل های ماندگار قاب در نواحی بحرانی، هفت قاب brbf در نرم افزار abaqus مدلسازی شد. در هر یک از این قاب ها نسبت طول تسلیم شونده به طول کل مهاربند تغییر یافته است. این قاب ها تحت پروتکل بارگذاری چرخه-ای aisc برای brbfها قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با کاهش طول قسمت تسلیم شونده هسته فولادی، تغییر شکل های ماندگار نواحی بحرانی قاب کاهش پیدا می کنند و نسبت طول تسلیم شونده هسته فولادی به طول کل مهاربند 35/0 تا 45/0 نسبت مناسبی برای کاهش تغییر شکلهای ماندگار قاب و هسته فولادی مهاربند می باشد. با کاهش طول قسمت تسلیم شونده هسته فولادی مشکل سختی کم پس از تسلیم مهاربندهای brb مرسوم برطرف می شود. استفاده از قطعه تیر در خارج از ناحیه اتصال، یکی دیگر از روش های کاهش تغییر شکل های ماندگار قاب است. در این تحقیق یک قاب brbf به این روش مدلسازی شده است و تغییر شکل های ماندگار قاب گیردار با این قاب مقایسه شده اند. نتایج این مقایسه نشان می دهد استفاده از قطعه تیر در ناحیه اتصال تیر به ستون نیز کرنش های پلاستیک قاب brbfرا به حداقل می رساند.

دیوارهای برشی فولادی (ssw) برای تحمل نیروهای جانبی زلزله و باد در ساختمانها ، بویژه در ساختمانهای بلند در سه دهه اخیر مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . این پدیده نوین که در جهان به سرعت رو به گسترش می باشد در ساخت ساختمانهای جدید و همچنین تقویت ساختمانهای موجود بخصوص در کشورهای زلزله خیزی همچون آمریکا و ژاپن به کار گرفته شده است . استفاده از این سیستم جهت مقابله با نیروهای جانبی زلزله در مقایسه با قابهای فولادی ممان گیر تا حدود 50 % صرفه جویی در مصرف فولاد را در سازه ساختمانها بهمراه خواهد داشت . با توجه به این که کشور ما ایران نیز جزء کشورهای زلزله خیر با شدت لرزه ای بسیار بالا می باشد و همچنین با توجه به رو به گسترش بودن کشورمان و نیز لزوم مقاوم سازی سازه های قدیمی و حساس در این مقطع زمانی به نظر می رسد استفاده از دیوارهای برشی فولادی راهگشای بسیاری از مشکلات سازه ای باشد. در این پژوهش با مدل کردن 28 پانل دیوار برشی فولادی یک طبقه و یک دهانه با پارامترهای تاثیر گذار مختلف همچون ضخامت ورق فولادی ، ابعاد پانل ، مساحت ستون و تیر پانل در نرم افزار المان محدود abaqus و مقایسه انفرادی و گروهی نتایج حاصل از آنالیز این مدل ها ، تاثیر این عوامل در رفتار دیوار برشی فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. در انتها با توجه به نتایج و تحلیل های انجام شده می توان گفت : هرچه عرض دهانه دیوار برشی فولادی افزایش پیدا می کند برای یک جابجایی مشخص به مقدار نیروی برشی بیشتری نیاز می باشد. افزایش عرض پانل به عنوان سومین گزینه بهینه جهت رسیدن به مقاومت برشی بیشتر توصیه می گردد. کاهش ارتفاع دهانه دیوار برشی فولادی باعث افزایش مقاومت برشی پانل می شود . کاهش ارتفاع پانل در صورت نداشتن محدودیت های طراحی به عنوان بهینه ترین گزینه جهت رسیدن به مقاومت برشی بیشتر پیشنهاد می گردد زیرا با این عمل هم در وزن ساختمان کاهش داریم و هم باعث صرفه اقتصادی می گردیم. اگر ضخامت ورق دیوار برشی فولادی افزایش پیدا کند سختی پانل افزایش می یابد که این امر باعث افزایش نیروی برشی پانل می گردد و همچنین حداکثرجابجایی پانل قبل از کمانش ورق فولادی افزایش می یابد. این تغییر به عنوان دومین روش جهت رسیدن به مقاومت بیشتر با توجه یه صرفه جویی اقتصادی پیشنهاد می گردد . در ضمن به نظر می رسد این تغییر از نظر طراحی چندان مشکل ساز نشود. هرچه سطح مقطع ستون های دیوار برشی فولادی افزایش پیدا کند مقاومت برشی مقدار بسیار ناچیزی افزایش می یابد و چون این افزایش سطح مقطع باعث افزایش زیاد وزن دیوار می شود این گزینه به عنوان آخرین گزینه جهت افزایش مقاومت برشی پانل می باشد. به نظر می رسد در طراحی فقط باید ستون طوری طراحی شوند که نیروی فشاری ناشی از وزن را تحمل کنند. افزایش سطح مقطع تیر در دیوار برشی فولادی نیز تاثیر چندانی در افزایش مقاومت برشی پانل ندارد ولی چون این تغییر ، باعث افزایش وزن کمتری نسبت به حالت تغییر سطح مقطع ستون ها می شود به عنوان گزینه چهارم از نظر صرفه اقتصادی پیشنهاد می گردد . به نظر می رسد بهینه ترین مقدار برای سطح مقطع تیر در دیوار برشی فولادی مقداری برابر با سطح مقطع ستون می باشد.

هدف از این تحقیق معرفی یک میراگر اصطکاکی جدید با هزین? ساخت و نصب کم و کارایی بالا می باشد. این میراگر اصطکاکی از قطعات نیمرخ های معمول فولادی و لنت های ترمز ساخته شده است. این وسیل? اصطکاکی، انرژی ارتعاشی را به کمک اصطکاک ناشی از لغزش لنت های ترمز روی سطوح فولادی مستهلک می کند و منحنی های هیسترزیس پایداری را می سازد. کارایی این میراگر اصطکاکی بوسیل? آنالیز عددی و شبیه سازی هایی مورد ارزیابی قرار گرفته است و با داده های آزمایشگاهی از سایر تحقیقات قیاس و کالیبره شده اند. علاوه بر این در این تحقیق سعی شده است که از دیدگاه انرژی به مقایسه تحلیل ها پرداخته و نتایجی از این دیدگاه نیز ارائه شود. طی این مطالعات مشاهده شد که میراگر طراحی شده دارای ظرفیت بالای جذب انرژی دینامیکی تحمیل شده می باشد و می تواند در صد بالایی از انرژی لرزه ای (حدود 95 درصد) را به صورت گرما تلف کند. عملکرد استهلاکی این میراگر در یک قاب پنج طبق? فولادی با اتصالات گیردار نیز تحت شبیه سازی زلزله نیز مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیزهای غیرخطی نشان داد که در صورت انتخاب نیروی مناسب لغزش برای میراگر اصطکاکی، تغییر مکان جانبی قاب با نصب این وسایل تا 90 درصد کاهش می یابد، همچنین برش پایه نیز در اثر استهلاک نیروهای جانبی به سازه تا 45 درصد در اثر نصب میراگر کاهش می یابد. همچنین مشاهده گردید که قاب در زلزله های شدید به صورت خطی رفتار می کند و هیچگونه مفصل پلاستیک در ستون ها و عناصر سازه ای دیگر بوجود نیامد. بنابراین میراگر اصطکاکی ارایه شده توانایی ویژه ای در اتلاف انرژی ارتعاشی یک سازه تحت نیروهای زلزله دارد و با ساخت آسان و ارزان قابل استفاده در انواع سازه های متعارف می باشد.

بسیاری از ساختمان های فولادی موجود در کشور به دلایلی همچون عدم کفایت طراحی و یا اجرا در مقابل زلزله بسیار آسیب پذیر بوده و نیاز به بهسازی لرزه ای دارند. یکی از عواملی که در ارائه روش مناسب بهسازی این نوع ساختمان ها باید مدنظر قرار گیرد استفاده بیشینه، از ظرفیت موجود اعضا می باشد، در غیر اینصورت حجم عملیات بهسازی و هزینه های مربوط، بسیار گزاف شده و به لحاظ اقتصادی توجیه ناپذیر خواهد گردید. از جمله روشهای موثر بهسازی لرزه ای جهت استفاده بهینه از ظرفیت باربری اعضای موجود، استفاده از روشهای کنترل غیر فعال می باشد. این روشها با کاهش نیاز لرزه ای و افزایش شکل پذیری میزان آسیب پذیری سازه را در برابر زلزله کاهش می دهند. عمده روش های کنترل هزینه بر بوده و اجرای آن نیاز به فناوری پیشرفته دارد. یکی از روشهایی که علی رغم بازدهی زیاد در بهبود عملکرد لرزه ای، اجرای آن آسان بوده و به لحاظ اقتصادی نیز مناسب می باشد، استفاده از سیستم مهاربندی زانویی 1 می باشد . این سیستم تحت زمین لرزه های شدید جذب انرژی را در طی تسلیم خمشی المان زانویی تامین میکند و به این ترتیب انرژی زلزله را مستهلک می نمایند و سایر عناصر سازه الاستیک باقی می مانند. سختی جانبی نیز توسط مهاربند قطری بدست می آید. در این پروژه رفتار لرزه ای سیستم بادبندی زانویی در قابهای خمشی با ارتفاع و دهانه های مختلف بهسازی شده توسط این سیستم بر اساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای مورد بررسی و مقایسه قرار میگیرد. در این مطالعه آنالیز استاتیکی غیر خطی برای قابهایی با تعداد طبقات 3 , 5 , 8 با دهانه های 4 , 5 , 6 , متر انجام میشود و در پایان با استفاده از نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی رفتار لرزه ای مدلهای مختلف مورد مقایسه قرار می گیرد. در این پایان نامه قابهای خمشی فولادی با تعداد طبقات و طول دهانه های متفاوت که بر اساس آیین نامه 2800 ویرایش سوم طراحی شده اند، با استفاده از سیستم مهاربند زانویی به نحوی بهسازی شده اند که معیارهای دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران و آیین نامه fema2 – 356 را برآورده سازند. سپس به بررسی نتایج بین مدلهای مختلف می پردازیم.

در این تحقیق کنترل ارتعاشات مخازن ذخیره مایع جداسازی شده بررسی می شود.یکی از روشهای محافظت مخازن در برابر زلزله ،جداسازی پایه می باشد. البته تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در صورت استفاده از این روش به دلیل وقوع تغییرشکل های بزرگ در پایه ، ارتفاع تلاطم مایع افزایش می یابد. ومخزن بعلت تلاطم شدید مایع دچار آسیب دیدگی می شود. مخزن کوتاه ومخزن با ارتفاع متوسط در نرم افزار abaqus مدل شدند وبا شرایط مختلف پایه تحت تحریک زلزله مورد تحلیل قرار گرفتند. تا ثیر پارامترهای جداساز ( سختی و میرایی ) را برپاسخ لرزه ای مخزن شامل نیروی برشی پایه ،تغییرمکان پایه ،ارتفاع تلاطم مایع، تغییرشکل شعاعی بدنه مخزن و تنش بدنه مخزن بررسی شد. در ادامه میراگر ویسکوز به سیستم جداساز نوع لاستیکی- سربی (lrb) اضافه شد و تاثیر میراگر ویسکوز بر پاسخ لرزه ای مخزن جداسازی شده بررسی شد. براساس نتایج با جداسازی لرزه ای تنش های بدنه، نیروی برشی پایه و تغییر شکل بدنه به مقدار قابل توجهی کاهش مییابد ولی اگر میرایی جداساز کم باشد، تغییر مکان پایه و ارتفاع تلاطم افزایش می یابد، با افزایش سختی جداساز تغییرمکان پایه کاهش می یابد ولی نیروی برشی پایه ، تنش بدنه مخزن و ارتفاع تلاطم مایع افزایش می یابد، ، ازاینرو روش بهتر برای کنترل تغییرمکان پایه افزودن حدود 10تا 15 درصد میرایی ویسکوز به سیستم است که با این روش علاوه بر تغییرمکان پایه ،ارتفاع تلاطم حدود 10 تا 17 درصد کاهش میابد ودیگر پارامترهای نیز بمقدار 2تا 13 درصدکاهش می یابند.

قابهای خمشی بعنوان یکی از رایج ترین سیستم های مقاوم جانبی، انعطاف پذیری مناسبی در برابر طرح های معماری دارند. شکل پذیری و استهلاک انرژی مناسب و تعدیل نیروهای کششی و فشاری سنگین به شالوده از دیگر مزایای این سیستم محسوب می شود. اما این قابها هنگام وقوع زلزله های شدید متحمل جابجایی های زیادی می شوند. لذا لازمست محدودیت هایی بر دریفت طبقات که مسبب اصلی بروز مشکلاتی نظیر شکست ترد یا شکل پذیر اتصالات است، در نظر گرفته شود. مهاربند کمانش تاب سیستم ثبت شده مبتکرانه ایست که در آن از کمانش مهاربند تحت بار فشاری جلوگیری می شود. بدین ترتیب امکان اینکه مهاربند در فشار نیز همچون کشش به تسلیم برسد فراهم می شود. پیامد این مسئله ایجاد رفتار هیسترزیس پایدار بدون افت مقاومت وسختی و حصول ظرفیت بالای استهلاک انرژی است. بکارگیری این مهاربندها سبب می شود المانهای اصلی سازه در حین وقوع زلزله در محدوده الاستیک باقی بمانند و آسیب در مهاربندها متمرکز شود. علاوه بر این از ایجاد نیروی نامتعادل عمودی بزرگ در تیر در پیکر بندیهای با مهاربند شورن جلوگیری می گردد. در این پژوهش، 9 قاب خمشی متوسط فولادی که به دلیل سختی جانبی ناکافی، محدودیت دریفت طبقات مجاز آیین نامه ای را ارضاء نمی کنند و همچنین پاسخگوی سطح عملکرد ایمنی جانی تحت زلزله مبنای طرح نیستند، توسط مهاربندهای کمانش تاب مقاوم سازی می شوند. ارزیابی عملکرد سازه ها با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی و توسط نرم افزار perform 3d صورت می گیرد. پارامترهای متغیر در این تحقیق، طول دهانه و تعداد طبقات قابها در نظر گرفته شده است. نتایج بهسازی انجام شده حاکی از این است که بازده فرایند بهسازی از جهت کاهش دریفت طبقات، در سازه های بلند مرتبه بیشتر است. از سوی دیگر درصد افزایش برش پایه ضمن فرایند بهسازی، در سازه های بلند مرتبه مقدار کمتری دارد. مقاوم سازی سازه ها باعث می شود بخشی از نیروی برشی در هر طبقه توسط مهاربندها تحمل شود. درصد کاهش برش ستونها در طبقه اول قاب، با افزایش تعداد طبقات قاب ها دچار افزایش می شود. اما بطور کلی نمی توان اظهار نظری در خصوص مناسب تر بودن فرایند بهسازی انجام شده برای یک طول دهانه خاص نمود؛ با این وجود کاهش دریفت طبقات در سازه های هم طبقه با طول دهانه های متفاوت بسیار نزدیک به هم می باشد.

یکی از متداولترین روش های تضعیف مقطع تیر، ایجاد سوراخ در جان تیر در نزدیکی محل اتصال تیر به ستون می باشد. به منظور بررسی رفتار لرزه ای اتصالات خمشی با ایجاد گشایش در جان تیر مدل های مختلفی ایجاد شدند و تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفتند. پارامتر های اساسی در ایجاد گشایش در جان تیر با یکدیگر متفاوت می باشند. این پارامتر ها عبارتند از نسبت قطر سوراخ به عمق تیر و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون. در این مدل ها بررسی شد که سوراخ نمودن جان تیر چه تاثیری بر بهبود رفتار لرزه ای اتصالات خمشی دارد و تاثیر اندازه سوراخ و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون بر توزیع تنش و کرنش مورد تحقیق قرار گرفت. همچنین تاثیر این دو پارامتر بر رفتار چشمه اتصال بررسی شد. ازآنجاییکه اتصالات خمشی بر اساس معیار های مقاومت و سختی و شکل پذیری دسته بندی می شوند، تاثیر اندازه سوراخ و فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون بر مقاومت و سختی و شکل پذیری مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که که انرژی لرزه ای از طریق تغییر شکل موضعی در گشایش در جان تیر مستهلک می شود و بدین ترتیب با ایجاد مفصل پلاستیک در تیر باعث بروز رفتار شکل پذیری در سازه می شود و مانع از تجاوز تنش ها و کرنش ها از حد مجاز می گردد. همچنین این اتصال قابلیت استفاده در قاب های خمشی ویژه را داراست و اتصالی کاملا مقاوم است. همچنین با افزایش نسبت قطر سوراخ به عمق تیر از حداکثر لنگر قابل تحمل توسط اتصال کاسته می شود و تغییر در فاصله مرکز سوراخ از وجه ستون تاثیر چندانی بر حداکثر لنگر قابل تحمل توسط اتصال ایجاد نمی کند. همچنین با افزایش نسبت قطر سوراخ به عمق تیر، چشمه اتصال الاستیک می گردد.

با توجه به اینکه آزمایش های صورت پذیرفته به منظور بررسی صلاحیت بکارگیری اتصالات ممان بر با ورق روسری و زیرسری، با مقاطعی با ارتفاع تیر محدود انجام شده است و محدوده وسیعی از ارتفاع مقطع تیر به علت هزینه بر بودن آزمایشات صورت نگرفته است، ممکن است که اتصالات با عمق تیر بسیار زیاد و یا بسیار کم، رفتار مناسبی در مناطق با لرزه خیزی بالا از خود نشان ندهند .بنابراین در این پایان نامه تاثیر ارتفاع تیر بر روی صلبیت اتصال با صفحه پوششی و نیز اتصال با صفحه روسری و زیر سری مورد بررسی قرار گرفته است . در ادامه به بررسی تاثیر ارتفاع تیر و تاثیر افزایش طول ورق روسری و زیر سری بر روی اندیس پارگی تحت بارگذاری چرخه ای پرداخته می گردد . با توجه به محدودیت ها و معایب اندیس پارگی که در گذشته مورد استفاده قرار می گرفته است ، روشی به منظور بررسی اندیس پارگی تحت بارهای سیکلی با استفاده از برنامه نویسی تحت زبان intel visual fortran compiler و linkکردن آن با نرم افزار abaqus ارائه گردیده است . در این تحقیق تمامی مدل ها توسط نرم افزار اجزاء محدود abaqus با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی مصالح تحلیل شده اند. با توجه به نتایج محاسبات عددی مشخص گردید که صلبیت و شکل پذیری هر دو اتصال با افزایش ارتفاع تیر کاهش و مقاومت اتصال افزایش می یابد .اتصال cover plate در مقایسه با اتصال flange plate دارای صلبیت کمتری می باشد . همچنین افزایش طول صفحه فوقانی و تحتانی باعث افزایش چرخش لولای پلاستیک و نیز کاهش شکل پذیری و افزایش اندیس پارگی می شود . افزایش ارتفاع تیر نیز باعث افزایش اندیس پارگی می گردد.

با توجه به خواص بتن و رفتار بتن مسلح تحت بارهای لرزه ای، سازه های بتن مسلح رفتار لرزه ای مناسبی از خود نشان نمی دهند. این نوع سازه ها شکل پذیر کم و استهلاک انرژی پایینی دارند و حلقه های هیسترزیس این سازه ها باریک شدگی شدیدی دارند. هدف از انجام این تحقیق کمک به بهبود رفتار لرزه ای این نوع سازه ها و افزایش ظرفیت استهلاک انرژی در آنها می باشد. در این تحقیق از میراگر جاری شونده پانل برشی برای این منظور استفاده شده است. علت انتخاب این میراگر عملکرد خوب آن در آزمایشات صورت گرفته در سالهای اخیر و در عین حال سادگی ساخت و قیمت مناسب این قطعه می باشد. این تحقیق بر پایه تحلیل های عددی و با استفاده از نرم افزارهای abaqus و ls-dyna انجام شده است. این تحلیل ها شامل تحلیل پوش آور و بارگذاری تغییر مکان چرخه-ای می باشد. نتایج تحلیل و مطالعه نشان می دهد افزودن پانل برشی به قاب بتن مسلح رفتار این سازه را بطور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد. نمودارها ومنحنی های بدست آمده از تحلیل ها نشان می دهد شکل پذیری سازه و ظرفیت استهلاک انرژی در این سازه افزایش یافته و باریک شدگی در منحنی هیسترزیس آنها کاهش نشان می دهد.

تلاطم مایع، نوسانات فرکانس پایین سطح آزاد مایع می باشد. پاسخ دینامیکی سازه نگهدارنده مایع، می-تواند به میزان قابل توجهی تحت تاثیر این نوسانات باشد، و اندرکنش با حرکت مایع به واکنش های متفاوتی منجر شود. هدف اصلی این تحقیق مشارکت در بیان دانشی برای پیش بینی و کنترل این پدیده مهم می باشد. برای این منظور، یک مدل عددی با استفاده از نرم افزارabaqus برای پیش بینی این پدیده ساخته شده است. در کنار مدل عددی، مطالعات آزمایشگاهی برای سنجش دقت مدل سازی انجام شده است. به علاوه، در این تحقیق کارایی موج گیر جدید درکاهش تلاطم مایع درون مخازن استوانه ای فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود استفاده گسترده از موج گیر در مخازن متحرک مایعات به خصوص در فضاپیماها، توانایی موج گیر در کاهش اثرات تلاطم مایع مخازن ذخیره سازی مورد سوال است. در این تحقیق اثر نصب موج گیر افقی و لبه عمودی اضافه شده بر تلاطم مایع مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج نشان می دهدکه استفاده از موج گیر افقی به همراه تیغه عمودی باعث کاهش 60 درصدی تلاطم مایع می شود. با نصب موج گیر بر روی مخازن، تنش های فون میسز نیز به طور قابل توجهی کاهش می یابد. با توجه به مطالعات انجام شده این کاهش به حدود 72 درصد می رسد.

چکیده: آلیاژهای حافظه دار، به عنوان گروهی از جامدات، دارای خواصی منحصر به فرد نسبت به دیگر مواد معمول استفاده شده در زمینه ی مهندسی می باشند. این آلیاژها به سبب وقوع تبدیل فاز در ساختار کریستالی، قادر به بازگشت شکل اولیه ی خود در تغییر شکل های بزرگ می باشد. این توانایی در ریز ساختار ماده، دو خاصیت اصلی آلیاژهای حافظه دار، یعنی اثر فوق الاستیک (سوپر الاستیسیته) و اثر حافظه داری را به دنبال دارد. آلیاژهای حافظه دار، با داشتن این خواص منحصر به فرد می تواند کاربردهای جدیدی را در زمینه های علمی مختلف مانند پزشکی، صنعتی، هوا فضا، مهندسی و... داشته باشد. تحقیقات عددی و آزمایشگاهی برای توسعه ی کاربردهای مواد حافظه دار در وسایل کنترل سازه ها به منظور بهبود پاسخ دینامیکی ساختمان ها و پل های تحت بار زلزله، در حال انجام است. در این پایان نامه،با توجه به محدودیتهای کاربردی وقیمت بالای الیاژهای حافظه دار شکلی , به جای استفاده به عنوان اعضای اصلی سیستم های باربر جانبی , به عنوان اعضای سیستم ثانویه بازگرداننده (re-centering device ) استفاده شده است و در نهایت عملکرد لرزه ای قاب های خمشی مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار فوق الاستیک، بررسی شده است. به منظور تحقیق امکان استفاده از این آلیاژها و موثر بودن آن ها نسبت به دیگر سیستم های مهاربندی، پاسخ دینامیکی قاب خمشی مهاربندی شده با آلیاژ حافظه دار، با پاسخ دینامیکی قاب خمشی مهاربندی شده با مهاربندی های فولادی مقایسه شده است. تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی، به منظور بررسی عملکرد لرزه ای قاب ها با مهاربندی از جنس آلیاژ حافظه دار, بر قاب3 ,5,7,9,11,15 طبقه با مهاربندی به شکل قطری، انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده، امکان استفاده از این آلیاژها به عنوان سیستم های مهاربندی به منظور بهبود پاسخ لرزه ای سازه ها را موثر نشان داده اند. نتایج این مطالعه ی تحلیلی نشان داده است که آلیاژهای حافظه دار می توانند بطور موثر در مقاوم سازی و طراحی لرزه ای سازه ها به کار روند. مهاربندی های بر پایه آلیاژ حافظه دار می توانند به منظور به حداقل رساندن تلفات ناشی از خرابی های سازه ای پس از وقوع زلزله بکار روند. برخی از قابلیت های آلیاژ حافظه دار، از جمله برگردانندگی شکل و داشتن خاصیت سخت شدگی کرنش، این آلیاژها را برای استفاده در زمینه ی کاهش پاسخ و ارتعاش مطلوب نشان داده است. با توجه به نتایج، کاربرد آلیاژهای حافظه دار در مهاربند، باعث کاهش در تغییر مکان ماندگار سقف و بیشینه تغییر مکان نسبی بین طبقات گردیده است. کلمات کلیدی: رفتار لرزه ای، سیستم جذب انرژی، قاب فولادی مهاربندی شده، مهاربند الیاژ حافظه دار شکلی لزوم تحقیق انجام شده در این پایان نامه: قاب های خمشی فولادی، با داشتن تغییر مکان های بزرگ به هنگام وقوع زلزله، آسیب پذیر شناخته شده اند. به همین دلیل، الزامات خاص طراحی جهت محدود نمودن تغییر مکان های نسبی بین طبقات مورد نیاز می باشد و مشکلات ناشی از شکست ترد و نرم در اتصالات تیر به ستون کاهش یابد و در نتیجه از ایجاد خرابی در اجزاء غیر سازه ای پیشگیری شود. با در نظر داشتن موارد اقتصادی و عملی، مهندسان بیش از پیش، استفاده از قاب های فولادی با مهاربندهای هم مرکز به عنوان سیستم مقاوم در برابر بار جانبی را مورد بررسی قرار دادند. به هر حال، رخداد خرابی در قاب های فولادی با مهاربندهای همگرا پس از وقوع زلزله های پیشین از جمله، زلزله های mexico 1985، loma prieta 1989، northridge 1994 و kobe 1995، نشان دهنده ی لزوم توجه و بررسی بیشتر در ظرفیت تغییر شکل نهایی این دسته از سازه ها می باشد. دلایل متعددی برای عملکرد ضعیف قاب های مهاربندی شده ارائه شده است. به عنوان مثال، مهاربندها اغلب شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی محدودی در بارگذاری های سیکلی دارند. جزئیات اتصالات، حاکی از رفتار ترد آنها می باشد. رفتار هیسترزیس مهاربند بسیار پیچیده گزارش شده است. رفتار نامتقارن در کشش و فشار و کاهش در مقاومت مهاربندها تحت بارهای سیکلی فشاری با ورود به ناحیه غیرالاستیک را می توان مشاهده کرد. این رفتار پیچیده به دلیلی تفاوت های اساسی بین توزیع نیروهای داخلی و تغییر شکل های در نظر گرفته شده با استفاده از روش های طراحی قدیمی (بر اساس رفتار الاستیک مدل ها و روند ایده آل تحلیلی غیرخطی ) ایجاد می شود. همچنین لازم به ذکر است که وقوع کمانش در مهاربند هم می تواند سبب خرابی عمده در المان های غیر سازه ای مجاور شود. با در نظر داشتن این معایب و رخدادها، الزامات طراحی لرزه ای برای قاب های مهاربندی شده، در دهه ی 1990 دچار تغییر شد و از آن پس قاب های با مهاربندهای همگرای ویژه معرفی شدند. تحقیقات گسترده ای برای بهبود عملکرد قاب های با مهاربندهای همگرا آغاز شد. شکل ها و ترکیبات جدید سازه ای با استفاده از مهاربندهای ویژه شامل استفاده از کنش مرکب، تسلیم شدگی متالیک، مواد با عملکرد بالا، میرایی میسکوز و اصطکاکی را می توان در این مورد نام برد [1]. علیرغم بهبود عملکرد قاب های با مهاربندهای ویژه نسبت به مهاربندهای معمولی، تحقیقات برای جستجوی قاب های با مهاربندهای همگرایی که از نظر اقتصادی و اجرا برتر باشند در حال انجام است [2]. قاب های با مهاربندهای کمانش تاب از نتایج این تحقیقات می باشد. این قاب ها رفتار هیسترزیس پایدار دارند و برخلاف مهاربندهای معمولی، به دلیل رخ ندادن کمانش، دارای ظرفیت شکل پذیری بالایی می باشند [3]. نتایج مقایسه ی عملکرد قاب ها در چندین مورد، موثر بودن بادبندهای کمانش تاب را نسبت به بادبندهای معمولی نشان داده است 1] 4 ,]. به هر حال، تغییر مکان و تغییر مکان نسبی ماندگار زیاد، می تواند عامل محدود کننده ی کاربرد و پذیرفتن مهاربندهای کمانش تاب باشد، زیرا به دلیل وقوع تغییر مکان های بزرگ و برجای ماندن بخش زیادی از تغییر شکل ها در قاب با مهاربندهای کمانش ناپذیر، نیاز به تعمیرات خاص پس از وقوع زلزله ضروری می باشد. هدف تحقیق و نحوه ی انجام آن: از آنجا که رفتار غیرالاستیک قاب های خمشی مهاربندی شده در برابر بارهای جانبی تا حدودی وابسته به رفتار اعضای مهاربندی است، یکی از راه های جایگزین موارد ذکر شده ی قبلی، استفاده از آلیاژهای حافظه دار در سیستم های مهاربندی می باشد. در نتیجه ی خاصیت بازگردانندگی شکل ، تغییر مکان نسبی بین طبقات و تغییر مکان ماندگار (پسماند) در سازه، پس از وقوع زلزله کاهش می یابد. با توجه به تحقیقات موجود در مورد کاربرد مواد حافظه دار در مهندسی سازه و زلزله، نیاز به انجام تحقیقات آزمایشگاهی و همچنین عددی و تحلیلی مشاهده می شود. در این پایان نامه سعی شده است، با انجام مطالعه ای تحلیلی، عملکرد لرزه ای سازه ی قابی خمشی مهاربندی شده با آلیاژ حافظه دار نسبت به سازه ی خمشی با مهاربندی فولادی مقایسه و بررسی شود. بعد از انجام تحلیل های دینامیکی متعدد بر روی سازه ی قابی با سیستم مهاربندی قطری با خواص و مشخصه های متفاوت، امکان، مزایا و حتی معایب استفاده از مواد حافظه دار در مهاربندی قاب های فولادی، با مقایسه ی مقادیر تغییر مکان ماندگار و تغییر مکان نسبی بیشینه بین طبقات بین دو حالت قاب با مهاربند بر پایه آلیاژ حافظه دار و قاب با مهاربند فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. برای انجام تحقیق و دست یافتن به نتایج مورد نظر، ساختمانی با هندسه ی مشخص در نظر گرفته می شود. این ساختمان دارای پلانی با ابعاد m24×m24 و با چهار دهانه در هر جهت و طبقات با ارتفاع m2/3 می باشد. تعداد طبقات مورد بررسی، 3,5,7,9,11,15 طبقه می باشد. محل قرارگیری مهاربندها در دو دهانه ی میانی در نظر گرفته شده است. شکل مهاربندی از نوع قطری استفاده شده است. بارهای ثقلی مرده و زنده و نیز بارهای جانبی بر اساس مقررات ملی ساختمان (مبحث ششم) و استاندارد 2800 تعیین شده است. قاب ها با نرم افزار sap2000 تحلیل استاتیکی و طراحی شده اند. بعد از طراحی سازه هر یک از سازه ها در نرم افزار opensees مدل شده اند. با استفاده از چند رکورد اصلاح شده، مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی (تاریخچه زمانی) قرار گرفته اند. مدل رفتاری مورد استفاده برای مواد حافظه دار، قبل از استفاده مورد بررسی قرار گرفته اند و در چند حالت مختلف صحت مدل رفتاری تحقیق شده و بعد از مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و عددی تایید شده ی قبلی، درستی و دقت کافی مدل رفتاری استفاده شده به اثبات رسیده است (کالیبره کردن مدل). پس از انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی، مقایسه نتایج، بخصوص مقایسه ی مقادیر تغییر مکان نسبی بین طبقات و تغییر مکان ماندگار بر سازه، امکان استفاده و موثر بودن استفاده از آلیاژهای حافظه دار را در سیستم های مهاربندی، به منظور کاهش تغییر مکان نسبی و تغییر مکان ماندگار بر سازه نشان داده شده است. هدف این پایان نامه , مطالعه و بررسی امکان و موثر بودن استفاده از این آلیاژ در قاب های خمشی مهاربندی شده فولادی به منظور کاهش پاسخ دینامیکی سازه ها و حفاظت سازه ها می باشد.

این پایان نامه به بررسی پاسخ های سازه ای عرشه پل تحت سیستم کنترلی نیمه فعال می پردازد. در این تحقیق با بکارگیری مدل دینامیکی bouc-wen برای رفتار میراگر mr و الگوریتم کنترل نیمه فعال clipped optimal که جهت محاسبه نیروی کنترل بهینه در آن، از روش کنترل بهینه خطی استفاده شده است، سازه پل کابلی کارون 4 تحت اثر تحریکات زلزله متفاوت بررسی گردید. با انجام مطالعات عددی روی سازه مورد نظر در حضور میراگر mr ملاحظه گردید که سیستم کنترلی نیمه فعال با الگوریتم مورد نظر توانایی مناسبی در کاهش پاسخ های سازه ای اعم از جابه جایی، سرعت، شتاب و انرژی کل سازه داشته است.

هدف اساسی پایان نامه:در این پایان نامه تحلیل پوش آور مودال پل های پیچیده خرپایی با استفاده از اعضای المان قوسی پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل پوش آور مودال سازه مذکور که حجیم می باشد با مزیت کاهش زمان مدلسازی،کاهش زمان تحلیل و همچنین سهولت در مدلسازی قوس هایی خرپایی پیچیده، روشی نوین جهت شبیه سازی قوس خرپایی به اعضای پیوسته معرفی گردیده است. همچنین از تحلیل پوش آور مودال به عنوان تحلیلی جایگزین برای تحلیلی دینامیکی به عنوان تحلیلی سریعتر و با دقت مناسب نسبت به تحلیل دینامیکی استفاده شده است. پیکره خرپای پیچیده به وسیله اعضای پیوسته به یک تیر قوسی ساده دو سر گیردار تبدیل شده است و ماتریس سختی یک جزء محدود جهت بررسی رفتار پوش آور مودال بیرون از تیر شبیه سازی شده قوسی جایگزین فرمولیزه گردیده است. اثرات نیروی اینرسی و نیروی برشی عرضی در بررسی رفتار بیرون از صفحه تیر قوسی ملحوظ گردیده و همچنین فرمولاسیون صورت گرفته قابلیت آنالیز تیر قوسی تیمشنکو چند دهانه را نیز دارا می باشد. به منظور دقت سنجی و صحت سنجی تئوری صورت گرفته و همچنین شبیه سازی قوس خرپایی به اعضای پیوسته، به بررسی نتایج تحلیل پوش آور مودال سه تیر قوسی و سه قوس خرپایی انجام شده است و نتایج حاصله با نتایج خروجی نرم افزار sap2000-ver 14.2.4، مورد مقایسه قرار گرفته اند.

در این پایان نامه رفتار دینامیکی پل های قوسی افقی با استفاده از اعضای پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تحلیل دینامیکی سازه های حجیم با مزیت کاهش اتلاف وقت و کاهش زمان تحلیل و همچنین سهولت در مدل سازی پل قوسی افقی، روشی نوین جهت شبیه سازی پل قوسی به اعضای پیوسته ارائه شده است. پیکره پل قوسی به وسیله اعضای پیوسته به یک تیر قوسی ساده دو سر گیردار تبدیل شده و ماتریس سختی یک جزء محدود جهت بررسی رفتار دینامیکی خارج از صفحه تیر قوسی فرموله شده است. اثرات نیروهای اینرسی خمشی و پیچشی و نیروی برشی عرضی در بررسی رفتار خارج از صفحه تیر قوسی لحاظ شده اند و فرمولاسیون صورت گرفته قابلیت آنالیز تیر قوسی تیمشنکو چند دهانه را دارا می باشد. به منظور صحت سنجی تئوری صورت گرفته و همچنین شبیه سازی پل قوسی به اعضای پیوسته، به بررسی نتایج تحلیل دینامیکی دو پل قوسی تحت اثر حرکت یک وسیله نقله اما در سه حالت مختلف از سرعت پرداخته ایم و نتایج حاصله با نتایج خروجی نرم افزار آباکوس، مورد مقایسه قرار داده ایم.