یکی از دغدغه های مهندسی و طراحی لرزه ای سازه ها تعیین بارگذاری وارد بر سازه ها می باشد. به علت پیچیدگی ماهیت زلزله تخمین بار لرزه ای کار مشکلی است. به منظور تخمین زلزله در یک ساختگاه مشخص به کمک روش های تحلیل خطر یک مشخصه از زمین لرزه مدل می گردد. در حالت کلی تحلیل خطر لرزه ای به دو صورت احتمالاتی و تعینی می باشد. مبنای روش تحلیل خطر احتمالاتی نسبتاً ساده است و برای مناطقی نظیر ایران که داده های ثبت شده و اطلاعات ژئوفیزیکی و زمین شناسی در آن ناقص است مناسب است. اگرچه دقت و توانایی روش تعینی از روش احتمالاتی در تحلیل خطر لرزه ای بیشتر است، ولی در روش تعینی اطلاعات دقیق ژئوفیزیکی و زمین شناسی منطقه مورد نیاز می باشد. در این مطالعه با ترکیب دو روش ذکر شده سعی می گردد زلزله محتمل(نظیر احتمال فراگذشت های سالیانه مختلف) در شهر سنندج و کرمانشاه محاسبه گردد. برای ارائه چنین زلزله ای، طیف دامنه فوریه برای سنندج و کرمانشاه با استفاده از تحلیل خطر احتمالاتی به دست آمده است و سپس زلزله سازگار با طیف تولید شده است. انجام تحلیل خطر نیازمند یک رابطه کاهندگی است. این رابطه برای شهرهای سنندج و کرمانشاه و برای طیف دامنه فوریه بر روی سنگ بستر محاسبه شده است. به دلیل اینکه داده های زلزله برای محاسبه رابطه کاهندگی به اندازه کافی موجود نیست باید زلزله هایی را به طور تعینی تولید کنیم. با استفاده از روش گسل محدود صدها زلزله تولید شدند و در نهایت با استفاده از این زلزله ها، رابطه کاهندگی برای طیف دامنه فوریه محاسبه شده است. برای کاهش اثرات عدم قطعیت در پارامترهای لرزه شناسی و زمین شناسی، از گروهی از پارامترهای محتمل برای تولید زلزله استفاده شده است. در نهایت ده شتاب نگاشت برای دوره بازگشت 475 سال و ده شتاب نگاشت برای دوره بازگشت 2475 سال برای سنندج شبیه سازی شده است. متوسط شتاب حداکثر افقی شتاب نگاشت های 475 ساله و 2475 ساله به ترتیب 11/0 و 26/0 می باشد.

در این رساله ما بر روی بدست آوردن احتمال حالت حدی سازه ها تمرکز کرده ایم که به کمک آن شاخص اعتماد سازه ها بدست می آید و این احتمال با اهداف عملکرد و احتمالات در طراحی براساس عملکرد رابطه مستقیم دارد. روش ارائه شده در این رساله یک روش کلی است که دو نکته مهم در ارزیابی و محاسبه شاخص اعتماد سازه ها یعنی دقت و سادگی را داراست و به کمک آن می توان شاخص اعتماد کل سیستم را به کمک نتایج تحلیل سازه ها بدست آورد. در روش ارائه شده شاخص اعتماد سازه ها به پارامترهای لرزه ای منطقه ربط داده شده است و رفتار سازه ها را از حالت الاستیک تا غیرلاستیک و خرابی کلی سازه تحت پوشش خود قرار می دهد به عبارت دیگر تمام حالات رفتار سازه را در نظر می گیرد و از دقت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق مختصری درباره روش های طراحی سازه های فولادی بر اساس آیین نامه فولاد ایران بحث شده است. مطالبی نیز در مورد تحلیل دینامیکی افزایشی و تعریف شاخص اعتماد بیان شده است و تعدادی سازه فولادی از نوع قاب خمشی به دو روش تنش نهایی و تنش مجاز ، طراحی شده است و بر روی سازه های طراحی شده تحلیل دینامیکی افزایشی انجام گرفته است و به کمک نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی، احتمال حالت حدی سازه ها بدست آمده و در انتها شاخص اعتماد سازه ها بدست آمده و مورد ارزیابی قرار گرفته اند.

یکی از چالش های مهندسی عمران در دهه های اخیر وجود تعداد بسیار زیاد متغیر تصادفی است که در تحریک زمین لرزه و پارامترهای سیستم موجود می باشد. به عنوان مثال، مشخصات سازه از تعدادی از پارامترها که دارای ماهیت تصادفی می باشند (مصالح، هندسه، محل اثر بار و غیره)، تأثیر می پذیرند. اثر عدم قطعیت های متغیرهای ورودی روی پاسخ سازه با استفاده از تحلیل حساسیت و تحلیل عدم قطعیت مورد بررسی قرار می گیرد. بدین وسیله عدم قطعیت در خروجی و همچنین اهمیت هر یک از پارامترهای ورودی روی خروجی تعیین می گردد. تحلیل حساسیت به معنی تعیین سهم هر یک از پارامترهای ورودی روی ایجاد واریانس و پراکندگی خروجی می باشد. روش تحلیل حساسیت بر پایه مونت کارلو یکی از روش های تحلیل حساسیت با نتیجه منطقی می باشد. در ارزیابی احتمالاتی عملکرد لرزه ای سازه ها استفاده از تحلیل حوزه زمان زیاد کاربردی نمی باشد. از این رو تحلیل سازه در حوزه فرکانس می تواند بسیار مفید واقع شود. همچنین در ارزیابی احتمالاتی عملکرد لرزه ای سازه ها استفاده از زمین لرزه رخ داده شده در گذشته همواره مقدور نمی باشد. در این مطالعه به کمک روش های تولید زمین لرزه، زمین لرزه مصنوعی تولید شده این زمین لرزه در حوزه فرکانس به سازه اعمال می شود. سپس با استفاده از روش مونت کارلو تحلیل حساسیت و تحلیل عدم قطعیت انجام گرفته و سهم عدم قطعیت در پارامترهای ورودی روی پاسخ لرزه ای سازه ها تعیین می گردد. هدف از این مطالعه بررسی اثر عدم قطعیت در مدل و همچنین عدم قطعیت در زمین لرزه ورودی روی پاسخ لرزه ای سازه می باشد. برای این منظور از تحلیل عدم قطعیت و تحلیل حساسیت استفاده می گردد. تحلیل حساسیت بر پایه واریانس با استفاده از روش مونت کارلو، برای محاسبه شاخص حساسیت مرتبه اول و تعیین سهم هر پارامتر روردی روی عدم قطعیت در خروجی انجام می گیرد. متغیرهایی که اثر بیشتری روی پاسخ سازه دارند تعیین می شوند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که رابطه سازی تحلیل دینامیکی سازه در دامنه فرکانس و بر اساس اطلاعات لرزه شناسی تحریک می تواند در مناطقی مانند ایران که کمبود رکورد زمین لرزه دارد، مورد استفاده قرار گیرد.

خسارت های بسیار شدید وارد شده به زیرساخت ها و سازه های شهری در زلزله های اخیرکه ساختگاه در مجاورت گسل لرزه زا بوده است، توجه مهندسین زلزله و لرزه شناسان را به این زمین لرزه ها جلب نموده است تا حدی که امروزه تحقیق و پژوهش در مورد این رکورد ها که رکوردهای نزدیک گسل نامیده می شود بسیار رو به رشد است و به دلیل خسارت های شدید وارده به ساختگاه در مجاورت گسل پارامتربندی، توصیف مشخصات و بررسی ویژگی های رکوردهای نزدیک گسل مورد توجه قرار گرفته است. اختلاف اصلی رکورد های نزدیک گسل با رکوردهای دور گسل در وجود بخش با فرکانس پایین یا اصطلاحا پالس در این رکوردها می باشد که به دو دلیل اثرات جهت داری و جابجایهای دائمی می باشد. وجود مناطق شهری نزدیک گسل در ایران از جمله کلان شهرهای تهران و تبریز اهمیت تحقیق بر روی این رکوردها را در ایران آشکار می کند. بدین منظور بیان ریاضی زمین لرزه های نزدیک گسل برای توصیف مشخصات و پارامتر بندی و توصیف ویژگی های زمین لرزه های نزدیک گسل امری است ضروری. روش های ریاضی پیچیده را می توان برای بیان ریاضی رکوردهای نزدیک گسل بکار گرفت اما جامعه مهندسی به دنبال روشی ساده و کارآمد برای این کار است و در نتیجه روشی ریاضی، ساده و کارآمد موردنیاز است. در این تحقیق رکوردهای نزدیک گسل برای ایستگاه های مختلف در سطح ساختگاه شهر تهران تحت اثر گسل شمال تهران تولید شده است که بخش با فرکانس بالا که در رکوردهای نزدیک گسل و دور گسل مشترک می باشد با استفاده از بریر مدل تولید و روشی ریاضی ساده برای تولید بخش با فرکانس پایین مورد استفاده قرار گرفته است. 28 ایستگاه در سطح شهر تهران در نظرگرفته شد که برای هر ایستگاه بخش با فرکانس پایین و بالا تولید شد. پاسخ طیفی رکوردهای تولید شده نشان دهنده افزایش طیف پاسخ رکوردهای نزدیک گسل در محدوده پریودهای بیشتر از 2 ثانیه(که برای طراحی ساختمان های بلند یا با تناوب اصلی بالا اهمیت دارد) نسبت به رکوردهای دور گسل است. نتایج حاصله نشان دهنده این است که ایستگاه های در مجاورت گسل لرزه زا دارای پالس های با پریود بالا است که با فاصله گرفتن از گسل دامنه این پالس ها کاهش می یابد. قابل ذکر است که ماکزیمم شتاب در بخش با فرکانس بالا و در رکورد نهایی تولیدی که حاصل تجمیع بخش با فرکانس بالا و بخش با فرکانس پایین است اختلاف جزئی با هم دارند.

پیش بینی زمین لرزه بر حسب مکان، زمان و بزرگا در منطقه لرزه خیز به خاطر پیچیدگی و درک ناقص از مکانیزم پدید آمدن این رویداد طبیعی کار دشواری است. با این حال، در این پیچیدگی خصوصیات مهمی وجود دارد که این اجازه را می دهد که با استفاده از مدلهای تعینی و احتمالی به وسیله ی مطالعات آماری، سیمای مناسبی از لرزه خیزی منطقه تحت مطالعه را نشان داد. روشهای مختلفی به منظور تحلیل خطرپذیری لرزه ای که هدف از آن تعیین احتمال بلند مدت رویداد زمین لرزه در یک زمان و یک اندازه مشخص می باشد، وجود دارد. تئوری احتمال بیزین یک روش پرکاربرد و مناسب برای محاسبه پارامترهای مختلف لرزه ای است و شامل چند ویژگی مهم است که این ویژگی ها در تخمین خطر لرزه ای نقش مهمی را ایفا می کند. تئوری احتمال بیزین ابزاری است که به دلیل سازگاری با مبانی احتمالات، قادر است اطلاعات لرزه ای بدست آمده از داده های لرزه شناسی را با مشاهدات تاریخی ترکیب یا به عبارتی اطلاعات بدست آمده به وسیله ی داده های گذشته را به روز کند. این امر در مناطقی که داده های تاریخی ناقص هستند و یا در حالتی که داده ها بازه ی زمانی محدودی را پوشش می دهند، یک مزیت عمده محسوب می شود. در این مطالعه به دلیل پرخطر بودن کلان شهر تهران از لحاظ لرزه خیزی، احتمال رویداد زمین لرزه و بیشینه زمین لرزه طراحی با استفاده از رویکرد بیزین برای این کلان شهر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش بیزین یک رابطه ی کاهندگی برای ناحیه ی البرز ارائه شد.

در مهندسی سازه همواره با مسائلی که دربرگیرنده متغیرها و فرآیندهای تصادفی و غیرقابل پیش-بینی می باشند، روبه رو هستیم. در این موارد تحلیل احتمالاتی به عنوان یک رویکرد منطقی در رویارویی با این مسائل می باشد. هدف این پایان نامه ارزیابی احتمالاتی پاسخ غیرخطی لرزه ای سیستم-های sdof با در نظر گرفتن رفتار دوخطی تابع سختی می باشد. پاسخ غیرخطی با استفاده از معادلات فوکر-پلانک مانا بدست می آید. معادلات فوکر-پلانک مانا برای سیستم های تحت تحریک نویز سفید گوسین جهت ارزیابی احتمالاتی پاسخ دینامیکی کاربرد دارد. عدم قطعیت های موجود در بارهای محیطی، خصوصیات مصالح یا رواداری های ساخت و ساز ه می-توانند بر روی پراکندگی پاسخ تاثیر بگذارند. در این مطالعه به ارزیابی اثر این عدم قطعیت ها بر روی پاسخ سازه های sdof پرداخته شده است که این کار با استفاده از تحلیل حساسیت صورت گرفته است. روش های مختلفی جهت تحلیل حساسیت توسعه داده شده است که در این کار از روش تحلیل حساسیت بر مبنای تجزیه واریانس ها که از نوع تحلیل حساسیت کلی بشمار می رود، استفاده شده است. در تحلیل حساسیت بر مبنای واریانس از روش شبیه سازی مونت کارلو جهت ارزیابی پراکندگی پارامترها و تعیین شاخص حساسیت استفاده شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که اثر عدم قطعیت پارامترهای تحریک ورودی دارای بیشترین اثر و عدم قطعیت پارمترهای مدل در پراکندگی پاسخ غیرخطی اثر قابل ملاحظه ای دارد.

تحلیل دینامیکی افزایشی، یک تحلیل پارامتری لرزه ای برای بدست آوردن منحنی ظرفیت ساختمان تحت بارهای دینامیکی زلزله می باشد. در تحلیل دینامیکی افزایشی یک مجموعه زلزله به سازه وارد می شود. تحلیل دینامیکی افزایشی تصویری کامل از رفتار سازه از حالت الاستیک تا جاری شدن و ناپایداری سازه را تحت بارهای دینامیکی زلزله نمایش می دهد. اما حجم بالای عملیات و صرف وقت فراوان برای انجام این تحلیل، از مهم ترین عللی است که کاربران تمایلی به استفاده از آن برای تخمین ظرفیت سازه در بحث طراحی عملکردی ندارند. هدف از این تحقیق، تخمین منحنی متوسط تحلیل دینامیکی افزایشی با کاهش تعداد زلزله ها می باشد. یک سازه یک درجه آزادی معادل با سازه چند درجه آزادی برای انجام تحلیل دینامیکی افزایشی تخمین زده شده و سپس به کمک مدل های تحلیل پوششی داده ها که یک ابزار قدرتمند در تصمیم گیری می باشند، چهار زلزله بهینه به جای مجموعه زلزله ها در تحلیل دینامیکی افزایشی انتخاب می شود. در نتیجه متوسط چهار زلزله انتخابی و منحنی متوسط ناشی از مجموعه زلزله ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرند. چهار سازه فولادی برای این مطالعه در نظر گرفته شده است که میزان خطای منحنی متوسط ناشی از مجموعه زلزله ها و متوسط چهار زلزله انتخابی کمتر از 10% می باشد.

تحلیل خطر لرزه ای احتمالاتی تکنیکی است که به کمک آن مقدار احتمال رویداد سالیانه یک مشخصه زمین لرزه در یک ساختگاه مشحص تخمین زده می شود. روش شبیه سازی مونت کالرو بر اساس تولید تعداد زیادی کاتالوک مصنوعی در منطقه مور نظر روند مناسبی جهت انجام تحلیل خطر احتمالاتی و بررسی عدم قطعیت های آن ارایه می دهد. با استفاده از پروسه مونت کارلو تولید کاتالوگ های مصنوعی لرزه خیزی در منطقه مورد نظر بسیار ساده بوده و پیچیدگی خاصی ندارد و هر کاتالوگ با تبعیت از رفتار زلزله های بوقوع پیوسته در آن منطقه، زلزله های احتمالی در 50 یا 100 سال آینده در آن منطقه را نشان می دهد. نقشه های هم خطر نظیر شتاب ماکزیمم زمین و دامنه طیف شتاب نظیر پریودهای 0.2 و 1 ثانیه بر مبنای شبیه سازی مونت کالرو در کلان شهر تهران محاسبه شده است. با روش تفکیک خطر لرزه ای می توان ضرایب مشارکت نسبی مقادیر مختلف بزرگا، فاصله از گسل و مقدار انحراف مشخصه زمین لرزه از مقدار متوسط آن (که به کمک رابطه کاهندگی بدست می آید) را در تحلیل خطر محاسبه کرد که به کمک این نتایج می توان محتمل ترین بزرگا و فاصله جهت تغیین زلزله طرح را مشخص نمود. نتایج نشان می دهد که در نواحی محتلف تهران محتمل ترین حالت، رویداد زمین لرزه با بزرگای متوسط و بالا در فواصل نزدیک می باشد.

زمین لرزه یکی از مهمترین مسائلی است که مهندسی عمران با آن سروکار داشته است. یکی از مباحثی که در رابطه با این پدیده طبیعی وجود دارد بررسی اثرات لرزه های قبل و بعد از لرزه اصلی که اصطلاحاً به آنها پیشلرزه و پسلرزه گفته می شود بر روی سازه های مهندسی است. پیش از وقوع رویداد اصلی تا زمانی که رشته پسلرزه ها ادامه دارند تغییرات زیادی در پارامترهای جنبش زمین بوجود می آید که همین امر باعث می شود تا یک سازه با مشخصات ثابت در معرض امواج لرزه ای با ویژگی های متفاوت قرار بگیرد. در این مطالعه برای بررسی اهمیت پیشلرزه و پسلرزه ها، طیف پاسخ سازه یک درجه آزادی که در لرزه اصلی احتمالا دچار آسیب می شود را تحت رویدادهای دنباله دار (لرزه اصلی به همراه پیشلرزه و پسلرزه) محاسبه شده و سپس با طیف پاسخ لرزه اصلی مقایسه می-گردد. برای بررسی اهمیت رویدادهای دنباله دار، پارامترهای تاثیرگذار بر روی طیف پاسخ نظیر ضریب سخت شدگی، ضریب شکل پذیری، دوره تناوب سازه و نوع خاک منطقه به ازای مقادیر مختلف لحاظ گردیده است. نتایج بدست آمده در این مطالعه نشان می دهد که پیشلرزه و پسلرزه ها تاثیر چشمگیری بر طیف پاسخ ناشی از لرزه اصلی گذاشته و باعث افزایش در پاسخ سازه می شود و این امر بایستی به نحوی در مبانی آیین نامه های طراحی لرزه ای گنجانده شود.

تهران پایتخت ایران و یکی از پرجمعیت ترین شهرهای دنیا محسوب می شود و با توجه به وجود شریانهای حیاتی فراوان در این ناحیه بررسی دقیق آن بسیار حائز اهمیت می باشد. گستره تهران که در کوهپایه جنوبی کوههای البرز مرکزی قرار گرفته، بدلیل گسل های موجود در این گستره یکی از لرزه-خیزترین مناطق ایران محسوب می شود. بر این اساس بررسی های مربوط به خطرپذیری لرزه ای این شهر جهت پیشگیری یا کاهش آثار مخرب زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مطالعه حاضر، اقدام به تهیه نقشه خطرپذیری شهر تهران در هنگام زلزله برای دو حالت مختلف گسیختگی در شمال غربی و شمال شرقی گسل شمال تهران با استفاده از نرم افزار arc gis گردید. برای این منظور، در ابتدا معیارهای موثر شناسایی شده است و برای هر کدام از معیارها، نقشه مورد نظر تهیه گردید. معیارهای مورد استفاده در این مطالعه شامل تراکم جمعیت، توزیع ساختمان، توزیع ساختمان بر اساس سال ساخت وساز، شبکه های ارتباطی، کاربری اراضی، سطح آب های زیرزمینی، بیشینه شتاب زمین می-باشد. پس از آن با توجه به نظرات کارشناسی، بر اساس اهمیت و ارجحیت هر کدام از معیارها با استفاده از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی(ahp) و به کمک نرم افزار expert choice به آنها وزنی تعلق گرفت. و این لایه های وزن دار شده با یکدیگر از طریق مدل همپوشانی شاخص و مدل منطق فازی تلفیق گردیدند و سپس نقشه خطرپذیری برای دو حالت مختلف گسیختگی تهیه گردید. نتایج حاصل از خروجی مدل ها نشان می دهد که مناطق مرکزی و شرق تهران بدلیل مقادیر بالای تراکم جمعیت، تراکم ساختمانی، عمر ساختمان ها، معابر با عرض کم و مقدار بیشینه شتاب زمین، دارای خطرپذیری خیلی زیاد و زیاد و مناطق جنوبی تهران، بدلیل دور بودن از نقاط گسیختگی دارای خطرپذیری متوسط و کم هستند.

در طراحی لرزه ای سازه ها، محتوی فرکانس زمین لرزه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً این امواج به کمک تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل می شوند، ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنال های متناوب و منظم نتایج خوبی ارائه می کند و در بررسی سیگنال های نامنظم با تغییرات ناگهانی نظیر زمین لرزه ها ضعیف می باشد. از طرف دیگر، تبدیل فوریه بُعد زمان که پارامتر مهمی در تعیین مقدار خسارت زمین لرزه ها بر روی سازه ها می باشد را از بین می برد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر محتوی فرکانس بر روی پتانسیل خسارت زمین لرزه ها، از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده می گردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر و توابع موجک مختلف، قادر است هم بُعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنال های نامنظم با تغییرات ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس، به کمک تبدیل موجک سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانس مشخص به سیگنال های مختلف تجزیه می گردد که هر کدام از این سیگنال های جدید، یک پهنای باند مشخص از محتوی فرکانس سیگنال اصلی را پوشش می دهند. به بیان دیگر، سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانس مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان-فرکانس منتقل می گردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنال های مختلف که پهنای باند فرکانس متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانس، که یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار سازه ها می باشد، مورد مطالعه قرار می گیرد. با استفاده از رویکرد زمان-فرکانس، اثر محتوی فرکانس زمین لرزه های چی چی (تایوان)، دوزجه (ترکیه)، لوما پریتا، ان. پام اسپرینگز و نورتریج در فواصل نزدیک، متوسط و دور نسبت به گسل بررسی می شود و منحنی های طیف دامنه فوریه و طیف پاسخ زمین لرزه، نمودار های انرژی ورودی در سیستم های یک درجه آزادی و چند درجه آزادی ترسیم می گردد، در نهایت سازه های مدل شده با استفاده از سیگنال-های جدید حاصل از آنالیز زمین لرزه های اصلی، به کمک تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی، آنالیز می-شوند و شاخص خسارت هر یک با توجه به محتوی فرکانس سیگنال مورد نظر، تعیین می گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهند، استفاده از رویکرد زمان-فرکانس، به مهندسین دید بسیار خوبی برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین می دهد، بطوریکه با شناخت محدوده های مختلف فرکانس زمین لرزه و اثر تخریبی هر یک بر روی سازه، می توان سازه ها را در محدوده ای طراحی کرد که کمترین خسارت به آن ها وارد شود. کلمات کلیدی: انرژی ورودی، پتانسیل خسارت، تبدیل موجک، طیف پاسخ، طیف دامنه فوریه، محتوی فرکانس

در دهه های اولیه قرن بیستم واژه های مقاومت و عملکرد مترادف و هم معنی تصور می شدند و از حدود 35 سال پیش بود که تفاوت این دو واژه مشخص شد و مشاهده گردید که افزایش مقاومت لزوما به معنای ایمنی بیشتر و خرابی کمتر نیست. بدین ترتیب روش های طراحی براساس عملکرد ابداع گردید. در این روش ها عملکرد سازه در اثر زلزله اعمالی، مبنای طراحی سازه خواهد بود. عدم قطعیت های موجود در تخمین مقادیر تقاضا و ظرفیت باعث ورود بحث احتمالات به عرصه مهندسی زلزله و ابداع روش طراحی براساس احتمالات گردید. در روش های طراحی جدید لازم است تا شدت زلزله متناسب با عملکرد سازه مشخص گردد. برای رفع این نیاز روشی به نام تحلیل دینامیکی افزایشی به وجود آمد. در این روش که در آن از آنالیز دینامیکی غیرخطی استفاده می شود، می توان با اعمال سطوح مختلف یک زلزله مشخص به سازه، میزان خسارت وارد بر آن را برای هر سطح از زلزله بدست آورد. همچنین با توجه به اینکه تئوری قابلیت اعتماد سازه ها نقشی اساسی در ملاک و ضوابط ایفا می کند، تحلیل سازه ها بر مبنای نظریه قابلیت اعتماد که شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات است، در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. در این رساله دو هدف عمده دنبال می شود. هدف اول، تحلیل حساسیت پارامترهای لرزه ای در حوزه زمان روی نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی و متناوبا توصیه راهکاری برای بحث پیچیده انتخاب رکورد برای تحلیل دینامیکی افزایشی، در مناطقی که داده های زلزله ناقص و محدود می باشند، است. هدف دوم بدست آوردن شاخص اعتماد برای انواع توزیع های حاکم روی داده های تحلیل دینامیکی افزایشی می باشد تا از این طریق اهمیت استفاده از توزیع های احتمالاتی روی داده ها بر اساس مبانی نظریه قابلیت اعتماد بیان گردد.

امروزه، تحلیل دینامیکی افزایشی (ida) یک ابزار موثر برای کمک به تحلیل دینامیکی غیر خطی در دستیابی به عملکرد لرزه ای سازه ها است. روش انتخاب زمین لرزه در روند انجام تحلیل دینامیکی افزایشی برای دستیابی به پاسخ تاریخچه زمانی قابل اطمینان قابل اهمیت است. روش های متفاوتی برای انتخاب زمین لرزه در کتاب ها و گزارش های فنی موجود است. اخیرا در جامعه مهندسی توجه خاصی به معرفی یک خصوصیت طیف پاسخ یک درجه آزادی به عنوان شکل طیف، شده است که به عنوان بخشی از این پایان نامه است. الگوریتم طیف میانگین شرطی (cms) به عنوان نسخه ای معمول از شکل طیف برای انتخاب زمین لرزه های مناسب مورد نظر می باشد. در روش cms، اپسیلون در پریود مورد نظر (t*)، به عنوان پارامتر اصلی شدت زمین لرزه، به اپسیلون سایر پریودها همبسته شده و یک طیف میانگین اصلاح شده به عنوان مبنای انتخاب زمین لرزه تولید می شود. محاسبات این روش بر اساس بزرگا و فاصله غالب (m و r میانگین) در فرایند تفکیک خطر لرزه ای احتمالاتی می باشد. ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها و تئوری قابلیت اعتماد نقشی اساسی در ضوابط طراحی سازه ها ایفا می کنند و تحلیل و طراحی سازه ها بر مبنای نظریه قابلیت اعتماد که شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات است، در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. در این پایان نامه شاخص اعتماد سازه ها برای تمامی سطوح (بصورت توام) و نیز هر یک از سطوح عملکردی به صورت مجزا ارزیابی می شود. روش های ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها بر مبنای تئوری قابلیت اعتماد و تحلیل های دینامیکی غیرخطی به برآورد سه مدل آماری منحنی خطر لرزه ای، نیاز و ظرفیت برمبنای جابجایی غیرخطی وابسته اند. جهت برآورد نیاز لرزه ای از طریق تحلیل های دینامیکی روش های متفاوتی وجود دارد که در این مطالعه از روش های پارامتریک قانون توان، نیمه پارامتریک نوارهای پاسخ چندگانه، شبه پارامتریک جهت درنظر گرفتن اثرات فروریزش، منحنی های خطر پاسخ حاصل از حل انتگرال عددی و منحنی خطر پاسخ تمام پارامتریک استفاده می شود. در این پایان نامه 40 قاب بتنی مسلح منظم و نامنظم (نامنظمی هندسی در ارتفاع) که بر مبنای ویرایش های سوم و چهارم آیین نامه 2800 ایران طراحی شده اند، جهت ارزیابی سطوح عملکردی بهره برداری بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه ی فروریزش، با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مبانی و تصادفی مورد استفاده قرار می گیرند. هر یک از سطوح عملکردی بوسیله ی متغیرهای سازه ای نیاز و ظرفیت که از طریق تحلیل های دینامیکی افزایشی تعیین می شوند، در چارچوب احتمالاتی نیاز و ظرفیت ضریب دار، تحت اثر دو مجموعه رکورد که به شیوه های سنتی و cms انتخاب شده اند، مورد ارزیابی قرار می گیرند.

تحلیل خطر احتمالاتی زمین لرزه ابزاری سودمند است که محققین به کمک آن به برآورد شدت زمینلرزه و انجام پیشبینی های لازم جهت مقابله با زمینلرزه میپردازند. در تحلیل خطر لرزه ای احتمالاتی به کمک مدلهای ریاضی به برآورد توزیع چگالـی بزرگای زمینلرزه هـای رخداده پرداخته شده، سپس به کمک این توزیع چگالـی، پارامترهای لرزه خیـزی ناحیه مورد مطالعه تخمین زده مـیشود. به دلیل نقش مهم توزیع چگالی بزرگا در علم تحلیل خطر احتمالاتی لرزه ای استفاده از روش های ریاضی نوین جهت برآورد هرچه دقیقتر این توزیع همواره مورد توجه محققین بوده است. در این بین به اثبات رسیده است که استفاده از روشهای آماری ناپارامتری به عنوان یک روش جدید، میتواند دقت تخمین چگالی بزرگا را بهبود بخشد. به دلیل ماهیت پیچیده و غیرخطی توزیع بزرگای زمینلرزه، روشهای سنتی پارامتریک که غالبا براساس رابطه ریشتر-گوتنبرگ میباشند، قادر به برآورد دقیق توزیع بزرگا در تمامی الگوهای لرزه خیزی نمیباشنـد. به همین دلیل استفاده از روشهای ناپارامتریک به دلیل در نظر گرفتن کمترین فرضیات اولیه در مورد توزیع مورد نظر، در صورت وجود هرگونه پیچیدگی در توزیع واقعی بزرگا، یک جایگزین مناسب برای روشهای پارامتریک سنتی باشد. شبیه سازی مونت کارلو کارآیی روشهای ناپارامتریک نسبت به روشهای پارامتریک را در تمامی الگوهای لرزه خیزی موجود، به اثبات رسانده است. به عنوان یک مطالعه موردی لرزه خیزی ایالت لرزه زمین ساخت البرز-آذربایجان با استفاده از روشهای ناپارامتریک مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج روشهای پارامتریک مقایسه شده است. نتایج این بررسی نشان میدهد که در مورد ایالت لرزه زمین ساخت البرز-آذربایجان، روشهای پارامتریک سنتی، سطح لرزه ای موجود را به صورت دست پایین نتیجه میدهند.

در این تحقیق سعی می کنیم به مدلی برای برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی دست یابیم. در ابتدای مطالعه اشاره ای به تحقیقات و تلاش های محققین پیشین که با استفاده از روش-ها و مدل ها سعی در برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله در زمینه های مختلف را داریم که به نوعی پیشینه این تحقیق می باشند. هر کدام از این روش ها و مدل ها برای برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله معیارها و پارامترهای خاص خود را داشتند و برخی از مدل های معرفی شده در این تحقیق تنها برای منطقه خاصی که مورد مطالعه بوده کاربرد دارند، مانند مدل براورد خسارت مالی استانبول و مدل براورد خسارت مالی هایتی که با توجه به داده ها و شرایط منطقه مورد مطالعه بدست آمده اند. در این مطالعات به معیارهای اقتصادی برای برآورد خسارت مالی در منطقه اشاره شده است. با توجه به داده-های خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی و برخی از پارامترهای شتابنگاشت های ثبت شده با استفاده از تکنیک های ریاضی سعی در برقراری ارتباطی بین داده های خسارت مالی ناشی از زلزله و پارامترهای شتاب نگاشت زلزله داریم که بتوان با توجه به داده های موجود و پارامتر های شتابنگاشتی برآورد خسارت مالی را انجام داد. برای برآورد خسارت مالی مدل در زلزله های آینده تمهیداتی در نظر گرفته شده است که با توجه به نرخ تورم سالانه، مدل به دست آمده قادر به پیشگویی خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی در سال های آینده خواهد بود. از آنجایی که خسارت ناشی از زلزله معمولا به خسارات مستقیم ختم نمی شود و ممکن از در اثر روابط زنجیره ای خسارت ناشی از زلزله به صورت غیرمستقیم به دیگر بخش های اقتصادی دیگر اثر کند، بنابراین با استفاده از یک روش اقتصادی به نام روش داده-ستانده سعی در برآورد خسارت اقتصادی غیرمستقیم داریم. در برآورد خسارت غیرمستقیم ایران به لحاظ اقتصادی به عنوان یک منطقه در نظر گرفته شده است، و اثرات زنجیره ای ناشی از خسارات مستقیم به عنوان خسارات اقتصادی غیرمستقیم تعریف شده اند.

آسیب های سازه ای موجب تغییرات نامطلوب در کارایی و عملکرد سازه ها می شوند. این آسیبها به علت فرسایش سازه ناشی از عمر زیاد آن، عوامل محیطی شدید (زلزله و باد) ایجاد می شوند. وجود آسیب درسازه موجب تغییرات نامطلوب در عملکرد آن شده و ممکن است سبب بوجود آمدن انواع خسارات مالی وجانی گردد. از این رو روش های پایش سلامت سازه ای نقش مهمی در بهسازی و جلوگیری از ایجاد خسارات احتمالی در سازه ایفا می نمایند. با توجه به تمایل روز افزون محققین به سمت تولید روش های علمی، اقتصادی و بهینه از نظر زمان، در زمینه پایش سلامت سازه ای نیز ارائه راهکارهای بهینه مورد توجه محققین بوده است. یکی از روش های کشف آسیب روش زیرفضاها می باشد. در این روش به دلیل کاهش تعداد پارامترهای نامشخص و کم شدن تعداد درجات آزادی، کارایی و همگرایی محاسبات افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از روش زیرفضا الگوریتمی بیان می شود که با استفاده از تعداد حسگر محدود قادر به شناسایی مقدار و مکان آسیب است. اثر نویز بر روی دقت شناسایی آسیب روش پیشنهادی مورد بررسی قرار می گیرد و ملاحظه می شود که با وجود شدت نویز قابل ملاحظه، این روش با مقدار خطای قابل قبول شناسایی آسیب را انجام می دهد. محدودیت تعداد حسگرهای نصب شده موجب ایجاد خطای زیادی در شناسایی پارامترهای سازه ای نشده و حتی در حالت نویز میزان خطا کمتر ازحالاتی است که تعداد حسگرها بیشتر است. روش پیشنهادی قادر به شناسایی آسیب در سازه های بلند با درجه آزادی زیاد که با استفاده از حافظه کامپیوترهای معمولی قابل انجام نیستند، است. این مزیت باعث ایجاد صرفه جویی در زمان و هزینه در سازه های بزرگ می شود. یکی از نوآوری های این پروژه تحقیقاتی ارائه راهکاری برای ساخت سازه هوشمند است به طوری که اگر درحین القای تحریک های خارجی شدید، در سازه خرابی ایجاد گردد؛ خود سازه بصورت لحظه ای آسیب را شناسایی کند. سپس در بخش تصمیم گیری، بر اساس آسیب های شناسایی شده دستورهای لازم به بخش استراتژی کنترل صادر گردد. فرمان های صادر شده به تجهیزات کنترلی نیمه فعال نصب شده در سازه فرستاده می شود. بطوری که تجهیزات آن چنان نیروهای کنترلی در سازه تولید کنند که اثرهای ناشی از خسارت را جبران و شدت آسیب های ایجاد شده در آینده را نیز کاهش دهد. این امر نیازمند آن است که در یک سازه هر دو استراتژی بررسی سلامت سازه ای و کنترل ارتعاشی سازه ها بطور همزمان بکار گرفته شوند. کلمات کلیدی: نظارت سلامت سازه ای لحظه ای، استراتژی کنترل نیمه فعال، روش زیرفضا، حسگرهای محدود، دستگاه نیمه فعال با سختی متغیر(saivs)، شناسایی سیستم.

در این پژوهش با بررسی میزان لرزه خیزی شهرستان دهگلان و بر اساس معیارهای مختلف، پهنه بندی خطر لرزه ای انجام شد. سپس با توجه به وجود دشت دهگلان در منطقه، پهنه بندی خطر نشست زمین صورت گرفت. همچنین بر اساس اطلاعات ژئوالکتریک دشت، مقاومت ویژه لایه ها در مناطق مختلف مشخص گردید. با توجه به این موارد، آسیب پذیری خطوط لوله گاز برآورد شد. نتایج این بخش حاکی از آسیب پذیرتر بودن جنوب غربی شهرستان نسبت به دیگر قسمت ها می باشد. در ادامه روند پروژه با تمرکز بر شهر دهگلان و بر اساس معیارهایی همچون میزان استحکام ابنیه، تراکم جمعیتی و غیره، با استفاده از روش های تحلیل سلسله مراتبی و منطق فازی به پهنه بندی خطر زلزله شهر دهگلان در محیط gis پرداخته شد.

در طراحی لرزه ای سازه ها، محتوی فرکانسی زمین لرزه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً به کمک تبدیل فوریه این امواج را از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل می کنند ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنالهای پریودیک و منظم نتایج خوبی ارائه می کند و در بررسی سیگنالهای نامنظم با تغییرات ناگهانی نظیر زمین لرزه ها ضعیف می باشد. از طرف دیگر، تبدیل فوریه بُعد زمان که پارامتر مهمی در تعیین مقدار خسارت زمین لرزه ها بر روی سازه ها می باشد را از بین می برد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر محتوی فرکانسی زمین لرزه ها بر روی خسارت سازه ها از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده می گردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر (خاصیت چند دقتی) و توابع موجک مختلف، قادر است هم بُعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنال های با پیکهای نامنظم و ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس به کمک تبدیل موجک یک سیگنال زمین لرزه با محتوی فرکانسی مشخص به سیگنال های مختلفی تجزیه می گردد که هر کدام از این سیگنال های جدید، یک پهنای باند مشخصی از محتوی فرکانسی سیگنال اصلی را پوشش می دهند. به بیان دیگر یک سیگنال زمین لرزه با یک محتوی فرکانسی مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان- فرکانسی منتقل می گردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنال های مختلفی که پهنای باند فرکانسی متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانسی که یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار سازه ها می باشد، مورد مطالعه قرار می گیرد. با استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، اثر محتوی فرکانسی زمین لرزه های نورتریج، چی چی، سن فرناندو، ترکیه و بم بررسی می شود و منحنی های طیف دامنه فوریه زمین لرزه، انرژی ورودی زمین لرزه، منحنی های مقادیر ضریب شکل پذیری در مقابل پریود بارگذاری در یک سیستم یک درجه آزادی به ازای سازه های با پریودهای طبیعی مختلف، منحنی طیف شکل پذیری و در نهایت منحنی طیف خسارت سازه ترسیم می-گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهند استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، یک دید بسیار خوبی به مهندسین برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین می دهد بطوریکه با شناخت محدوده های مختلف فرکانسی زمین لرزه و اثر تخریبی هر یک بر روی سازه، می توان سازه ها را در محدوده ای طراحی کرد که کمترین خسارت به آنها وارد شود.

تعیین خسارت وارد بر یک سازه از مهمترین مقوله¬هایی است که در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در این زمینه با بررسی جنبه¬های مختلف رفتاری سازه، شاخص¬های متنوعی توسط محققین مختلف ارائه شده است. از آنجا که اکثریت این اندیس¬ها با استفاده از تحلیل¬های دینامیکی غیرخطی که بسیار پیچیده و وقت گیر هستند، تعیین می¬شوند؛ محاسبه آنها بسیار مشکل خواهد بود و ¬کاربرد آنها به کارهای تحقیقاتی محدود می¬شوند. در سال¬های اخیر تحلیل بارافزون بعنوان یک ابزار قوی برای تحلیل غیر خطی سازه¬ها بخاطر سادگی و سهولت آن نسبت به روش دینامیکی، مورد پذیرش قرار گرفته است. بنابراین توسعه یک معیار جهت تخمین خسارت وارد بر سازه با استفاده از روش بار افزون می¬تواند در مقاصد عملی نظیر طراحی بر اساس عملکرد، بسیار سودمند و مؤثر واقع شود. هدف اصلی این تحقیق، ارائه یک معیار خسارت کاربردی برای قابهای بتنی بر اساس تحلیل بار افزون می¬باشد. بدین ¬منظور با تحلیل خسارت بر روی چندین قاب¬ خمشی بتن مسلح با مدل¬سازی دقیق رفتارغیرخطی المانهای آنها، انجام می¬شود. 7 رکورد زلزله، متناسب با شرایط ساختگاهی در نظرگرفته شده در طراحی سازه¬ها، به¬گونه¬ای که طیف میانگین حاصل از آنها دارای کمترین اختلاف با طیف طرح آئین¬نامه¬ی 2800 باشد، انتخاب و مقیاس می¬شوند. در روش استاتیکی، ابتدا نقطه¬ی عملکرد سازه¬ها با استفاده از روش طیف¬ظرفیت محاسبه گردیده و مقادیر چندین شاخص خسارت مختلف، در این نقاط تعیین می¬شوند. جهت محاسبه¬ی خسارت در روش دینامیکی، از شاخص پارک و آنگ که یکی از اندیس¬های معتبر در این زمینه است، استفاده می¬شود. با مقایسه¬ی نتایج حاصل از دو روش و ارزیابی ارتباط بین دو مجموعه، روابط خسارت صریح بر اساس نتایج روش استاتیکی استخراج می¬گردد. نشان داده می¬شود که برخی از شاخص¬های¬ ارزیابی شده در این تحقیق انطباق مناسبی با شاخص خسارت پارک و آنگ دارد. همچنین عملکرد مناسب آئین¬نامه¬های آبا و 2800 ایران در محدود نمودن خسارت وارد بر سازه¬های طراحی شده بر اساس سطح ایمنی جانی، نشان داده می¬شود.

سیستم قاب مقاوم خمشی ‏‎(mrf)‎‏ به علت آزادی عمل در طراحی داخلی و جایگزینی مطلوب بازشوها، علی رغم ضعف در برابر اثرات ‏‎p- ‎‏، یکی از سیستمهای رایج می باشد. در سیستم فوق بدلیل اتصالات گیردار همواره مسائلی همچون ضعف جوش، وقوع کمانش های موضعی و عدم استفاده از سخت کننده ها مطرح شده است، زلزله نرث ریج در امریکا این کاستی ها را به نمایش گذاشته است. مشکل دیگر این سیستم ها جابجایی افقی نسبتا زیاد آنها بدلیل برخورداری از نرمی نسبی زیاد تحت اثر بار آیین نامه ای و برای محدود کردن جابجایی بایستی طرح را تقویت کرد و مفهوم آن کاهش ضریب رفتار ‏‎(r)‎‏ است.در این کار پژوهش پس از ارائه ضوابط طراحی مقاطع مرکب، ساختمان های نمونه در سه حالت 1) سازه مرکب تشکیل شده از تیر فولادی و ستون محصور شده در بتن، 2) ‏‎rcs‎‏ یعنی تیر فولادی و ستون بتن و آرمه و ‏‎‎‏3) سازه فولادی با نرم افزارهای ‏‎sap90‎‏ و ‏‎ansys‎‏ مدل و تحت شتاب نگاشت های مشخص به روش های دینامیکی خطی و دینامیکی غیرخطی تحلیل شده اند. مدلسازی این مقاطع بصورت سه بعدی و در نظر گرفتن ترک در بتن و رفتار غیرخطی فولاد و بتن انجام گرفته شده است. نتایج تحلیلهای فوق بصورت پارامترهای لرزه ای سازه از قبیل ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری ‏‎(r )‎‏، ضریب کاهش ناشی از اضافه مقاومت ‏‎(r )‎‏، شکل پذیری ( ) و ضریب تشدید تغییر مکان ‏‎(c )‎‏ تعیین شده اند.با بررسی پارامترهای لرزه ای و مقاطع طراحی شده سه سیستم فوق می توان گفت سیستم مرکب نسبت به سیستم فولادی سخت تر بوده و جابجایی آن محدودتر می باشد و مفاصل پلاستیک از تیرها به ستون ها (گامی در جهت شکل پذیری ویژه) در سیستم مرکب نسبت به سیستم فولادی دیرتر منتقل می شود و می توان با محصور کردن مقاطع فولادی شکل پذیری سیستم را بهبود بخشید