همه سازه ها به منظور اهداف خاصی طراحی و احداث می شوند . لازم است هر سازه در طول عمر خود قادر به حمل مجموعه بارهای پیش بینی شده باشد. بنا به دلیل برخی معایب به هنگام فرآیند احداث سازه، امکان فروریزی و تخریب سازه متصور می باشد. ترک های اولیه و رشد این ترک های در المانهای سازه از جمله مهمترین دلایل فروریزی و تخریب سازه ها می باشند. لذا به منظور کاهش هزینه های جانی و مالی ،مطالعات بسیاری در زمینه چگونگی پیدایش ترک و نشر آن در سازه انجام پذیرفته است .در این تحقیق روند پیدایش ترک و رشد آن در سازه با در نظر گرفتن اصول مکانیک شکست و روش اجزای محدود بررسی شده است. مدل ارایه شده جهت مطالعه یک صفحه نیمه بینهایت با بارگذاری یکنواخت می باشد که در محیط نرم افزار ansys 11 با مقایسه آنالیز بر مبنای شرایط تنش مسطحه صورت می پذیرد. شبیه سازی شده است. خروجی نتایج نرم افزار و محاسبات به عمل آمده با یکدیگر و مشاهده اختلاف بسیار ناچیز صحت مدلسازی در محیط نرم افزار تایید می گردد. در نهایت مدلی مشابه آنچه در محیط نرم افزار ansys 11 مدل شد در محیط نرم افزار franc2d نیز مدل و آنالیز می شود. همگرایی نتایج خروجی هر دو نرم افزار موید صحت عمل در هر دو مرحله از مدلسازی می باشد.

یکی از بهترین سدهای خاکی و سنگریزه ای، سدهای سنگریزه ای با رویه بتنی می باشد که از دهه 70 میلادی در دنیا گسترش روزافزونی داشته است. در کشور ما نیز، طرح و اجرای این نوع سدها در حال گسترش می باشد. با توجه به استعداد لرزه خیزی بالا در اکثر مناطق کشور،‍ ضرورت مطالعه رفتار سدهای خاکی و سنگریزه ای تحت بارگذاری زلزله مهم به نظر می آید. رفتار دال رویه، به خصوص اختلاف سختی میان دال رویه و بدنه سنگریز، یکی از نگرانی های موجود در بررسی رفتار سد سنگریزه ای بارویه بتنی به هنگام زلزله، خصوصاً زلزله های شدید می باشد. امکان وقوع ترک خوردگی، بلندشدگی و شکست در دال رویه در این نوع سد تحت زلزله های شدید وجود دارد که می تواند موجب نشت آب مخزن در درون سد واحتمال به خطر افتادن پایداری سد گردد. در این پژوهش، با انجام مجموعه ای از تحلیل های دینامیکی دو بعدی با استفاده از روش اجزاء محدود ، رفتار سد به هنگام زلزله های شدید، بررسی می گردد و تغیر شکل های ایجاد شده در سد و نیروها و تنش های به وجود آمده در دال بتنی مطالعه می شود. تأثیر پارامترهایی مانند ارتفاع، نوع پی، سختی مصالح سنگریز و مشخصات تحریک ورودی مورد بررسی قرار می گیرند. به این منظور، الگوی سد سنگریزه ای با رویه بتنی با سه ارتفاع 50 و 100 و 150 متری تحت شتاب نگاشتهای زلزله طبس، بم، ناغان و منجیل مورد تحلیل قرار می گیرند. در این الگوسازی رفتار مصالح سنگریز، کشسان-مومسان، دال رویه به صورت کشسان و از معیارکولن، برای الگوسازی اندرکنش میان دال رویه و بدنه سنگریز استفاده شده است. بر اساس نتایج دیده می شود، بیشینه تغییر مکان های افقی و قائم در اثر زلزله در تاج سد مشاهده می شود ومقادیر بیان شده برای سدهای ساخته شده بر روی پی سنگی و صلب ، در زلزله های میدان نزدیک بیش از میدان دور می باشد. همچنین در زلزله های میدان دور و برای الگوهای ساخته شده بر روی پی سنگی، مشاهده می شود که تأثیر افزایش سختی بدنه بر روی کاهش تغییر شکل قائم تاج سد با افزایش ارتفاع سد بیشتر می شود. این مقدار کاهش تغییر شکل برای سد 150 متری، تحت زلزله ناغان بیشینه می باشد و برابر با 28 درصد است. با تغییر نوع پی سد از آبرفتی به سنگی، کاهش تغییر شکل قائم و افقی در تاج سد مشهود است و میزان این تغییرات با تغییر نوع پی از سنگی به صلب، کاهش می یابد. همچنین با افزایش ارتفاع سد، مقدار تنش بیشینه فشاری و کششی در دال برای هردو پی سنگی و آبرفتی افزایش می یابد. نسبت تنش فشاری بیشینه در دال، برای سد برروی پی سنگی نسبت به پی آبرفتی، با افزایش ارتفاع افزایش می یابد.

از آن جایی که عمده سدهای خاکی با هسته بتن آسفالتی در کشورها با استعداد لرزه خیزی پایین احداث شده اند، لذا اطلاعات کمی در ارتباط با رفتار دینامیکی این نوع از سدها در دست است. اما، ارزیابی رفتار این نوع از سدها در مناطقی با استعداد لرزه خیزی بالا، تحت اثر ارتعاشات شدید زلزله امری مهم و ضروری بنظر می رسد. زلزله های میدان نزدیک ارتعاشات پالس مانندی ایجاد می کنند که ویژگی های کاملا متفاوتی نسبت به زلزله های معمولی دارد. در این پژوهش رفتار دینامیکی سدهای خاکی با هسته بتن آسفالتی تحت اثر زلزله های میدان دور و نزدیک که تفاوت های قابل ملاحظه ای در محتوای فرکانسی دارند، با تکیه بر رفتار هسته آسفالتی ارزیابی گردید. مدل سازی عددی و پارامتری بروش تفاضل محدود و در شرایط کرنش مسطح با نرم افزار flac2d انجام شد. مدل رفتاری الاستو-پلاستیک مور-کولمب برای سد و پی آن و پارامترها شامل ارتفاع سد، زلزله های میدان نزدیک و میدان دور و بیشینه شتاب زلزله ها در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد که تغییر شکلهای هسته بتن آسفالتی کاملا وابسته به تغییر شکل های پوسته، فیلتر و نواحی انتقالی است. بطور کلی زلزله های میدان نزدیک منجر به توسعه کرنش های برشی و تغییرشکل های بزرگتری در هسته و فیلتر میگردد که باید در طراحی این نوع از سدها در نظر گرفته شود.

تحلیل عددی گروه شمع در خاک مستعد روانگرایی انجام شد تا اثر فاصله بین شمع ها و سربار بر روی توزیع فشار منفذی اضافی و استعداد روانگرایی بررسی شود. تحلیل با استفاده از برنامه دو بعدی کرنش مسطح تفاضلات محدود (flac) با در نظر گرفتن مدل بنیادی غیرخطی برای خاک ماسه ای، کاهش مقاومت و سختی و اندرکنش خاک و شمع انجام شده است. نتایج تحلیل عددی نشان می دهد که گروه شمع تاثیر قابل توجه ای بر روی پاسخ دینامیکی خاک ماسه ای دارد. بطوریکه گروه شمع مقدار فشار منفذی اضافی ایجاد شده در طی تکان لرزه ای را کاهش می دهد و حتی ممکن است مانع روانگرایی شود. دیده می شود که یک فاصله بهینه بین شمع ها وجود دارد که حداقل فشار منفذی اضافی را نتیجه می دهد. تغییرمکان جانبی بیشینه و لنگر خمشی بیشینه شمع برای فاصله های مختلف بدست آمده است. مشاهده می شود که فاصله بین شمع ها تاثیر چندانی بر روی تغییرمکان جانبی بیشینه گروه شمع در خاک مستعد روانگرایی ندارد. همچنین نتایج نشان می دهد که لنگر خمشی بیشینه شمع در گروه شمع واقع در خاک مستعد روانگرایی، در سر شمع رخ می دهد. عملکرد فونداسیون شمعی در خاک مستعد روانگرایی تحت بارگذاری زلزله یک فرایند بسیار پیچیده می باشد. مقاومت و سختی خاک به سبب افزایش فشار منفذی، کاهش می یابد. شمع می تواند بطور جدی با روانگرا شدن خاک در طی زلزله های قوی تخریب شود. همچنین در این پروژه، پاسخ شمع های قائم در خاک مستعد روانگرایی تحت بارگذاری زلزله ارائه شده است. تغییرمکان جانبی بیشینه و لنگر خمشی بیشینه شمع برای قطرهای مختلف شمع، فرکانس های غالب و شدت آریاس های مختلف زلزله بدست آمده است. دیده می شود که تغییرمکان جانبی شمع و لنگر خمشی بیشینه شمع با کاهش فرکانس غالب زلزله برای یک شتاب بیشینه مشخص، افزایش می یابد.

در طراحی پی ساختمانهای بلند و سنگین، در صورت استفاده از پی گسترده، ممکن است ضریب اطمینان کافی در برابر بارهای حدی وجود داشته باشد اما نشست های میانگین و تفاضلی پی از حد مجاز بیشتر شود و در مقابل، استفاده از گروه شمع هزینه ی زیادی در بر داشته باشد. یک راه حل ممکن استفاده از ترکیب شالوده ی گسترده و گروه شمع است که اصطلاحاً به آن «پی گسترده - شمع» گفته می شود. مطالعات نشان داده است که استفاده از پی گسترده - شمع به عنوان پی ساختمان ها، راهی موثر و اقتصادی برای کنترل نشست تفاضلی و بهبود ظرفیت باربری است. این نوع پی، سامانه ی ژئوتکنیکی مرکب از سه بخش باربر شالوده ی گسترده، گروه شمع و خاک می باشد. بارهای وارده به شالوده ی گسترده با مشارکت گروه شمع به خاک منتقل می شوند. بنابراین لحاظ نمودن اثرات اندرکنش بین این سه جزء، ضروری می باشد و این مسئله سبب پیچیدگی های خاصی در پیش بینی رفتار این نوع پی ها می شود. به همین دلیل، روش های متعددی به منظور تحلیل و طراحی این نوع پی ارائه شده است. در سال های اخیر، با گسترش روش های مختلف عددی و استفاده از رایانه، به کارگیری روش های عددی در حل مسائل ژئوتکنیکی از جمله رفتار استاتیکی و دینامیکی خاک و پی های مختلف، توسعه ی زیادی یافته است. در این پایان نامه سعی بر آن است، با استفاده از نرم افزار abaqus بر مبنای روش اجزا محدود سه بعدی، مطالعه ی پارامتریکی در رابطه با ظرفیت باربری و نشست پی گسترده - شمع در خاک های رسی انجام شود تا بتوان طراحی بهینه ای در این زمینه انجام داد. عوامل مختلفی که در مطالعات مورد بررسی قرار گرفتند، مهم ترین عوامل موثر در عملکرد رفتاری پی گسترده - شمع می باشند که عبارتند از اندرکنش خاک - سازه، ویژگی های خاک محل، طول، قطر، تعداد و آرایش شمع ها، ضخامت شالوده ی گسترده و ویژگی های بار وارده. ویژگی های خاک مورد مطالعه از گمانه های حفر شده در نقاط مختلف شهرستان بابل استخراج شده اند. مطابق نتایج، طول و تعداد شمع در افزایش ظرفیت باربری پی و سهم باربری شمع ها و کاهش نشست میانگین، بیشترین سهم را دارا می باشند و ضخامت شالوده ی گسترده، مهم ترین عامل در کاهش نشست تفاضلی می باشد. اثر ویژگی های مقاومتی در افزایش ظرفیت باربری و اثر پارامترهای سختی در کاهش نشست ها مشهود می باشد. در نهایت، ویژگی های پی گسترده - شمع در این نقاط با توجه به میزان بار وارده، پیشنهاد شده اند و طرحی بهینه برای آن ارائه شده است.

رساله حاضر در جهت تهیه یک بانک اطلاعاتی از خصوصیات رفتاری ماسه های سواحل جنوبی دریای خزر. در این پایان نامه با توجه به اهداف فوق الذکر و با بهره گیری از مطالعات گذشته مرکز مطالعات منابع آب دریای خزر اقدام به نمونه برداری از مناطق مختلف ساحل و انجام آزمایشات مکانیک خاک بر روی آنها گردیده است.