کاربرد دیوارهای برشی در ساخت و سازهای سازه های چند طبقه بتنی یکی از فناوریهای موجود ساختمانی در ایران می باشد . این روش که منجر به تولید سازه های با سیستم باربر دیوار برشی می گردد، با توجه به مطلوبیت های اجرایی ، اقتصادی و عملکرد مناسب در زلزله های گذشته در حال تبدیل به یکی از مطرح ترین گزینه های ساخت و ساز انبوه در مناطق مختلف جهان است. علیرغم گسترش ساخت و ساز با این روش در ایران و همچنین افزایش روزافزون ارتفاع در ساختمانهای بنا شده و با توجه به اینکه اکثر شهرهای ایران در مناطق لرزه خیز و نزدیک به گسل واقع شده اند . تا به حال تحقیقات معدودی جهت بررسی رفتار سیستمهای ساختمانی با دیوار برشی تحت نیروهای زلزله دور ونزدیک به گسل همچنین اثرات خروج از مرکزیت جرم در رفتار کلی سازه صورت گرفته است.در حال حاضر طراحی سیستمهای سازه ای با دیوار برشی ، متعارف شده اسست و در پاره ای از موارد برخی محدودیت های توصیه شده از جمله المان مرزی و محدودیتهای جزئیات بندی رعایت می شود ،اما که عدم توجه به آنها منجر به طراحی غیر اقتصادی و در پاره ای ازموارد غیرایمن می شود . در تحقیق حال حاضر ،پس از بررسی کلی مدل طراحی شده با دیوار برشی ، وضعیت عملکرد لرزه ای دیوار های برشی با کاربرد تحلیل استاتیکی غیر خطی و دینامیکی غیر خطی بر روی مدلهای ساخته شده با خروج از مرکزیت های مختلف مورد بررسی قرارگرفته است و میزان اعتبار فرضیات طراحی با استفاده از سطح عملکرد تعیین شده و جابجایی نسبی طبقات آنها سنجیده می شود.

خرابی های سازه ای و غیر سازه ای ایجاد شده در هنگام وقوع زمین لرزه ، اصولا به وسیله تغییر مکان های جانبی ایجاد می شوند . از این رو ، تخمین نیازهای جابجایی ، در طراحی مقاوم سازه ها براساس عملکرد در برابر زمین لرزه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است . به ویژه ، هنگامی که کنترل خرابی مهم ترین کمیت در نظر گرفته شده باشد. تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی یک مدل با جزییات ، شاید بهترین گزینه موجود برای تخمین نیاز جابجایی در سازه ها باشد ، اما این نوع تحلیل با پیچیدگی های بسیاری مانند انتخاب رکوردهای زلزله متناسب با شرایط محل ساخت روبرو می باشد. در بسیاری از موارد انجام این نوع تحلیل مقرون به صرفه نمی باشد . بنابراین ، نیاز به یک وسیله تحلیل ساده تر ، برای ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها بیش از پیش نمایان می گردد . در این رویکرد یک قاب چند طبقه ، با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی – پوش آور - به یک مدل ساختمان برشی معادل تبدیل می گردد . با استفاده از این مدل ساده ، می توان نیاز تغییر شکل سازه ها را تخمین زد. این مدل علی رغم مدل های برشی پیشین که فقط در ناحیه خطی رفتار می کردند ، قادراست اثر رفتار غیر خطی مصالح و همچنین اثر مودهای بالاتر در سازه ها را نیز منظور نماید. همچنین این نوع مدل معرفی شده می تواند به طور بسیار کارآمدی برای بهینه سازی سازه های مهار بندی شده برون محور بر اساس اصل تئوری تغییر شکل های یکنواخت مورد استفاده قرار بگیرد و استفاده از این روش بهینه سازی را سهل تر نماید. در تحقیق حاضر نشان داده شده است که مدل ساختمان برشی معرفی شده می تواند نیاز تغییر مکانی سازه ها را بر اثر وقوع زلزله با دقت مناسبی برآورد نماید.

در این پژوهش به بررسی رفتار دینامیکی برخی از تجهیزات ایستگاه های برق و همچنین المان های اتصال آنها به یکدیگر پرداخته شده است. تجهیزات تکیه گاه شینه (bus support) و سکسیونر (disconnect switch) kv 230 و همچنین المان های اتصال تسمه ای انعطاف پذیر s شکل (s-fsc) و شین? لغزند? بهبود یافته (bsc) مورد بررسی قرار گرفته اند. ابتدا روش های به دست آوردن سیستم یک درجه آزادی معادل با توابع شکل مختلف برای تجهیزات فوق بررسی شده و بهترین روش و بهترین تابع شکل انتخاب گردیده و سپس برخی از کاربردهای سیستم یک درجه آزادی معادل بررسی شده است. اندرکنش دینامیکی تجهیزات با المان های اتصال مختلف و همینطور ارزیابی آسیب پذیری تجهیزات و المان های اتصال از طریق توسع? منحنی های شکنندگی برخی از این کاربردها هستند که در این پژوهش بررسی شده اند. در انتها نیز تابع انتقال لرزه ای سیستم تجهیزات متصل شده، با بدست آوردن نسبت طیف فوری? شتابنگاشت های وارده به طیف فوری? شتاب نسبی وارد بر هر المان به دست آمده است. از میان چهار روش بررسی شده برای ایده آل سازی تجهیزات، یکی از روش ها در حوز? فرکانسی بهترین نتیجه را در بر دارند که نتایج این روش برای مراحل بعدی انجام این پژوهش ملاک عمل قرار گرفته اند. تقریباً تمامی توابع شکل در نظر گرفته شده دارای نتایج متغیر در هر روش هستند اما به طور کلی می توان تابع شکل ناشی از اعمال نیرو در نقط? اتصال دو تجهیز را به عنوان تابع شکل بهتر انتخاب نمود، هر چند که بایستی میزان خطاهای ایجاد شده ناشی از مدلسازی ی.د.آ. در کاربردها لحاظ گردند. اندرکنش دو تجهیز متصل به هم (در هر دو مدل ی.د.آ. معادل و سه بعدی) با المان اتصال bsc عموماً باعث کاهش پاسخ ها در تکیه گاه شینه و اکثراً باعث افزایش پاسخ ها در سکسیونر می شود. منحنی های شکنندگی نشان می دهند که المـان اتصال s-fsc احتمال بالاتری برای رسیدن به حالات حدی تغییرمکان در نظر گرفته شده دارد اما به لحاظ نیرویی المان اتصال bsc دارای احتمال های بالاتری است و آسیب پذیری این المان و تجهیزات متصل شده با آن در برابر زلزله بالاتر است. در تابع انتقال لرزه ای سیستم تجهیزات، میانگین نخستین فرکانس تشدید سیستم با المان اتصال s-fsc حدود hz 5.35 و با المان اتصال bsc در حدود hz 27.8 است.

اساس جداسازهای لرزه ای ایجاد انعطاف پذیری در تراز پایه می باشد، اما همان طور که می دانیم مولفه ی قائم زلزله نیز می تواند خساراتی بر سازه وارد کند پس با نگه داشتن سختی افقی و قائم جداسازها در حد مطلوب، می توان این خسارات را کاهش داد. با توجه به نیاز کشور برای استفاده از سیستم های ضدزلزله، بر آن شدیم تا به بررسی و مطالعه رفتار متداولترین آنها (جداسازهای لایه ای الاستومری) تحت بارهای قائم و افقی بپردازیم. از جمله مهمترین مشخصات جداسازهای لایه ای می توان به مقطع جداساز، شعاع جداساز، ضخامت لایه های لاستیکی و مشخصات مصالح مورد استفاده، اشاره کرد. برای دست یابی به این هدف و شناخت میزان تاثیر هر یک از این عوامل بر روی سختی افقی و قائم جداسازهای لایه ای، مدل های مختلفی با تغییر در شعاع جداساز، ضخامت و مدول برشی لایه های لاستیکی و همچنین بارهای قائم و افقی وارده، در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس ایجاد و مقایسه شده است. با استفاده از این نرم افزار و انجام تحلیل های بارافزون، مشخص شد که تمامی عوامل در نظر گرفته شده، با درجات مختلف بر روی سختی افقی و قائم جداسازهای لایه ای الاستومری تاثیر گذار بوده و با تغییر در هرکدام از این عوامل رفتار این جداسازها تحت بارهای قائم و افقی تغییر پیدا خواهد کرد.

درسالهای اخیر باتوجه به ارزش اقتصادی ساختمانهای موجود، سعی براین بوده است که پایداری ساختمانها از دید حداقل های لازم مورد بررسی قرار گرفته و در همین رابطه دستور العملهای مقاوم سازی تدوین شده اند . مبنای این دستورالعمل ها و آیین نامه ها تاکید در گسترش طراحی بر اساس عملکرد و بررسی رفتار سازه در محدوده غیر خطی می باشد. امروزه اعتقاد بر این است که تنها در نظر گرفتن سطح عملکرد مصونیت جانی و بررسی رفتار سازه در محدوده خطی برای طرح لرزه ای در نواحی فعال لرزه ای کافی نیست و باید به دنبال مسیری جهت پیش بینی رفتار واقعی سازه ها در محدوده غیر خطی بود.یکی از فاکتور های موثر جهت تکمیل منحنی رفتاری اعضای سازه در محدوده غیرخطی پارامتر های مدلسازی و معیار پذیرش می باشد. در این تحقیق قصد داریم تاثیر تغییر پارامتر های مدل سازی و معیار های پذیرش ستون ها را در عملکرد قاب های خمشی بتنی بررسی کنیم .مبنای این بحث آیین نامه fema 356 و تغییرات صورت گرفته در نسخه جدید و بروز شده آیین نامه asce 41-06 می باشد. بدین منظور 3 تیپ ساختمان 3 ،5 و10 طبقه با سیستم قاب خمشی در دو جهت با خروج از مرکزیت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا سازه های مورد نظر بر اساس استاندارد ???? و آیین نامه بتن ایران (آبا)تحلیل و طراحی شده اند. در مرحله ارزیابی عملکرد ساختمانها از روشهای تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی استفاده شده است. در تحلیلهای استاتیکی غیرخطی مقایسه ای بین پارامتر نیاز لرزه ای و پارامتر ظرفیت سازه صورت می گیرد و در تحلیلهای دینامیکی غیرخطی نیز، شتاب نگاشتها بر طیف طرح استاندارد ???? مقیاس گردیده اند. بطور کلی نتایج حاکی از این است که برای ساختمانهای مورد مطالعه، با تغییر پارامترهای مدلسازی، تاثیری در سطح عملکرد ارضا شده سازه ها صورت نمی گیرد، همچنین با افزایش خروج از مرکزیت ، سطح عملکرد ساختمان ها بسته به مشخصات سازه و محتوای فرکانسی شتاب نگاشت ها از قابلیت استفاده بی وقفه به سمت خرابی کامل پیش می رود.در خروجی نتایج جابجایی نسبی، با افزایش ارتفاع ساختمان ها میزان جابجایی نسبی تحت شرایط مختلف آیین نامه ای به هم نزدیک می گردند، همچنین با افزایش خروج از مرکزیت، جابجایی نسبی در لبه های نرم ساختمان نسبت به حالت بدون خروج از مرکزیت افزایش و در لبه های سخت آن ،کاهش می یابد.

با توجه به اینکه برخی از ساختمانهای بتن مسلح موجود مقاومت مناسبی در برابر بارهای لرزه ای ندارند، لازم است روشی مناسب و اقتصادی جهت مقاوم سازی این ساختمان ها به کار رود. یکی از روش های مناسب در این راستا استفاده از مهاربند برون محور(ebf) است. در این پایان نامه هدف بررسی رفتار این نوع مهاربند در تقویت قاب های بتن مسلح است. بدین منظور و برای یافتن نوعی مناسب از مهاربند برون محور با طول لینک مناسب که باعث دستیابی به خصوصیات مقاومتی و شکل پذیری بهتر سازه شود ابتدا در یک قاب یک دهانه، یک طبقه و به کمک نرم افزار perform 3d به بررسی اثر پنج نوع از مهاربندهای برون محور با لینک های افقی و قائم و طول لینک های متفاوت پرداخته شد. در ادامه با انتخاب مهاربند برون محور افقی از نوع v جدا که مقاومت و سختی قابل ملاحظه ای دارد، سازه های سه، پنج و ده طبقه ای را با این مهاربند مقاوم سازی نموده و تاثیر چیدمان های متفاوت مهاربند در آنها مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج تحلیل بکارگیری مهاربند ebf در تمامی سازه های مورد بررسی موجب افزایش مقاومت و سختی نسبت به سازه اولیه گردید، هر چند که این روند افزایشی با بلندتر شدن سازه سرعت کمتری گرفت. هم چنین در بخش پایانی ضریب رفتار قاب های یک دهانه، یک طبقه و هم چنین سازه های سه، پنج و ده طبقه بتن مسلح که با سیستم ebf مهاربندی شده اند، آورده شده است.

در این مطالعه با استفاده از مدل برشی اصلاح شده ای از قاب های خمشی و مهاربندی هم محور و برون محور 3 تا 7 طبقه تحت اثر 15 رکورد زلزله حوزه دور و 15 رکورد زلزله حوزه نزدیک، اثر پارامترهای مختلف نظیر رفتار غیرارتجاعی سازه، پریود عضو غیرسازه ای و سازه، نوع سیستم سازه ای، زلزله حوزه نزدیک و شدت زلزله بر بیشینه شتاب وارد بر اجزای غیر سازه ای در طبقات سازه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که روابط آیین نامه یوروکد برای ملاحظه دقیق تر اثر محل قرارگیری عضو غیرسازه ای و نیز رفتار غیر ارتجاعی سازه نیاز به اصلاحاتی دارد. بر اساس این نتایج، روابط ساده ای برای محاسبه دقیق تر شتاب بیشینه وارد بر عناصر غیر سازه ای پیشنهاد گردید. در این مطالعه همچنین اثر شدت زلزله و زلزله حوزه نزدیک بر بیشینه شتاب طبقات نشان داده شد. در آیین نامه های معتبر ساختمانی معمولاً روابطی که برای محاسبه نیروی وارد بر اجزای غیرسازه ای ارائه می شود، بصورت ضریبی از بیشینه شتاب زمین بیان می شود. نتایج این تحقیق منجر به ارائه روشی شده است که برطبق آن شتاب وارد بر عناصر غیرسازه ای براساس طیف شتاب زمین محاسبه می شود. به این ترتیب اثر محتوای فرکانسی زلزله طرح نیز در محاسبه شتاب لحاظ خواهد شد.

به تبع وقوع زلزله های مخرب و انتشار امواج لرزه ای که سازه های ساخته شده توسط انسان را تحتتأثیر قرار داده و خسارات جانی و مالی در پی دارند،افزایش عملکرد ساختمان ها به امری ضروری مبدل گشته است. امروزه طراحی لرزه ای برای ارزیابی و مقاوم سازی سازه ها بیش از آن که توسط نیرو کنترل شود توسط نیاز لرزه ای کنترل می شود.از این رو،تحقیقات بسیاری در این زمینه برای تعیین نیاز جابه جایی لرزه ای غیر الاستیک انجام شده است.از آنجایی که تحقیقات انجام یافته برای ساختگاه معینی انجام نشده است(احتمال و سطح خطر معینی مد نظر قرار نگرفته است)،نمی توان در روش طراحی بر اساس عملکرد برای ساختمان های جدید و ارزیابی ساختمان های موجود استفاده شود. در این پایان نامه،قاب های تک درجه آزادی با رفتار هیسترزیس الاستو-پلاستیک ایده آل با پریود 1/0 تا 5/1ثانیه و مقاومت جانبی w1/0تاw5/0برای ساختگاه های سه گانه تهران (ونک)، کازرون، سایت 2 تهران مدل گردیده و سپس صحت و دقت قاب ها در برآورد پاسخ های لرزه ای سنجیده می-شود.در ادامه منحنی های خطر-پاسخ جابه جایی ماکزیمم و شکل پذیری مورد نیاز برای ساختگاه های مورد نظر با استفاده از آنالیز دینامیکی فزاینده و آنالیز تاریخچه زمانی ارائه شده و به کمک آن ها می-توان در طراحی به سازه های اقتصادی تر و در تعیین خسارت لرزه ای به پارامتر های دقیق تر و قابل اعتماد تری دست یافت.

در این پایان نامه ابتدا قابهای خمشی و مهاربندی بصورت قابهای برشی معادل مدل گردیده است و سپس صحت و دقت مدلهای قاب برشی ایجاد شده در برآورد پاسخهای لرزه ای، با استفاده از تحلیل دینامیکی فزاینده (ida) وهمچنین بصورت احتمالاتی بررسی می شود تا سطح اطمینان استفاده از قابهای برشی متناظر با قابهای اصلی مشخص گردد. در ادامه به دلیل سادگی مدلهای قاب برشی و سهولت انجام تحلیلهای دینامیکی بر روی این مدل قابها، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی که برمبنای تئوری تغییرشکل یکنواخت بنا شده است، فرایند مقاوم سازی بهینه بر روی قابهای برشی معادل انجام می شود. با روش پیشنهادی قابهای برشی معادل با سرعت و دقت بالایی در هر سطح عملکردی تعیین شده مقاوم سازی بهینه می شوند بعد از مقاوم شدن قابهای برشی معادل از روی آنها مطابق با روابطی، قابهای اصلی ایجاد می شوند. با استفاده از این روش قابهای خمشی و مهاربندی همگرا را با سرعت بالا و حجم محاسبات کمتر مقاوم سازی بهینه می گردند.

قاب مهاربندی برون محور یک سیستم سازه ای است که ترکیبی از سختی الاستیک بالای قاب مهاربندی هم محور و شکل پذیری و قابلیت اتلاف انرژی بالای قاب خمشی را دارا می باشد. ترکیب این دو ویژگی سبب می شود که این سیستم سازه ای همواره به عنوان یک راه حل مناسب برای سازه های واقع در مناطق با لرزه خیزی بالا مانند ایران، مطرح باشد. لذا در این تحقیق به بررسی طراحی بهینه این قاب ها پرداخته شده است. تحقیق حاضر مبنی بر دو اصل ساده سازی و بهینه سازی است. در این تحقیق به منظور ساده سازی تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی و بهینه کردن قاب های مهاربندی برون محور، از مدل های ساختمان برشی معادل به جای مدل های تحلیلی پیچیده قاب های مهاربندی برون محور استفاده شده است. با استفاده از تئوری های موجود در زمینه سختی الاستیک قاب های مهاربندی برون محور و رفتار این قاب ها در ناحیه غیر الاستیک که مبتنی بر رفتار تیر پیوند است، سختی الاستیک، مقاومت تسلیم و رفتار در ناحیه غیر الاستیک فنرها مشخص شده است. برای حصول اطمینان از صحت پاسخ های این مدل ساختمان برشی، تحلیل های استاتیکی غیرخطی فزاینده و تحلیل های دینامیکی غیرخطی فزاینده متعددی بر روی قاب ها و مدل های ساختمان برشی 1، 3، 5 و 7 طبقه ی مدل شده در نرم افزار opensees، انجام شده است. نتایج بدست آمده از این تحلیل ها نشان می دهد که پاسخ تغییر مکان بام بدست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده و تحلیل های دینامیکی غیرخطی فزاینده از دقت بالایی برخوردار است. این دقت در مورد پاسخ تغییر مکان جانبی نسبی طبقات کاهش می یابد اما به جز در مورد طبقات فوقانی قاب ها، همواره در جهت اطمینان است، لذا با توجه به زمان تحلیل مدل های ساختمان برشی که به طور چشمگیری کمتر از زمان تحلیل مدل های اجزای محدود قاب ها است، استفاده از این مدل ها راندمان بالایی دارد. بررسی کامل تری بر روی پاسخ مدل های ساختمان برشی نیز به کمک بررسی احتمالاتی نتایج تحلیل های دینامیکی غیرخطی انجام شده است. در این تحقیق ابتدا مدل های ساختمان برشی 3، 5 و 7 طبقه به کمک برنامه ترکیبی opensees و matlab بر اساس تئوری تغییر شکل های یکنواخت به گونه ای بهینه شده اند که دوران تیرهای پیوند در تمامی طبقات برابر معیار پذیرش fema 356 در سطح عملکرد ایمنی جانی (11/0 رادیان) شود. سپس نتایج بدست آمده از این بهینه سازی در مدل های اجزا محدود قاب ها قرار داده شده و پاسخ این مدل ها بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که دوران تیرهای پیوند قاب نیز تا حد قابل قبولی بهینه شده است. در این مرحله با انجام 2 الی 5 گام بهینه سازی بر روی مدل اجزا محدود قاب می توان به مدلی بهینه دست یافت. در ادامه کار نتایج بهینه سازی با استفاده از 7 شتاب نگاشت با نتایج حاصل از بهینه سازی با استفاده از 3 تابع شتاب سری f روش زمان دوام مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که میانگین پاسخ قاب های 5 و 7 طبقه تحت تحلیل تازیخچه زمانی با استفاده از 3 تابع شتاب روش زمان دوام با میانگین پاسخ این قاب ها تحت تحلیل تاریخچه زمانی با استفاده از 7 شتاب-نگاشت همخوانی دارد. این همخوانی در مورد قاب های 3 طبقه کاهش یافته است.

زلزله به عنوان یک عامل مخرب تهدید کننده سازه ها می باشد و به علت عدم قطعیت های موجود در پدیده زلزله، پیش بینی سطح عملکرد و آسیب سازه به صورت دقیق غیر ممکن می باشد . برای ارزیابی سازه ها باید از تئوری احتمالات استفاده کرد تا بتوان سطح آسیب سازه و احتمال وقوع حالات حدی در سازه را بدست آورد و از نتایج احتمالاتی به منظور مقایسه عملکرد سازه ها و نقاط ضعف و قوت آنها استفاده نمود. در این پایان نامه قاب های خمشی ، مهاربندی هم محور شورون و مهاربندی برون محور هر کدام در سه سطح ارتفاعی سه طبقه ، پنج طبقه و هفت طبقه به صورت دو بعدی طراحی شده و مدل ریاضی آنها در نرم افزار opensees ساخته شده و تحلیل های ida در دو مجموعه رکورد (حوزه نزدیک و حوزه دور) برای سازه ها انجام گرفته است . از آنجاییکه این تحلیل ها وقت گیر است از مدل برشی معادل آنها نیز ، نتایج مربوط به حوزه دور بدست آمده است. سپس میانگین فرکانس سالانه فراگذشت برای سازه های حقیقی بدست آمده و به مقایسه سیستم های سازه ای پرداخته شده است.

در حال حاضر، مبنای طراحی سازه هایی که بر اساس آیین نامه های لرزه ای طراحی می شوند مقاومت یا نیرو (برش پایه) می باشد. با این حال در سال های اخیر، روند آیین نامه های مبتنی بر طراحی عملکردی، در حال تغییر از طراحی بر اساس نیرو به طراحی بر اساس جابجایی می باشد. در این تحقیق نحوه بهینه سازی قاب های مهاربند برون محور، هم محور و خمشی فولادی با استفاده از تئوری تغییرشکل های یکنواخت توضیح داده شده و در ادامه از این روش برای بررسی کارایی الگوهای بارگذاری مختلف استفاده شده است. در بخش اول این پایان نامه، قاب های مهاربند برون محور، هم محور و خمشی 3، 5 و10 طبقه با طراحی لرزه ای براساس تئوری تغییرشکل یکنواخت تحت 12 رکورد زلزله مختلف که طیف آنها سازگار با طیف آیین نامه asce/sei 7-10 می باشد، بهینه سازی شده و با توزیع یکنواخت خرابی در این سازه ها ضمن اینکه میزان خرابی به حداقل رسیده، وزن قاب های طراحی شده نیز حداقل شده است. سپس با انجام آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی بر روی قاب های بهینه و مقایسه پاسخ آن ها با پاسخ سازه های طراحی شده براساس آیین نامه asce/sei 7-10 و سه روش دیگر که توسط محققین مختلف پیشنهاد شده است، اثر بهینه سازی در کاهش خرابی قاب ها نشان داده شده است. همچنین میزان کارآیی روش های مختلف طراحی نسبت به طرح بهینه مورد بررسی قرار گرفته و با تحلیل احتمالاتی پاسخ ها، اثر استفاده از روش های طراحی مذکور مورد ارزیابی قرار گرفته است.

1-1- مقدمه کشور ما ایران، در محدوده زلزله خیز کره زمین قرار دارد. تجربه زلزله های اخیر نشان داده است که اهمیت طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله کمتر از بارهای ثقلی نیست. از این رو پیش بینی تمهیدات لازم برای ایجاد ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله در سالهای اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله، دو پارامتر مختلف میباید به طور جداگانه مد نظر قرار گیرند. اول آنکه تحت زلزله های ضعیف یا متوسط، سازه باید به اندازه کافی سختی داشته باشدتا تغییر مکان جانبی به حداقل برسد و خرابی در اعضای غیر سازه ای به وجود نیاید. دیگر عامل مهم، پایداری و مقاومت کلی سازه تحت زلزله های شدید است طراحی لرزه ای سازه باید به گونه ای انجام شود که دو معیار اساسی تامین شود. معیار اول این است که سازه باید سختی کافی داشته باشد تا تغییر مکانهای اعضا غیر سازه ای آن تحت اثر زلزله های خفیف از مقدار مجاز تجاوز نکند. بار تامین معیار دوم سازه باید داری شکل پذیری کافی باشد تا تحت اضافه بار ناشی از زلزله های شدید فرو نریزد.[4] به عبارت دیگر در هنگام وقوع زلزله ای شدید با احتمال وقوع اندک ، سازه باید از فروریزی ایمن باشد یا طراحی سازه بصورتی که قادر باشد بارهای اضافی ناشی از چنین زلزله ای را با عملکرد غیر ارتجاعی تحمل کند، میتوان از ایمنی آن اطمینان حاصل کرد. برخی از خرابی های سازه ای تحت این نوع زلزله ها قابل قبول خواهد بود[3] برای تامین نیازمندیها، سازه باید قادر باشد مقدار زیادی انرژی را با تغییر شکل غیر ارتجاعی تلف کند. عموما سیستم های سازه ای که حلقه های هیستریک پایدار دارند تحت بارگذاری چرخه ای غیر ارتجاعی شدید ناشی از زلزله های بزرگ بهتر عمل می کنند.[2] در گذشته قابهای خمشی و قابهای مهار شده همگرا، سیستمهای معمول سازه ای بودند که برای طراحی لرزه ای سازه های فولادی به کار برده میشدند. با این وجود، هیچکدام از این سیستمهای مقاوم نمیتوانند به طور اقتصادی در برابر جانبی، نیازمندیهای لرزه ای سازه یعنی سختی و شکل پذیری را به طور همزمان تامین کنند.[4] سیستمهای قاب خمشی معمولا ظرفیت اتلاف انرژی کافی برای تامین شکل پذیری مورد نیاز را دارا هستند . با این وجود برای تامین شرط جابجایی مجاز ، این سیستم ها نیازمند استفاده از اعضایی با اندازه بزرگ و صفحات تقویتی پرهزینه برای نواحی پانلی میباشند که باعث غیر اقتصادی شدن سیستم قاب خمشی خواهد بود. برخلاف سیستم قاب خمشی، سیستمهای قاب مهار شده همگرا با استفاده از عملکرد خرپایی قادرند تغییر مکانها را به طور اقتصادی در محدوده مجاز باقی نگه دارند ولی برای اتلاف انرژی ناشی از زلزله، مکانیزم پایداری ندارند.[4] پوپوف و همکارانش در اواسط دهه 70 سیستم مقاوم جانبی واگرا را در دانشگاه کالیفرنیا ابداع کردند که میتواند به طور اقتصادی هر دو معیار طراحی لرزه ای سازه ها را ارضا کند. این نوع سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی هم خصوصیت اتلاف انرژی سیستمهای قاب خمشی و هم سختی مناسب قابهای مهار شده همگرا را همزمان داراست که از نظر اقتصادی بسیار مطلوب میباشد. این سیستم همچنیبن امکان ایجاد باز شو در سازه را فراهم میکند که از نظر معماری بسیار مطلوب خواهد بود. استفاده از قاب مهار شده واگرا به عنوان سیستم مقاوم جانبی اولین بار در اوایل دهه 80 درکالیفرنیا متداول شد

روشهای تحلیل غیرخطی بطور معمول جهت کنترل نهایی سازه انجام می گیرند . اما از آنجایی که روشهای تحلیل غیرخطی برای طراحی ساختمانهای جدید ، مانند برخی آیین نامه های معتبر خارجی در ویرایشهای آتی استاندارد 2800 مطرح خواهند شد لازم است مطالعاتی پیرامون برقراری آن انجام شود . این تحقیق به بررسی کارایی روش استاتیکی غیرخطی بعنوان ابزاری برای طراحی قابهای خمشی بتن آرمه پرداخته و نتایج طراحی به این روش را مورد مقایسه رفتاری و اقتصادی با روشهای طراحی متداول خطی استاندارد 2800 قرار می دهد . از آنجایی که انتظار می رود بکارگیری روشهای طراحی لرزه ای متعارف لزوماً به استفاده مناسب از مصالح منتهی نگردد ، در این تحقیق سعی شده بکمک تحلیل استاتیکی غیرخطی و یک روش پشنهادی (با تعیین معیار و حدود قابل قبولی از خرابی) توزیع یکنواختی از خرابی در اعضا و کل قاب صورت پذیرد ، تا به این ترتیب توزیع مصالح سازه ای به نحوی انجام گیرد که از تمام ظرفیت سازه استفاده شده باشد .

پست های برق در کشورمان ایران، به طور منطقه ای ساخته می شوند تا انرژی برق را بین خانه ها، بیمارستان ها، کارخانجات و بسیاری از اماکن دیگر توزیع کنند. زلزله های اخیر نشان داده اند که این پست ها در برابر بارگذاری زلزله آسیب پذیر می باشند. چرا که تجهیزات پست های برق کمتر از لحاظ مسأله بارگذاری مورد توجه قرار گرفته اند. اجزای تشکیل دهنده تجهزات صرفاً به صورت تکی با توجه به نیاز الکتریکی طراحی گشته اند، ولی در رویدادهای لرزه ای، عملکرد ضعیفی از خود نشان داده اند. در سال های اخیر برخی از محققین اثر اندرکنش دینامیکی دو تجهیز مجاور که توسط اتصال دهنده های انعطاف پذیر یا صلب به هم متصل شده اند را تحت اثر زلزله بررسی نموده اند. این مطالعات نشان از رفتار دینامیکی بسیار پیچیده اتصال دهنده ها در هنگام زلزله داشته و لذا امر مدلسازی و تحلیل اندرکنش تجهیزات را به نحوی که بیانگر رفتار واقعی کابل باشد دچار مشکل نموده است. در جدیدترین تحقیقات، مدل های مناسبی توسط نرم افزارهای feap و opensees جهت مدلسازی رفتار کابل تهیه گردیده و با کارهای آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. در تمامی مدلسازی های پیشین، تنها دو تجهیز به هم متصل گردیده اند. حال آنکه در واقعیت با مجموعه ای از تجهیزات متصل به هم مواجه هستیم. در تحقیق حاضر، با مدلسازی توسط نرم افزار opensees، اثر اندرکنش سه تجهیز متصل به هم با نمونه مشابه در حالتی که تنها دو تجهیز به هم متصل می باشد، مورد مقایسه قرار گرفت و اثرات اندرکنشی بین تجهیزات بر اساس مشخصات دینامیکی تجهیزات و کابل های اتصال دهنده مطالعه گردید. این اثرات شامل احتمال گسیختگی اتصال کابل به تجهیز و شکست مقره می باشد که با استفاده از اطلاعات حاصل از آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی (ida) و با تحلیل های آماری و احتمالاتی، وضعیت خرابی ها مورد بررسی قرار گرفت و در پایان با ترسیم منحنی های خرابی و احتمالاتی مربوط به تجهیزات و کابل ها، نتایج کاربردی از رفتار دینامیکی این تجهیزات همراه با مقایسه تأثیر تعداد تجهیزات و میزان خلاصی اتصال دهنده ها حاصل گشت.

مقاوم سازی ساختمان های موجود و یا طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله یکی از مسائل مطرح در کشورهای مستعد زلزله می باشد. به کارگیری میراگرهای فلزی به عنوان یک سیستم مستهلک کننده انرژی، یک روش قابل قبول برای کنترل خرابی سازه ها و بهبود عملکرد لرزه ای آنها، می باشد. این سیستم های جاذب انرژی با تغییر شکل قطعات فلزی به کار رفته در آنها و در نتیجه ورود آنها به ناحیه پلاستیک و ایجاد تغییرشکل های زیاد، با افزایش میرایی سازه، انرژی ورودی زلزله را مستهلک می نمایند. در این مطالعه با بهره گیری از تئوری تغییر شکل های یکنواخت، روشی برای دست یابی به الگوی بهینه توزیع میراگرها جهت کاهش پاسخ لرزه ای قاب فولادی چند درجه آزادی ارائه گردیده است که هدف اصلی بهینه سازی در آن، مشخص نمودن پیکره بندی میراگرها در قاب به نحوی می باشد که حداقل وزن سازه ای را به دنبال داشته باشد در حالی که معیارهای عملکردی را نیز تامین نمایند. در این مطالعه نشان داده شده است که عملکرد لرزه ای چنین سازه ای بهینه بوده و در آن از حداکثر ظرفیت سازه استفاده می گردد. سپس از الگوریتم ژنتیک که یک الگوریتم بهینه سازی تکاملی می باشد، برای تعیین چینش بهینه میراگرها ی فلزی در سازه استفاده گردیده و در ادامه جهت مشخص نمودن جواب بهینه دقیق، الگوریتم fminsearch در نرم افزار matlab به کار گرفته شده است. در این پژوهش روش های بهینه سازی معرفی شده، به منظور بهسازی بهینه در سیستم های قاب خمشی با رفتار غیر ارتجاعی و دارای ضعف اولیه در طراحی استفاده گردیده و در نهایت پیکره بندی بهینه میراگرها در ارتفاع ساختمان مشخص شده است و در تمامی موارد با مقایسه نتایج روش تغییر شکل های یکنواخت با الگوریتم ژنتیک، میزان کارایی روش تغییر شکل یکنواخت به اثبات رسیده است.

امروزه با توجه به افزایش عملیات تروریستی در نظر گرفتن بارگذاری انفجاری در کنار دیگر پارامترهای طراحی، یکی از مسائل مورد توجه مهندسان طراح سازه در دنیا می باشد. ازآنجاکه بارگذاری های انفجاری دارای پریودهای بسیار کوتاه در مقایسه با پریود طبیعی ساختمان ها می باشد، ایجاد آسیب های عمومی و تحریک کلیت سیستم سازه بلافاصله بعد از این بارگذاری محتمل نبوده بلکه ایجاد آسیب-های موضعی در اعضا به عنوان آسیب های محتمل شناخته شده است، که این آسیب های موضعی خود می تواند مقدمات گسیختگی تدریجی را در سازه فراهم کند. مطالعات انجام شده در این زمینه بر روی قاب های خمشی فولادی بر اساس روش مسیر بار جایگزین (حذف ستون) صورت گرفته است و مدل-سازی دقیق انفجار برروی قاب های فولادی با استفاده از نرم افزار ls-dyna تا کنون انجام نشده است. در این رساله رفتار یک قاب خمشی فولادی دو طبقه تحت بار انفجاری معادل 1000 کیلوگرم tnt در فاصله 10 متری از ستون های سازه، در مدت زمان 1500 میلی ثانیه بررسی شده است. این مدل سازی بر اساس مدل قاب بتن مسلحی که رفتار آن در برابر انفجار به طور مستقیم و با استفاده از نرم افزار ls-dyna تحلیل و ارزیابی شده است، صورت پذیرفته و ابعاد و اندازه مقاطع، فاصله و طول دهنه ها و حتی میزان بار انفجاری و موقعیت آن، به منظور مقایسه مشابه با آن در نظر گرفته شده است. پس از تحلیل و بررسی نتایج حاصل از انفجار بر روی قاب اولیه، با تغییر در نوع فولاد سازه (st37 و st52) و همچنین تغییر در موقعیت و مختصات ماده منفجره، به تحلیل حساسیت پرداخته شده و خروجی های این مدل سازی ها در نهایت با هم مقایسه شده است.

در این پایان نامه اثر عدم قطعیت موجود در ظرفیت مصالح در کنار عدم قطعیت ناشی از رکوردهای مختلف زلزله و عدم قطعیت مدلسازی پل ها در منحنی های شکنندگی لرزه ای برای پل بتنی سه دهانه ی متعارف کشور مورد بررسی قرار گرفته است. بر این مبنا بر روی نتایج مقاومت فشاری بتن و تنش تسلیم آرماتور مطالعات میدانی صورت گرفته و نتایج آن در مدلسازی تحلیلی پل مورد استفاده قرار گرفته است. جهت مدلسازی پل بصورت سه بعدی از نرم افزار کد باز opensees استفاده شده و برای انجام آنالیز تاریخچه زمانی، رکوردهای میدان دور با فاصلهی 15 تا 80 کیلومتری انتخاب شده است. در ادامه تاثیر عدم قطعیت های مذکور بر منحنی های شکنندگی لرزه ای پل ارزیابی شده است که نشان میدهد عدم قطعیت زلزله بر منحنی شکنندگی لرزه ای تاثیر زیادی دارد. عدم قطعیت مصالح فولادی و بتنی در سطوح pga کوچکتر اثر چندانی بر منحنی شکنندگی لرزه ای ندارند اما در سطوح بالاتر pga، تاثیر آن ها قابل چشم پوشی نیست. نتایج حاصله نشان می دهد آسیبپذیری پل مورد مطالعه در سطوح خسارات مختلف در جهات طولی و عرضی کم برآورد می شود. با این حال باید اثر پارامترهای مختلف در منحنی های شکنندگی لرزه ای پل ها مورد ارزیابی قرار گیرد تا طراحان و مهندسان بتوانند اثر پارامترهای طراحی پل ها را در خسارت های مورد نظر پس از زلزله با دقت بیشتری مورد بررسی قرار دهند.

در گذشته، واژه‏های مقاومت و عملکرد مترادف تصور می‏شدند و از حدود سی سال پیش بود که تفاوت این دو واژه مشخص شد و مشاهده گردید که مقاومت لزوماً به معنای ایمنی بیشتر و خرابی کمتر نیست. پس از آن محققین دریافتند که با در نظر گرفتن شباهت بین عبور از روش آنالیز استاتیکی خطی به آنالیز استاتیکی غیرخطی از آنالیز دینامیکی نیز می توان به آنالیز دینامیکی افزاینده سوق پیدا کرد؛ که این عمل به کمک یک روش جدید در آنالیز سازه‏ها به نام روش تحلیل دینامیکی افزاینده امکان پذیر خواهد بود. در روش سنتی تحلیل دینامیکی افزاینده که یک روش پارامتریک می‏باشد، سازه تحت تأثیر یک سری از تحلیل‏های تاریخچه زمانی قرار می‏گیرد که شدت این تاریخچه زمانی‏ها به تدریج افزایش می‏یابد. نتایج این آنالیز‏ها در قالب نموداری، پارامتر خسارت در برابر کمیتی از شدت زلزله، ارائه شده که به منحنی ida معروف است. با در نظر گرفتن حجم بالای محاسبات و زمان زیاد مورد نیاز برای آن، این پایان‏نامه سعی در معرفی روشی جایگزین برای پیدا کردن منحنی‏های ida دارد که به عنوان روش منحنی ظرفیت نامگذاری شده است. صحت این نظریه برای سازه‏ی یک درجه آزادی تحت 11 زلزله‏ی نزدیک و دور از گسل و همچنین سازه‏های سه، پنج، هفت، نه درجه آزادی برشی با رفتار الاستوپلاستیک کامل بررسی شد. همچنین نتایج نشان می‏دهد که دقت قابل قبول و دقیقی بین روش پیشنهاد شده و روش مرسوم موجود است.

در این پایان نامه یک روش ترکیبی جدید به منظور تولید شتابنگاشت های مصنوعی حوزه ی دور با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و تبدیل موجک پاکت معرفی شده است. در این روش برای هر سازه با توجه به موقیت لرزه خیزی و مشخصات غیر خطی خود سازه چندین شتابنگاشت مصنوعی تولید شده است. به منظور درنظر گرفتن اثر پارامترهای غیر خطی سازه در روند تولید شتابنگاشت از منحنی های تقریبی آنالیز دینامیکی افزایشی (ida) استفاده شده است. مقادیر اندازه شدت تمامی منحنی های ida در سطوح مشخصی از اندازه آسیب تعیین شده و به عنوان ورودی به شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته می شود. شتابنگاشت هایی که با توجه به موقعیت لرزه خیزی منطقه انتخاب شده اند با تبدیل موجک پاکت به تعداد سطوح مشخصی تجزیه شده و هر پاکت به عنوان خروجی یک شبکه عصبی در نظر گرفته می شود. به منظور افزایش کارایی شبکه از آنالیز اجزاء اصلی برای کاهش تعداد ابعاد داده های ورودی بهره گرفته شده است. برای آموزش شبکه عصبی از دو روش در حالت اول با الگوریتم انتشار برگشتی به صورت تکراری و در حالت دوم ترکیب از الگوریتم انتشار برگشتی و الگوریتم زنبورها به منظور بهینه سازی ضرایب وزن و بایاس استفاده شده است. برای نشان دادن کارایی روش پیشنهادی در تولید شتابنگاشت های مصنوعی مناسب و تخمین منحنی ida از دو سازه فولادی قاب خمشی ویژه 3 و 9 طبقه که به صورت دو بعدی مدل شده اند استفاده شده است. در پایان سعی شد با روشی دیگر بر مبنای تبدیل موجک گسسته و یک ضریب اصلاح شتابنگاشت مصنوعی مناسب برای سازه 3 طبقه تولید کنیم. در این روش با تغییر محتوای فرکانسی تعداد کمی از شتابنگاشت های موجود توانستیم منحنی های ida خلاصه شده ی با دقت خوبی تخمین بزنیم.

یکی از اساسی ترین و در عین حال پرهزینه ترین تبعات وقوع زلزله، آسیب پست های انتقال برق فشار قوی و به دنبال آن قطع برق در مناطق آسیب دیده می باشد. تحقیقات نشان داده است که خرابی مقره های عایق (از جنس سرامیک یا چینی ترد) و شکستگی اتصالات انتهایی کنداکتور (کابل) از عمده ترین مودهای خرابی تجهیزات موجود در پست های برق فشار قوی می باشند. در مطالعه حاضر به واسطه بکارگیری فناوری جداسازی و به طور خاص جداگر اصطکاکی آونگی (fps)، عملکرد لرزه ای ترانس ولتاژ خازنی و برق گیر مستقر در کنار آن که یکی از محتمل ترین گزینه های تخریب مابین تجهیزات پست برق فشار قوی می باشند را بررسی نمودیم. در این راستا، با اعمال رکوردهای مقیاس شده براساس بیشینه تغییرمکان جنبش زمین (pgd) و طبق روش تحلیل دینامیکی فزاینده (ida)، پاسخ لرزه ای تجهیزات به ازای دو مود خرابی گذر تنش پای مقره و همچنین کشیدگی کابل از مقادیر مجاز، تعیین گردید. سپس با تعریف دو وضعیت متفاوت مرتبط با نصب جداگر اصطکاکی آونگی در پای هر یک از دو تجهیز مذکور، کارایی فناوری جداسازی در کاهش پاسخ تجهیزات مورد ارزیابی قرار گرفت. به علاوه، با تعریف مقادیر مختلف فاصله میان لغزنده اصطکاکی جداگر و لبه های جداگر، اثر تغییرمکان لغزنده بر پاسخ لرزه ای تجهیزات نیز مورد بررسی قرار گرفت. در پایان مشخص گردید که نصب جداگر اصطکاکی در پای برق گیر، بر نصب آن در پای ترانس ولتاژ برتری دارد و به طور چشمگیری پاسخ مجموعه تجهیزات را کاهش می دهد. همچنین افزایش فاصله میان لغزنده و لبه های جداگر تا مقدار بهینه آن، قادر است بر اثربخشی جداگر اصطکاکی در کاهش پاسخ تجهیز بیفزاید.

طراحی بر مبنای عملکرد یکی از روش های نسبتاً جدید در طراحی لرزه ای سازه ها می باشد که به عنوان جایگزینی برای روش های متداول طراحی که بر مبنای نیرو می باشند، مطرح گردیده است. یکی از روش های طراحی بهینه بر مبنای عملکرد که در سال های اخیر جهت طراحی بهینه ی سازه ها معرفی شده است، بهینه سازی بر اساس تئوری تغییر شکل یکنواخت می باشد. اگرچه این روش به عنوان یک تکنیک در بهینه سازی سازه ها معرفی شده است، اما تاکنون نتایج حاصل از آن با سایر روش های بهینه یابی مقایسه نگردیده است. از سوی دیگر نقاط قوت و به خصوص ضعف این روش در طراحی بهینه ی سازه ها مسئله ای است که تاکنون به صورت کامل به آن پرداخته نشده است. در این تحقیق الگوریتم فعلی بهینه سازی با استفاده از تئوری تغییر شکل یکنواخت مورد ارزیابی قرار گرفته و تلاش شده است با شناسایی کاستی های الگوریتم و اصلاح آن ها، الگوریتم جدیدی جهت طراحی بهینه بر مبنای عملکرد سازه ها ارائه گردد. به جهت نشان دادن کارایی الگوریتم پیشنهادی نتایج حاصل از طراحی بهینه ی دو سازه ی قاب خمشی فولادی به عنوان مبنا با سه مورد از شناخته شده ترین روش های فرا ابتکاری شامل الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی کلونی مورچه و بهینه سازی ازدحام ذرات مقایسه شده است. نشان داده شده است که الگوریتم پیشنهادی در تعداد تکرار به مراتب کمتری نسبت به روش های فرا ابتکاری به جواب های بهینه همگرا می گردد.

در این تحقیق یک روش تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی برای ارزیابی عملکرد لرزه ای از یک قاب بتنی با در نظر گرفتن تغییرات سختی و میلگرد مورد بررسی قرار گرفته است .این روش که به عنوان روش تحلیل دینامیکی افزایشی (ida) معرفی شده یک روش پارامتریک میباشد که شامل اثر دادن چندین رکورد زلزله به سازه میباشد که هر یک از این رکورد ها تا رسیدن به شدت خاص مقیاس شده اند و با این روش علاوه بر رفتار لرزه ای سازه،ظرفیت سازه هم مورد برسی قرار میگیرد که این روش کلیه خصوصیات زلزله را در بر میگیرد و در واقع شتاب نگاشت به سازه اعمال میشود.و بعد از محاسبه شاخص های خرابی بر روی سازه،انتخاب توزیع آماری مناسب برای معیار های خرابی و در نهایت محاسبه احتمال خرابی و ترسیم منحنی شکنندگی(fragility curve)برای قاب مورد نظر به دست میاید.و در پایان تاثیر تغییرات سختی و میلگرد بر عملکرد لرزه ای قاب مورد برسی قرار میگیرد. همچنین برای دستیابی به احتمال خرابی کمتر میخواهیم المان های تیر و ستون ها را در حالات مختلف میلگرد و سختی مورد برسی قرار دهیم .در این مطالعه سه حالت از یک قاب بتنی با تعداد طبقات 5-8-11 مورد بررسی قرار گرفته که شامل کاهش سختی،کاهش میلگرد،کاهش سختی و میلگرد در ارتفاع میباشدو نتیایج به دست آمده نشان میدهد که سازه ای که در ارتفاع میلگرد ثابت بماند ولی سختی تغییر کند بسیار عملکرد بهتری نسبت به حالت های دیگر دارد و این عملکرد خوب بیشتر خودش را در شتاب های کمتر از 0.5gو ساز ه هایی با تعداد طبقات 8 نشان میدهد. واژه های کلیدی:منحنی شکنندگی،عملکرد لرزه ای،تحلیل دینامیکی افزاینده(ida) ناپایداری دینامیکی،قاب بتنی

برای استفاده از حداکثر ظرفیت تحملِ خسارت و اتلاف انرژی سازه در هنگام زلزله، آیین نامه های طراحی لرزه ایِ اخیر، معیارِ غالب بودنِ ظرفیت خمشیِ ستون ها بر تیرها در اتصال (مفهوم ستون قوی/تیر ضعیف) را ارائه کرده اند. این آئین نامه ها از تغییرشکل برای نمایندگیِ این خسارت (هدف عملکردی) استفاده کرده اند. در این مطالعه از شاخص خسارت پارک و انگ استفاده شده که علاوه بر تغییر شکل، اثر انرژیِ هیسترتیکِ تلف شده در هر چرخه را در نظر می گیرد. پس از آن تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی بر روی قاب های خمشیِ فولادیِ متفاوت (از لحاظ دهانه و طبقه) با استفاده از 12 رکورد شتاب زلزله که به مقادیر متفاوتی از شتاب حداکثر مقیاس شده اند، انجام شده است. طراحی این قاب ها با استفاده از نسبت مدول الاستیک مقطع ستون به تیر متغیر است. در پایان بازه هایی از نسبت مدول الاستیک مقطع ستون به تیر برای قاب های مختلف ارائه شده است، که در این بازه ها وظیفه تحمل خسارت لرزه ای بر دوش تیرهاست و ستون ها در حد امکان متحمل خسارت جزئی خواهند شد. این بازه ها در کنار معیار آئین نامه ای می تواند جهت حداکثر سازیِ ظرفیت تحمل خسارت قاب استفاده شود. همچنین در این تحقیق سازگاریِ تعاریف متفاوت انرژی لرزه ای با خسارتِ لرزه ایِ حداکثر قاب ها بررسی شده که طبق این مطالعه، شدت آریاس بهتر از بقیه ی تعاریف انرژی می تواند نمایانگرِ روند خسارت لرزه ای باشد. در این تحقیق نشان داده شده که عمده تأثیر خسارت لرزه ای تقریباً در لحظه وقوع شتاب حداکثر زمین (فارغ از ارتفاع و طرح سازه)، رخ می دهد. با استفاده از این نتیجه می توان به معیاری جهت کنترل خسارت لرزه ای سازه ها دست یافت.

به منظور افزایش ایمنی و کاربری سازه ها در برابر خطرهای طبیعی نظیر زلزله و همچنین خطرهای ساخته دست بشر، در چند دهه اخیر مطالعات قابل توجهی در زمینه روش های کنترل سازه در برابر باد و زلزله صورت گرفتهاست و در مواردی نیز شاهد اجرای آن ها در ساختمان های جدید بودهایم. یکی از این روش ها کنترل غیرفعال به وسیله میراگر جرمی تنظیم شده می باشد که مزیت آن عدم نیاز به منبع انرژی خارجی است. مطالعات زیادی بر روی عملکرد میراگر جرمی تنظیم شده و پارامترهای طراحی آن برای بهبود کنترل ارتعاش در سازه ها در برابر بارهای باد و زلزله انجام شده است که در بیشتر آن ها پارامترهای نسبت میرایی و نسبت تنظیم میراگر بهینه شده است. یکی از اهداف این تحقیق ضمن آشنایی با مکانیزم کنترل سازه توسط tmd و روابط حاکم بین مشخصات مختلف میراگر، ارائه روش جست وجوی عددی خودکاری برای تعیین ویژگی های بهینه میراگر tmd در جهت کاهش پاسخ تغییرمکان حداکثر در حالات مختلف سازه با و بدون میرایی تحت بارگذاری های مختلف هارمونیک و کلی است. در این مطالعه ضمن بررسی رفتار سازه و tmd، مطالعات در جهت بهینه یابی پارامترهای جرم و نسبت میرایی میراگر بر روی مدل ساده یک درجه آزادی با رفتار خطی صورت گرفته است و در ادامه اثر غیرخطی شدن بر عملکرد tmd بررسی شده و همچنین با تعمیم روش مورد استفاده در مدل یک درجه آزادی، بهینه یابی پارامترهای tmd برای مدل قاب 3 طبقه فولادی پروژه sac انجام شده است. در هر مرحله نتایج بدست آمده و پاسخ های متناظر با روابط ارائه شده توسط مراجع معتبر دیگر مقایسه شده و ضمن سازگاری نتایج، در چندین مورد نتایج بهتری حاصل شده است.

طبق استاندارد ieee693-2005، برای آزمون صلاحیت لرزه ای تجهیزات پست برق، تجهیز و پایه ی آن باید حداقل تحت یک آزمون تاریخچه زمانی قرار گیرند. برای این منظور، نیاز به رکوردهایی است که بتوانند سازه مورد نظر را به اندازه کافی تحریک کنند؛ همچنین نباید زیاد شدید باشند. طیف رکورد ورودی باید با کمترین انحراف، بر طیف هدف استاندارد ieee قرار گیرد و دارای انرژی مناسب در محدوده مشخصی از فرکانس ها باشد. این آزمون می تواند در سه سطح عملکردی شدید، متوسط و ضعیف انجام گیرد. برای این منظور در این مطالعه، استفاده از سه تابع شتاب زمان-دوام، توصیه شده است. توابع زمان-دوام استفاده شده در این مطالعه، از بهینه سازی توابع نسل قبل به دست آمده است و طیف هدف برای تولید آن ها، طیف استاندارد ieee می باشد. این توابع در زمان 0-10 ثانیه، بر سطح عملکردی ضعیف، در زمان 0-20 ثانیه، بر سطح عملکردی متوسط و در زمان 0-40 ثانیه، بر سطح عملکردی شدید استاندارد ieee قرار می گیرد. در این مطالعه ضمن اصلاح این توابع و سازگارسازی آن ها با ضوابط استاندارد ieee، معیارهای مختلف در مورد این توابع با رکورد لاندرز پیشنهادشده برای آزمون صلاحیت لرزه ای، مقایسه شده اند؛ همچنین پاسخ های مختلف یک مدل تجهیز پست در نرم افزار sap، تحت این توابع و رکورد لاندرز پیشنهادی، مقایسه و بررسی شده است. در پایان چند ترکیب مختلف از این توابع شتاب زمان-دوام، برای استفاده در تحلیل و طراحی لرزه ای تجهیزات پست و همچنین آزمون های صلاحیت لرزه ای و میز لرزان، ارائه شده و مزایای استفاده از رکورد¬های پیشنهادی، ارائه گردیده است.

در ساختمان ها ایجاد یک سیستم مجزای مهاربندی به منظور مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند باد یا زلزله لازم الاجرا می باشد.در سازه های با قاب سبک فولادی lsf سیستمهای مهاربندی شامل مهاربندی ضربدری و دیوار برشی فولادی می باشد. دیوارهای برشی فولادی برای فراهم آوردن مقاومت و سختی جانبی مناسب برای سازه های فولادی به کار برده می شود. در این رساله به منظور ارزیابی رفتار لرزه ای استادهای برشی در سازه های فولادی سردنورد شده، یک قاب فولادی سرد نورده شده با مهاربند تسمه ای در طبقات یک، دو، سه و چهار در نرم افزار sap مدل و نتایج مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از تحلیل بار افزون و طراحی لرزه ای سازه های 1 تا 4 طبقه موارد زیر قابل برداشت است: سازه های مورد بررسی سطح عملکرد مورد انتظار استاندارد 2800 (ایمنی جانی) در برابر زلزله سطح خطر 1 را به خوبی تأمین مینماید و حتی انتظار سطح عملکرد بالاتر(قابلیت استفاده بی وقفه) مطابق دستور العمل بهسازی را نیز میتواند تأمین نماید. بررسی ضریب رفتار این مدل ها انطباق خوبی را با ضریب رفتار ارائه شده در آیین نامه asce-05، ru=3 و ضریب افزایش تغییر مکان، cd=3.5 نشان میدهد.

از آنجایی که ایران یکی از کشورهای زلزله خیز می باشد و همواره طراحان سازه به دنبال آن هستند که سازه ای را طراحی کنند که با حداقل وزن علاوه بر تحمل بار ثقلی بتواند عملکرد مناسبی در برابر زلزله داشته باشد. بادبند های کمانش ناپذیر (brb) ، از سیستم های جدید مهاربندی می باشد که در طراحی سازه و بهسازی سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد که استفاده از آنها می تواند میزان مصالح مورد استفاده در سازه را کاهش دهد. در این پایان نامه به بهینه سازی 81 قاب 2 بعدی مفصلی دارای بادبندهای کمانش ناپذیر (brb) ، که با 4 پارامتر تعداد طبقه ، تعداد دهانه ، بعد دهانه و عرض بارگیر تشکیل شده اند و با استفاده از الگوریتم pso بر اساس سطح عملکرد و آیین نامه asce41-13 و تحلیل پوش اور پرداخته شده است. پس از آن به آموزش یک شبکه عصبی مصنوعی 2 لایه جامع از نوع feedforward که زوج های آموزشی آن قاب های بهینه شده می باشند پرداخته می شود . این شبکه عصبی قادر است مقاطع بهینه قاب با ابعاد مختلف را به همراه وزنش ارائه دهد.

شکست ترد اتصالات گیردار قاب های خمشی فولادی در زلزله های نورث ریج (1994) و کوبه (1995) موجب گردید تا اتصالات صلب جدیدی معرفی شوند که مشکلات اتصالات سنتی را با عملکرد مناسب خود مرتفع ساخته اما به دلیل ایجاد تغییرشکل های غیرالاستیک و ماندگار در زلزله های شدید، هزینه های تعمیرات را بالا می برند. استفاده از مواد بازگشت پذیر و هوشمندی چون آلیاژهای حافظه دار در این اتصالات می تواند تغییرشکل های ماندگار و نیاز به تعمیرات را تا حدود چشمگیری کاهش دهد. در این تحقیق کاربرد آلیاژ حافظه دار پایه آهنی و با بازیابی کرنش حدود 5% در اتصال صلب ورق انتهایی و با استفاده از نرم افزار ansys به عنوان پیچ و یا ورق در محل تشکیل مفصل پلاستیک بررسی شده است. با حفظ ابعاد اجزای اتصال، عملکرد ورق آلیاژ برتری داشته و اتصال مجهز به آن با حفظ مقاومت خمشی، سختی و شکل پذیری، بازگشت پذیری بیشتر و جذب انرژی کمتری نسبت به اتصال فولادی مشابه دارد. نتایج نشان می دهد اتصال مجهز به ورق آلیاژ حافظه دار با طولی بیشتر از طول تشکیل مفصل پلاستیک در بال های تیر با فراهم ساختن حدود متعادلی از بازگشت پذیری و جذب انرژی، بهینه ترین و اقتصادی ترین اتصال هیبریدی ورق انتهایی سخت شده در میان اتصالات بررسی شده در این تحقیق است.

سازه ها همراه در معرض عوامل داخلی یا خارجی که سلامت آن ها را تهدید می کنند قرار دارند. این عوامل باعث می شوند سازه دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود و خسارت های مالی و جانی را به افراد و جامعه تحمیل کند. پایش سلامت سازه ها سبب شناسایی این نوع آسیب های سازه ای و کاهش هزینه های مادی و معنوی متاثر از آن ها می شود. یکی از روش های شناسایی خرابی غیر مخرب برای سازه ها، روش پردازش سیگنال های خروجی سیستم سازه ای می باشد. در این پایان نامه روش جدیدی برای شناسایی خرابی در تیر های ساده و گیردار و همچنین قاب ساده ارائه گشته است. در این روش با استفاده از ابزار تغییرات بردار انحنا در طول تیر یا قاب حین زلزله به شناسایی مفاصل پلاستیک ایجاد شده در تیر و یا قاب پرداخته می شود. در این پایان نامه ابتدا سعی می گردد خرابی از نوع ترک به کمک ابزار تبدیل ویولت شناسایی گردد سپس با استفاده از بردار انحنا خرابی از نوع مفصل پلاستیک شناسایی می گردد. در ادامه با اعمال بار زلزله به تیرها و قاب به کمک پاسخ شتاب تیر که از مدل عددی استخراج می شود، بردار انحنا محاسبه گشته و مفصل پلاستسک در تیر یا قاب محاسبه می گردد. برای شناسایی مفصل پلاستیک در تیر و قاب به ترتیب از پاسخ شتاب 9 و 34 نقطه که از مدل عددی استخراج می شوند استفاده می گردد. مزیت این روش نسبت به روش های دیگر پردازش سیگنال در این است که در این روش علاوه بر حجم محاسبات کم می توان با دقت کافی عمق و مکان ناحیه پلاستیک را تحت یک بار لرزه ای خاص شناسایی نمود.

در این مطالعه هدف پیاده سازی یک سیستم کنترلی فازی بر مبنای تئوری تغییرشکل های یکنواخت برای کنترل نیمه فعال سازه های مجهز به میراگر با استفاده از الگوریتم بهینه یابی pso تحت بارهای لرزه ای است. در این پژوهش کارایی ایده ی یکنواخت کردن دریفت ها در کاهش پاسخ های لرزه ای سازه مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی توانمندی استراتژی پیشنهادی برای سازه های مختلف و ارتعاشات لرزه ای متفاوت، شبیه سازی عددی با استفاده از دو قاب ساختمانی 2طبقه و 4 طبقه ی مجهز به میراگر mr تحت 8 ارتعاش لرزه ای صورت گرفته و نتایج با دو حالت passive-off و passive-on مقایسه شده اند.

بهینه سازی بر اساس تئوری تغییر شکل یکنواخت به عنوان یک روش جدید در زمینه طراحی بهینه سازه ها مطرح شده است.در این پژوهش، امکان استفاده از تئوری تغییر شکل یکنواخت به عنوان ابزاری برای کنترل نیمه فعال سازه های مجهز به میراگر mr مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور روشی برای تعیین ولتاژ بهینه بر اساس این تئوری پیشنهاد شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با استفاده از این روش، مقادیر حداکثر جابجایی نسبی در طبقات سازه ها به طور قابل ملاحظه ای یکنواخت می شوند. به علاوه حداکثر پاسخ های سازه، به خصوص حداکثر جابجایی نسبی ایجاد شده تا حد قابل توجهی کاهش می یابند

در سال های اخیر، پایش سلامت سازه ها توجه قابل ملاحظه ای در جامعه پژوهشی مهندسی عمران با هدف شناسایی آسیب سازه ای در اولین مرحله ممکن و ارزیابی عمر مفید باقی مانده سازه، به خود جذب کرده است. هدف از پژوهش ارائه شده در این پایان نامه، ارائه روشی مناسب برای ردیابی خرابی بر اساس میرایی، در حوزه خطی و غیرخطی می باشد. در قسمت اول پایان نامه، بر اساس شتاب محیطی و با استفاده از تکنیک تحریک طبیعی، به استخراج ارتعاش آزاد سازه از ارتعاش محیطی می پردازیم سپس با استفاده از تبدیلات ویولت و هیلبرت و روابط دینامیک سازه ها، شناسایی سیستم به صورت کامل صورت می پذیرد. در قسمت بعدی تحقیق، الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری به منظور شناسایی سازه ای به کار می رود. ورودی های این الگوریتم فرکانس های طبیعی و میرایی های مودی سازه می باشد. سپس مدل آزمایشگاهی شامل یک قاب 3 طبقه، تحت ضربه قرار می گیرد و ارتعاش آزاد یکی از طبقات ثبت می گردد و با استفاده از تبدیلات ذکر شده و الگوریتم بهینه سازی ذکر شده، ماتریس های سختی و میرایی را می یابیم این کار را برای این قاب با تغییرات در نواحی مختلف انجام داده و با مقایسه ماتریس های مربوطه در هر مرحله، محل تغییرات را می یابیم. در نهایت شناسایی یک ساختمان و پل شامل فرکانس های طبیعی با تکنیک های موجود صورت می پذیرد. در فصل پایانی این تحقیق، ابتدا شناسایی سیستم های غیر خطی تحت ارتعاش آزاد، با استفاده از تجزیه مودی تجربی و یا تبدیل ویولت صورت می گیرد و در نهایت شناسایی سیستم های جرم و فنر با مصالح غیرخطی قرار گرفته در معرض زلزله، شامل سختی و میرایی لحظه ای، به طور نسبتا مناسب صورت می پذیرد. . واژه های کلیدی: پایش سلامت سازه ها، آسیب سازه ای، پارامترهای مودال، آنالیز مودال تجربی، تبدیل ویولت، تبدیل هیلبرت، تکنیک تحریک طبیعی، الگوریتم رقابت استعماری