افزودن مهاربند به سازه ها از جمله روش های معمول مقاوم سازی به شمار می آید. ایده استفاده از کابل به عنوان مهاربند در ساختمان ها که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است؛ مبتنی بر ویژگی های آن اعم از انعطاف پذیری، ظرفیت بالای تحمل نیروهای کششی و عدم تحمل نیروی فشاری می باشد. بیشتر تحقیقات موجود در مورد رفتار سازه های با مهاربند کابلی تئوری و در محدوده رفتار خطی و یا غیرخطی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی کابل متمرکز می باشد. در این پژوهش رفتار غیرخطی قاب های فولادی با مهاربند کابلی با در نظر گرفتن رفتار الاستو پلاستیک مصالح قاب و کابل و رفتار غیرخطی هندسی کابل مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا در یک قاب خمشی یک طبقه با مهاربند کابلی، اثر اضافه شدن کابل با قطرهای مختلف در شکل پذیری و مکانیزم شکست قاب مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه رفتار قاب های خمشی دو و چهار طبقه مهار شده به وسیله کابل با قطر های مختلف بررسی می شود. با توجه به نتایج تحلیل، سه نوع مکانیزم شکست برای قاب ها به دست آمده است که مکانیزم اول مطلوب بوده و مکانیزم دوم به علت انتخاب مهاربند با قطر بالا و مکانیزم سوم به دلیل انتخاب تیر با سطح مقطع بالا مطلوب نمی باشد. نتایج حاصل از تحلیل حاکی از آن است که مکانیزم اول به علت استفاده از تیر با سطح مقطع متوسط و مهاربند های با قطر کم شکل پذیری و رفتار مناسبی در سازه را به دنبال خواهد داشت. از طرفی با انتخاب مهاربند با قطر خیلی بالا، مکانیزم گسیختگی در سازه از شکست تیر به شکست ستون منتقل شده و باعث می شود ضمن عدم استفاده بهینه از ظرفیت سازه، سیستم مهاربندی شده توسط کابل شکل پذیری مناسبی نداشته باشد. نتایج مطالعات بیانگر این مطلب است که در سیستم مهاربندی شده توسط کابل استفاده از مهاربندهایی که قطر کمتری دارند، در کاهش درصد جابجایی طبقه بیشتر موثر می باشند. برای اینکه سازه رفتار مناسبی از خود نشان دهد انتخاب پیش تنیدگی زیاد توأم با قطر زیاد مهاربند ضرورتی ندارد.

در سازه های فولادی نظیر سالنهای صنعتی و پلهای فلزی با دهنه های بزرگ که ملاحظات معماری امکان استفاده از طرح انعطاف پذیر را فراهم می نماید، کاربرد مقاطع متغیر به دلیل صرفه جوئی اقتصادی و زیبائی طرح ترجیح داده می شود. برای طراحی بهینه قابهای فولادی با مقطع متغیر، تحلیل سازه با فرض طرح و ابعاد اولیه ای برای آن انجام و سپس با توجه به توزیع نیروهای داخلی، وزن سازه، ضوابط مقاومت و پایداری موضعی و کلی سازه، طرح نهائی به روش آزمون و خطا تهیه می شود. تعداد زیاد متغیرهای آزمون و خطا در مواردی به جوابهائی غیر از بهترین و اقتصادی ترین جواب می رسد. در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک و میکروژنتیک برای رسیدن به طرح بهینه و اقتصادی قابهای فولادی با مقطع متغیر استفاده شده است. برای طراحی قاب های فولادی با مقطع متغیر، نرم افزاری به منظور تحلیل خطی و بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک و میکروژنتیک تهیه شده است. وزن سازه به عنوان تابع هدف و نسبت تغییرمکان نسبی طبقات، اندر کنش نیروی محوری و لنگر خمشی و تنش اعضا به عنوان قید در نظر گرفته شده است. به منظور یافتن طرح بهینه، اتصالات اعضا به همدیگر و پی می تواند مفصلی یا گیردار فرض شود. به کمک روش پیشنهادی و نرم افزار، ابعاد بهینه مقاطع اعضا و طول ماهیچه قسمت های متغیر تعیین می شود.

تیرهای مرکب بتن و فولاد با دارا بودن مزایای فنی و صرفه اقتصادی، کاربرد روز افزونی در صنعت ساختمان و پلسازی دارند. استفاده از این سیستم ها باعث افزایش ظرفیت باربری و کاهش مصرف فولاد می شود. بنابراین شناخت خصوصیات رفتاری این سازه ها تحت اثر بارهای استاتیکی و دینامیکی ضرورت دارد. در حال حاضر به منظور شناخت رفتار استاتیکی و دینامیکی این سازه ها از بررسی های آزمایشگاهی و مدل های المان محدود استفاده می شود. ایجاد مدل اجزای محدود به علت هزینه کمتر و امکان مطالعه و بررسی کامل رفتار اجزا و سازه، در کنار کارهای تجربی ترجیح داده می شود. در این پایان نامه مدل اجزای محدود قاب خمشی فولادی با دال بتنی ارائه می شود. این مدل با استفاده از نرم افزار abaqus v6.9-1 ایجاد شده است. مدل قاب مرکب بتن و فولاد به صورت سه بعدی بوده و در آن از المان های مکعبی، پوسته ای، خرپایی و تیری برای مدلسازی اجزای مختلف استفاده شده است. بارگذاری مدل به صورت تناوبی با دامنه های افزایش یابنده می باشد و به شکل تغییر مکان افقی به انتهای ستون ها وارد می گردد. رفتار غیرخطی هندسی، غیرخطی مصالح فولادی در بارگذاری تناوبی و همچنین رفتار غیرخطی مصالح بتنی به همراه متغیرهای خرابی و اثر باز و بسته شدن ترک ها در مدل اجزای محدود لحاظ شده است. آرماتورها و برشگیرها به صورت اجزای جاسازی شده در المان های مکعبی و برهمکنش سقف بتنی و تیرهای فولادی به صورت اصطکاکی با امکان وقوع لغزش مدلسازی شده است. برای آنالیز خودکار مدل ایجاد شده توسط تکنیک ریستارت، از برنامه ای که برای این منظور نوشته شده استفاده می گردد. تحلیل مدل تا لحظه مشاهده علائم شکست ادامه می یابد.

قاب خمشی فولادی یکی از سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی است. این سیستم با شکل پذیری مناسب ، امکان جذب انرژی بالایی را دارا می باشد ولی به دلیل نداشتن سختی جانبی کافی، تغییر مکان های بزرگی را تحت اثر نیروهای جانبی تجربه می کند. مقاوم سازی قاب های خمشی فولادی در شرایطی از جمله تغییر کاربری سازه، نادرست بودن فرض-های اولیه محاسباتی یا اشتباهات در فرآیند ساخت ضرورت پیدا می کند. روش های مختلفی برای مقاوم سازی قاب خمشی وجود دارد. در این تحقیق، رفتار قاب خمشی فولادی مقاوم سازی شده با مهاربند کابلی واگرا به صورت تجربی و تئوری بررسی شده است و با رفتار قاب خمشی مقاوم سازی شده با مهاربند کابلی ضربدری مقایسه شده است. رفتار نمونه های قاب خمشی فولادی تنها و قاب خمشی فولادی مهاربندی شده با مهاربند کابلی واگرا، به صورت تجربی در آزمایشگاه تعیین شد و نتایج تجربی با مدل المان محدود مورد مقایسه قرار گرفت. پس از اطمینان از صحت مدل های المان محدود، سه نمونه مدل المان محدود قاب خمشی، قاب خمشی با مهاربند کابلی واگرا و قاب خمشی با مهاربند کابلی ضربدری، تهیه و رفتار هیسترزیس نیرو-جابجایی و نیروی محوری ستون های قاب ها بررسی شد. بررسی ها نشان می دهد که مهاربند کابلی واگرا از نظر شکل پذیری و بزرگی نیروی محوری ستون های قاب، رفتار مناسب-تری نسبت به مهاربند کابلی ضربدری دارد و برای مقاوم-سازی قاب های خمشی فولادی توصیه می شود.

در سالهای اخیر، با توجه به نیاز روزافزون به مسکن از یک طرف و محدودیت منابع از طرف دیگر، ضرورت استفاده از سازه های سبک با سرعت اجرای بالا احساس می شود. قابهای فولادی سردنورد شده lsf به عنوان یکی از سیستمهای نوین و مناسب به صورت روزافزونی در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین شناخت رفتار استاتیکی و لرزه ای این قاب ها ضرورت دارد. در قاب های فولادی سرد نورد شده برای مقابله با اثرات نیروهای جانبی زلزله از سیستم های مختلفی استفاده می شود. از جمله این سیستم ها، سیستم دیوار برشی، سیستم دیوارهای بتنی، سیستم بادبند با پروفیل های مختلف و سیستم قاب خمشی می باشد. یکی از سیستم های پرکاربرد مهاربندی، بادبندهای فولادی ضربدری تسمه -ای است. رفتار قابهای فولادی سرد نورد شده به کمک آزمایش و مدل های المان محدود بررسی می شود. آزمایشات تجربی نیاز به تجهیزات مدرن و گران قیمت دارند، لذا استفاده از روش المان محدود در کنار داده های تجربی، روش مناسبی برای بررسی رفتار می باشد. در این پایان نامه از نرم افزار تحلیل المان محدود abaqus برای مدل سازی قاب استفاده شده است. در این پایان نامه رفتار یک سازه lsf تحت اثر بارهای جانبی که قبلا آزمایش تجربی روی آن انجام شده، مورد بررسی قرار گرفته است. این قاب مهاربندی شده دارای مهاربندهای ضربدری تسمه ای است. مدل المان محدود قاب lsf با مهاربند ضربدری تسمه ای تهیه و پاسخ آن در برابر نیروهای رفت و برگشتی تعیین شده است. پس از تحلیل المان محدود، نتایج تحلیل المان محدود با داده های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است. پس از اطمینان از صحت مدل المان محدود، مکانیزم های خرابی و اثر رفتار مهاربند روی رفتار سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. این پایان نامه در چهار فصل تنظیم شده است. در فصل اول به معرفی کلی، همچنین معرفی اجزا، اتصالات رایج، موارد کاربرد و به برخی از محاسن و معایب سازه های سرد نورد شده اشاره شده است. در فصل دوم به معرفی قاب های سرد نورد شده ی بادبندی شده با تسمه و نمونه های آزمایشگاهی مورد مطالعه، پرداخته شده است. در ادامه ی این فصل کار های انجام شده و پیشینه ی پژوهشی قاب های سرد نورد شده با بادبند تسمه ای ذکر شده است. در فصل سوم به نحوه ی مدل سازی المان محدود قاب در محیط نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. در فصل چهارم با مقایسه ی نتایج تجربی و المان محدود، تفسیر نتایج انجام گرفته و به بحث در مورد طراحی قاب های سرد نورد شده با بادبند تسمه ای پرداخته شده است.

مفهوم ضریب رفتار بدین معنی است که سیستم های مقاوم سازه ای خوب طراحی شده دارای رفتار شکل پذیری هستند، و می توانند بدون فرو ریزش تغییر شکل های پلاستیک زیادی تحمل کنند. به عبارت دیگر مقاومت طراحی لرزه ای که آیین نامه ها پیشنهاد می کنند کمتر از مقاومت جانبی است که، لازم است سازه در وقوع زلزله در مرحله الاستیک نگه دارد. به نسبت مقاومت سازه وقتی رفتار آن کاملاً خطی فرض می شود به مقاومت سازه در حالت حد نهایی ضریب رفتار سازه می گویند [1]. یکی از شیوه های نوین مهار سازه های فولادی استفاده از مهاربندهای بزرگ در سیستم جانبی این سازه ها می باشد که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، 4 سازه فولادی 5 طبقه 10 طبقه 15 و 20 طبقه که توسط مهاربندهای بزرگ در دو نوع به طوری که نوع اول 5 طبقه از سازه و تمام دهانه های سازه و نوع دوم 10 طبقه از سازه و تمام دهانه ها را پوشش می دهد مورد توجه قرار گرفته است. تمام مراحل مدل سازی، تحلیل، و طراحی سازه ها در نرم افزار sap2000 انجام شده است. تحقیقات اخیر بیانگر این واقعیت است که ضریب رفتار سازه ها به عوامل مختلفی بستگی دارد و تعیین دقیق این ضریب مستلزم انجام پژوهش های گسترده می باشد. در این تحقیق تأثیر ارتفاع سازه و نوع مهاربندی بر ضریب رفتار در نظر گرفته شده است و ضریب اضافه مقاومت و ضریب شکل پذیری و ضریب رفتار سازه ها به دو روش نیومارک- هال و کراوینکلر- ناسار محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع سازه ضریب رفتار و ضریب شکل پذیری در هر دو روش ذکر شده افزایش می یابد ولی ضریب اضافه مقاومت تغییر چندانی نمی کند. همچنین حالت 1 مهاربندی در هر دو روش ذکر شده رفتار بهتری نسبت به حالت 2 مهاربندی از خود نشان می دهد و با توجه به تأثیر متغیر های ارتفاع سازه و نوع مهاربندی و با فرض rr=1 ضریب رفتار 4 پیشنهاد می گردد.

فلسفه طراحی سازه ها بر این اصل استوار است که تیرها و ستون ها به نحو مناسبی به یکدیگر متصل شوند تا بتوانند با عمل یکپارچه خود در مقابل نیروهای وارده، شرایط مقاومت، بهره برداری و ظرفیت را تامین کنند. اتصالات وظیفه انتقال نیرو از یک عضو سازه به عضو دیگر را انجام می دهند. اتصالات ستون ها به یکدیگر به کمک وصله ها صورت می پذیرد که به شکل های مختلفی قابل اجرا می باشند. در این پایان نامه رفتار وصله های پوششی و اتکائی بررسی شده است. وصله های پوششی برای دو قطعه ستون با ابعاد متفاوت به دو شیوه اجرا می شود. در شیوه اول و متعارف،با قرار دادن ورق پرکننده در بر قطعه ستون فوقانی، ابعاد دو قطعه ستون یکسان شده و سپس قطعات، با ورق وصله پوششی به همدیگر متصل می شوند. در شیوه دوم بنابه توصیه مبحث دهم مقررات ملی ایران به جای استفاده از ورق های پرکننده، ابتدا مقطع بزرگتر با شیب1:6 به مقطع کوچکتر تبدیل شده و سپس اتصال برقرار می گردد. در این پایان نامه رفتار استاتیکی و لرزه ای این وصله پیشنهادی بررسی شده است. با استفاده از نرم افزار اجزای محدود، به بررسی رفتار استاتیکی و لرزه ای انواع وصله ها پرداخته شده است. سه نوع وصله اتکائی، پوششی با ورق پرکننده و پوششی با تبدیل مقطع، مورد بررسی قرار می گیرد. در این پایان نامه مکانیزم خرابی، نحوه گسیختگی اتصالات، پایداری و رفتار استاتیکی و چرخه ای ستون وصله شده مطالعه شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که وصله ستون های پیشنهادی مبحث دهم، دارای بیشترین تمرکز تنش در میان ستون های مورد بررسی است. مکانیزم خرابی غالب در ستون های مورد بررسی، از نوع کمانش موضعی در قسمت تبدیل یا در سایر قسمتهای ستون می باشد. با بررسی ضوابط فشردگی مقاطع قوطی شکل، مشخص شد که نیاز به اصلاح این ضوابط وجود دارد. همچنین بررسی ها نشان می دهد که با توجه به تعیین کنندهچکیده: فلسفه طراحی سازه ها بر این اصل استوار است که تیرها و ستون ها به نحو مناسبی به یکدیگر متصل شوند تا بتوانند با عمل یکپارچه خود در مقابل نیروهای وارده، شرایط مقاومت، بهره برداری و ظرفیت را تامین کنند. اتصالات وظیفه انتقال نیرو از یک عضو سازه به عضو دیگر را انجام می دهند. اتصالات ستون ها به یکدیگر به کمک وصله ها صورت می پذیرد که به شکل های مختلفی قابل اجرا می باشند. در این پایان نامه رفتار وصله های پوششی و اتکائی بررسی شده است. وصله های پوششی برای دو قطعه ستون با ابعاد متفاوت به دو شیوه اجرا می شود. در شیوه اول و متعارف،با قرار دادن ورق پرکننده در بر قطعه ستون فوقانی، ابعاد دو قطعه ستون یکسان شده و سپس قطعات، با ورق وصله پوششی به همدیگر متصل می شوند. در شیوه دوم بنابه توصیه مبحث دهم مقررات ملی ایران به جای استفاده از ورق های پرکننده، ابتدا مقطع بزرگتر با شیب1:6 به مقطع کوچکتر تبدیل شده و سپس اتصال برقرار می گردد. در این پایان نامه رفتار استاتیکی و لرزه ای این وصله پیشنهادی بررسی شده است. با استفاده از نرم افزار اجزای محدود، به بررسی رفتار استاتیکی و لرزه ای انواع وصله ها پرداخته شده است. سه نوع وصله اتکائی، پوششی با ورق پرکننده و پوششی با تبدیل مقطع، مورد بررسی قرار می گیرد. در این پایان نامه مکانیزم خرابی، نحوه گسیختگی اتصالات، پایداری و رفتار استاتیکی و چرخه ای ستون وصله شده مطالعه شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که وصله ستون های پیشنهادی مبحث دهم، دارای بیشترین تمرکز تنش در میان ستون های مورد بررسی است. مکانیزم خرابی غالب در ستون های مورد بررسی، از نوع کمانش موضعی در قسمت تبدیل یا در سایر قسمتهای ستون می باشد. با بررسی ضوابط فشردگی مقاطع قوطی شکل، مشخص شد که نیاز به اصلاح این ضوابط وجود دارد. همچنین بررسی ها نشان می دهد که با توجه به تعیین کننده بودن کمانش کلی یا موضعی در حالت حدی خرابی، ستون رفتار چرخه ای و استهلاک انرژی قابل توجه ندارد.

در این تحقیق رابطه پاسخ غیرخطی قابهای خمشی بتن آرمه تحت زلزله های نزدیک گسل و دور از گسل با پاسخ خطی سیستم یک درجه آزاد معادل و پاسخ خطی سیستم چند درجه آزاد به دست می آید. در ابتدا نحوه تخمین تقریبی ماکزیمم پاسخ غیرخطی بام با استفاده از طیف پاسخ الاستیک سیستم یک درجه آزاد خطی معادل ارائه می گردد. پارامترهای مورد نیاز در این کار، شامل دوره تناوب اولیه سازه با استفاده از مقاطع ترک نخورده، ضریب پریود موثر و طیف پاسخ تغییرمکان خطی با یک میرایی معادل خاص می باشد. رابطه ای ساده بین تغییرمکان غیرخطی ماکزیمم بام، طیف پاسخ تغییرمکان خطی و دوره تناوب موثر سازه با استفاده از تحلیل تعدادی قاب تحت یک سری زلزله تعیین می گردد. بدین منظور تغییرمکان غیرخطی قابها تحت 40 رکورد زلزله دور از گسل و نزدیک گسل که برای مناطق با لرزه خیزی بالا و متوسط مقیاس شده اند، به دست می آید. این تغییرمکانها نسبت به ضریب مشارکت مود اول همپایه شده و بر روی طیف الاستیک زلزله قرار می گیرند. اختلاف بین تغییرمکانهای همپایه شده و مقدار طیف زلزله در زمان تناوب قابها به دست می آید. زمان تناوب قابها همواره با ضریبی افزایش پیدا می کند و اختلاف پاسخها محاسبه میگردد. ضریبی که کمترین اختلاف را با استفاده از روش مجموع کمترین مربعات حاصل کند، انتخاب می گردد. این روند برای طیف زلزله با میرایی های مختلف انجام می گیرد. در نهایت، درصد میرایی که کمترین اختلاف پاسخ را حاصل کند، به عنوان درصد میرایی بهینه و ضریب پریود متناظر با آن به عنوان ضریب پریود موثر نامیده می شود. در این مطالعه ضریب پریود موثر برای مناطق با لرزه خیزی بالا و متوسط به ترتیب 2.3 و 1.9 در زلزله های نزدیک گسل به دست می آید. برای زلزله های دور از گسل این مقادیر برابر 2.1 و 1.8 می باشند. طیف پاسخ الاستیک مناسب برای تخمین پاسخ غیرخطی، طیف با میرایی 9% می باشد. رابطه بین ماکزیمم تغییرمکان نسبی طبقه برای سیستمهای چند درجه آزاد خطی و غیرخطی هم از لحاظ مقدار و هم محل ایجاد آن مورد بررسی قرار می گیرد. به طور متوسط، ماکزیمم تغییرمکان نسبی طبقه در تحلیل غیرخطی 1.43 برابر مقدار آن در تحلیل خطی برای رکوردهای حوزه دور و 1.62 برابر برای رکوردهای حوزه نزدیک در مناطق با لرزه خیزی بالا می باشد. بررسی تعداد رکوردهای لازم جهت به دست آوردن ضریب اصلاح پریود نشان می دهد که حداقل 14 رکورد برای این منظور لازم است اما تعداد 17 رکورد خطای محاسبات را به کمتر از 5% می رساند.

کابل میتواند به عنوان مهاربند در سازه های فولادی و بتنی بکار رود و روشی است برای مقاوم سازی سازه ها اما بدلیل افزایش نیروی برشی ستونها در سازه های بلند مرتبه نمیتوان از آن استفاده کرد و برای بهبود بخشیدن به عملکرد آن باید تدابیر خاصی اتخاذ کرد.

صفحات اتصال در سازه های فولادی نظیر خرپاها و ساختمانهای دارای مهاربند، برای انتقال نیروها از اعضای دارای بار محوری به سازه اصلی به کار می روند. در این ساختمانها، بادبند وظیفه حفظ پایداری سازه در مقابل نیروهای جانبی را به عهده دارد. خرابی صفحات اتصال باعث ناپایداری ساختمان در مقابل نیروهای جانبی خواهد شد. بنابراین طراحی و تامین پایداری این صفحات در مقابل انواع خرابی وگسیختگی های احتمالی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از حالت های خرابی صفحه اتصال اثر ترکیبی برش در مقطع مار بر وسایل اتصال و کشش در مقطع عمود بر آن است. این نوع خرابی به برش قالبی موسوم است. برش قالبی مربوط به حالتی می شود که در محل اتصال اعضای فولادی، قسمتی از عضو به صورت کلی یا جزئی از کل آن جدا شده و کارایی خود را از دست می-دهد. ترکیبی از گسیختگی کششی و تسلیم برشی در دو صفحه عمود بر هم از یک المان، باعث گسیختگی قالبی می شودکه صفحه کشش عمود بر نیرو و صفحه برش در راستای نیروی وارده می باشد. در این پایان نامه پدیده برش قالبی در اتصالات پیچی و جوشی بررسی شده است. برای بررسی رفتار صفحات اتصال مهاربند، مدل المان محدود ایجاد خواهد شد. با مقایسه نتایج مدل المان محدود و داده های تجربی دقت مدل های المان محدود ارزیابی خواهد شد. سپس با بررسی توزیع تنش در صفحات اتصال و مقاومت آنها، دقت فرمولهای موجود در طراحی صفحات اتصال بررسی شده و میزان خطاهای فرمول ها تعیین خواهد شد. با انجام مطالعات پارامتریک، تاثیر ضخامت، مساحت سطوح واقع در برش و کشش و مشخصات مکانیکی مصالح در رفتار صفحه اتصال بررسی خواهد شد. این پایان نامه در سه فصل تنظیم شده است. در فصل اول نحوه طراحی صفحات بادبند بیان شده و تاریخچه ای از تحقیقات صورت گرفته بر روی صفحات بادبند و پدیده گسیختگی قالبی ارائه شده است. همچنین در این فصل روابط آیین نامه های مختلف برای کنترل برش قالبی ارائه می شود. در فصل دوم مشخصات نمونه آزمایشی مورد استفاده در کنترل دقت مدل المان محدود ارائه می شود. این مشخصات شامل مشخصات هندسی و مصالح و نحوه ی بارگذاری مدل آزمایشگاهی است. نحوه ساخت مدل المان محدود برای اتصالات پیچی و جوشی مانند نحوه ساخت قطعه، محاسبه و معرفی مشخصات مصالح تشریح شده است. پس از تحلیل، مقاومت صفحه حاصل از مدل تحلیلی با داده های تجربی موجود مقایسه شده، مقادیر خطا و دلایل ایجاد آن مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین مکانیزم خرابی مشاهده شده در مدل تحلیلی با مکانیزم خرابی مدل تجربی مقایسه شده و علت ایجاد این نوع مکانیزم در صفحات بادبند بررسی شده است. سپس مدل اجزای محدود صفحه اتصال جوشی تهیه شده و روش ایجاد مدل توضیح داده می شود. پس از تحلیل به بررسی مکانیزم خرابی و مقاومت اتصال جوشی پرداخته می شود. فصل سوم به بحث و نتیجه گیری اختصاص یافته است. در این فصل رفتار صفحات اتصال مورد بررسی ارزیابی شده و دقت فرمولهای طراحی آیین نامه ها در پیش بینی مقاومت و مکانیزم خرابی اتصال بررسی شده است. در ادامه این فصل با انجام مطالعات پارامتریک، تاثیر متغیر های مختلف در رفتار صفحه اتصال جوشی بررسی می شود. همچنین، تاثیر عوامل مختلف در رفتار صفحات اتصال مورد بحث قرار گرفته است.

شکل پذیری نمودی از جذب انرژی درسازه ها است. نصب مستهلک کننده های انرژی در نقاط خاصی از سیستم های سازه ای به منظور متمرکز ساختن اتلاف انرژی در این نقاط، عملکرد و ایمنی سازه ها را در زلزله-های شدید بهبود می بخشد. سختی و شکل پذیری دو ویژگی مهم می باشند مطلوب آن است که سیستم سازه ای ساخته شود که هر دو ویژگی را بدون افزایش زیاد هزینه ها تامین کند. سیستم مهاربند زانویی نوع جدیدی از استهلاک کننده های انرژی هستند که سختی جانبی و شکل پذیری را همزمان تامین می کنند. دراین حالت المان های قطری بجای محل اتصال تیر و ستون به المان زانویی متصل می شوند. عضو زانویی با جاری شدن خود در زلزله های شدید، شکل پذیری لازم را فراهم می کند و مانند یک فیوز شکل پذیر عمل می کند و مانع کمانش عضو می شود و تعمیر و جایگزینی آن نیز بعد از زلزله ساده تر خواهد بود. مهاربند شورون زانویی نوع جدیدی از مهاربندی زانویی است که نسبت به مهاربند شورون همگرا دارای ظرفیت جذب انرژی بیشتری می باشد و در مقایسه با بادبند ضربدری زانویی دارای امتیاز بازشو است. در این پایان نامه با استفاده از برنامهsap2000 سه قاب 4، 8 و12طبقه طراحی می شود و به بررسی و مقایسه رفتار مهاربند شورون درحالت استفاده از زانویی(ckb)، حالت همگرا (cbf) و آرایش شورون به صورت ضربدری و مهاربندی واگرا (ebf) در هر کدام از قابها خواهیم پرداخت که در مجموع 12 قاب مورد بررسی قرار خواهد گرفت. رفتار عمده مورد بررسی، شکل پذیری و بررسی تشکیل مفاصل پلاستیک و سختی الاستیک و اضافه مقاومت بعد از تشکیل اولین مفصل خواهد بود. طبق نتایج بدست آمده برای سازه های کوتاه مرتبه شکل پذیری و سختی قاب شورون زانویی بسیار بیشتر از قاب واگرا است و با افزایش ارتفاع از مزیت آن کاسته می شود. ولی همواره دارای بیشترین اضافه مقاومت نسبت به سایر قابها می باشد.

هدف اصلی در طراحی لرزه ای ساختمان ها این است که رفتار ساختمان در مقابل نیروهای ناشی از زلزله های کوچک، بدون خسارت و در محدوده ی رفتار خطی بوده و در مقابل نیروهای ناشی از زلزله های شدید، ضمن حفظ پایداری کلی خود، خسارت های سازه ای و غیر سازه ای را تحمل کند. در زلزله های شدید تنها عامل مقاومت مطرح نیست و بخشی از انرژی ورودی زلزله با رفتار غیر ارتجاعی و با کمک شکل پذیری سازه مستهلک می شود. علاوه بر اعضا و اتصالات سازه ای، اخیرا استفاده از میراگر ها ی الحاقی برای اتلاف انرژی زلزله مد نظر قرارگرفته است. هدف از این تحقیق، تعیین ضریب رفتار قاب های خمشی فولادی با وجود میراگر تسلیمی u شکل نگهداری شده توسط مهاربند هشت است. از ویژگی های این میراگر، قابلیت تغییرمکان و شکل پذیری زیاد اعضای آن تحت بارهای رفت و برگشتی می باشد. برای این منظور قاب های خمشی با شکل پذیری متوسط با و بدون استفاده از میراگر u شکل، در تعداد طبقات 3، 5، 7، 9، 11 و 13 توسط نرم افزار sap2000 مدل و طراحی شده است. برای تعیین ضریب رفتار از تحلیل استاتیکی غیر خطی با استفاده از دو نرم افزار sap2000 و opensees استفاده شد. نتایج برای قاب های خمشی با و بدون میراگر u شکل محاسبه شد و ضریب کاهش نیرو ناشی از میراگر الحاقی تعیین گردید. ضریب رفتار قاب های خمشی بدون میراگر براساس رابطه ی نیومارک و هال توسط نرم افزار opensees ، حدود 5/5 و برای مدل های مجهز به میراگر برابر 4/8 بدست آمده است. اختلاف نتایج حاصل از دو نرم افزار چشمگیر نمی باشد. در مدل های بدون میراگر قسمت عمده ی ضریب رفتار از ضریب کاهش ناشی از مقاومت افزون تامین می شود، در حالیکه در مدل های دارای میراگر سهم ضریب کاهش شکل پذیری افزوده می شود. سطح زیر نمودار بارافزون در تمامی مدل های دارای میراگر، نسبت به حالت بدون میراگر بیشتر شده است که این افزایش بیانگر قابلیت اتلاف انرژی مناسب میراگر های تسلیمی u شکل می باشد. اثر این اتلاف انرژی در ضریب رفتار، با ضریب کاهش ناشی از میراگر، ، قابل اعمال است که در این بررسی این ضریب در حدود 5/1 بدست آمده است.

مهاربندهای بزرگ مقیاس که بطور هم زمان اتصال چند طبقه و چند دهانه از یک قاب را به یکدیگر ممکن می سازند، در بهبود رفتار ساختمان ها تحت اثر زلزله های شدید نقش موثری را ایفا می کنند. با توجه به این موضوع شناخت عملکرد قاب های خمشی فولادی مجهز شده با این نوع از سیستم ها حائز اهمیت است. در این تحقیق، نمونه های مورد بررسی، قاب های 3، 6 ، 9و12 طبقه با 3، 6 و9 دهانه می باشند. طبقات با ارتفاع یکسان 3 متر و دهانه ها به طول یکسان 4متر در نظر گرفته شده است. همچنین موقیعت مهاربندها در قاب نیز متقارن در نظر گرفته شده است تا بی نظمی تغییر ارتفاع و دهانه بر نتایج تاثیر نداشته باشد. تمام مراحل مدل سازی، تحلیل و طراحی سازه ها در نرم افزار sap2000 انجام شده است. در این تحقیق تاثیر ارتفاع، دهانه و تغییر نوع مقطع مهاربند بر ضریب رفتار در نظر گرفته شده است. ضریب اضافه مقاومت، ضریب شکل پذیری و ضریب رفتار سازه ها به دو روش نیومارک – هال و کراوینکلر- ناسار محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع سازه، ضریب رفتار، ضریب کاهش شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت در هر دو روش یاد شده کاهش می یابد. همچنین با افزایش دهانه سازه، ضریب رفتار و ضریب اضافه مقاومت نیز کاهش می یابد.

قاب خمشی یکی از سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی می باشد. این سیستم با شکل پذیری مناسب خود، توانایی جذب میزان زیادی انرژی را داراست. این سیستم به دلیل سختی جانبی ناکافی، در برابر زلزله تغییر شکل های بزرگی را تجربه می کند که بدین صورت امکان وارد آمدن خسارت به قسمت های غیر سازه ای در آن وجود خواهد داشت. برای جبران این نقیصه می توان مقاوم سازی قاب خمشی را انجام داد. مقاوم سازی قاب های خمشی فولادی در مواردی مانند تغییر کاربری سازه، نادرست بودن فرض های اولیه محاسباتی، خطاهای به وجود آمده در حین فرآیند ساخت و تغییر ملزومات لرزه ای آیین نامه های جدید، ضرورت پیدا می کند. مقاوم سازی این سیستم به شیوه های مختلفی قابل انجام است. در این پژوهش، رفتار قاب خمشی فولادی مقاوم سازی شده با مهاربند کابلی ضربدری به همراه صفحه¬ فولادی مستطیل شکل در وسط کابل ها بررسی شده و با رفتار قاب خمشی مقاوم سازی شده با مهاربند کابلی ضربدری مقایسه گردیده است. با حصول اطمینان از صحت مدل های اجزا محدود، سه نمونه مدل اجزا محدود شامل قاب خمشی، قاب خمشی با مهاربند کابلی ضربدری و قاب خمشی با مهاربند کابلی ضربدری تقویت شده با صفحه فولادی میانی، تهیه و پاسخ های سازه از جمله نیروی محوری و لنگر ستون ها و تیرهای قاب و نیروی محوری وارد بر کابل ها بررسی و همچنین تنش وارد شده بر صفحه نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که استفاده از سیستم مهاربند کابلی همراه با صفحه فولادی، تا حد زیادی سبب بهبود عملکرد سیستم شده و برای مقاوم سازی قاب های خمشی توصیه می گردد. در سیستم مهاربندی شده با کابل فولادی ضربدری و صفحه فولادی میانی، تغییر ضخامت صفحه چندان اقتصادی نیست اما ترکیب تغییرات قطر کابل با ابعاد مختلف صفحه، موجب مناسب تر شدن رفتار سازه تحت بارهای وارد بر آن می گردد. با استفاده از مهاربندهای کابلی در قاب خمشی، می توان جابجایی را کاهش داد. همچنین اضافه نمودن صفحه فولادی به وسط مهاربندها، جابجایی را افزایش داده و شکل پذیری قاب را نسبت به مهاربندهای کابلی ضربدری بهبود می بخشد. با تغییر ابعاد و ضخامت صفحه میانی و تغییر قطر کابل ها می توان جابجایی سازه را به جابجایی قاب خمشی یا جابجایی قاب با مهاربندهای کابلی ضربدری نزدیک نمود. با استفاده از مهاربندهای کابلی، نیروی محوری تیرهای طبقات چندین برابر می شوند اما بهره گیری از صفحه فولادی، تغییر چندانی در این نیروها ایجاد نمی نماید. استفاده از مهاربندهای کابلی ضربدری در قاب، موجب کاهش لنگر وارده شده و صفحات فولادی در میان مهاربندها نیز این لنگر را کاهش می دهد. نیروی محوری وارد شده به ستون های قاب خمشی، کمترین میزان را در بین مدل های بررسی شده نشان داده ولی استفاده از مهاربندهای ضربدری، موجب افزایش قابل توجه این نیرو می شود. بهره گیری از مهاربندهای فولادی تقویت شده با صفحات فولادی، نیروی وارد شده را کاهش می دهند که از مزیت های این سیستم مهاربندی محسوب می شود.

در این پژوهش به بررسی رفتار لرزه¬ای دیوارهای برشی فولادی با سخت¬کننده مورب x و مقایسه آن با دیوار برشی فولادی بدون سخت¬کننده پرداخته شده است. در این تحقیق ابتدا چهار نمونه دیوار برشی فولادی یک طبقه که سه نوع آن در مدل¬های متفاوت دارای سخت¬کننده¬های مورب و یک نمونه از آنها بدون سخت¬کننده است، به کمک نرم¬افزار اجزای محدود مدل سازی گردیده و رفتار لرزه¬ای دیوارهای برشی فولادی سخت شده با رفتار دیوار برشی فولادی بدون سخت¬کننده مورد مقایسه قرار گرفته است. در این مقایسه سختی، برش پایه و رفتار چرخه¬ای دیوار¬ها مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از داده¬های تجربی دقت مدل¬های اجزای محدود ارزیابی گردید. پس از صحت¬سنجی و اطمینان از دقت مناسب مدل¬های تحلیلی، تحقیق برای مدل¬های دیوار برشی فولادی دو طبقه تعمیم داده شد. بدین منظور چهار نمونه دو طبقه از قاب¬های با دیوارهای برشی فولادی که سه مورد از آنها دارای سخت¬کننده مورب و یک نمونه بدون سخت¬کننده بود، از نظر شکل¬پذیری، مقاومت، ضریب¬رفتار و رفتار چرخه¬ای مورد بررسی قرار گرفت. با مدل¬سازی نمونه¬ها در نرم¬افزار اجزای محدود مشاهده گردید که مقاومت برشی نمونه¬های سخت¬شده 13 تا 58 درصد بیشتر از مقاومت برشی نمونه بدون سخت¬کننده می¬باشد. همچنین ضریب رفتار نمونه¬های سخت¬شده 3/7 الی 9/9 درصد بیشتر از نمونه¬های فاقد سخت¬کننده می¬باشد. بررسی¬ها نشان می¬دهد که در نمونه¬های با دیوار برشی دارای سخت¬کننده، میزان جذب انرژی 45 تا 76 درصد بیشتر از نمونه¬های فاقد سخت¬کننده می¬باشد.

در ساخت سازه¬های فولادی، تیرهای لانه¬زنبوری به دلیل داشتن ظرفیت و سختی خمشی بالا، وزن کم و صرفه اقتصادی به صورت گسترده مورداستفاده قرار می¬گیرند. تبدیل نیمرخ¬های فشرده به تیرهای لانه زنبوری غیرفشرده موجب تغییر در مشخصات هندسی مقطع اولیه می¬شود. این تغییرات با افزایش ظرفیت خمشی باعث ایجاد ضعف¬هایی مانند کاهش مقاومت برشی، افزایش احتمال کمانش جانبی پیچشی و کمانش t شکل بال فشاری می¬شود. این پایان¬نامه ضوابط طراحی تیرهای لانه زنبوری در روش حالات حدی مورد مطالعه قرار داده است. پس از صحت سنجی مدل تحلیلی، 57 تیر لانه زنبوری به کمک نرم افزار abaqus مدل¬سازی شد و رفتارشان تحت اثر خمش خالص، لنگر نامتقارن در دو انتهای تیر و بار متمرکز در وسط دهانه مورد بررسی قرار داده شد. با تعیین بار نهایی، نحوه توزیع تنش، مکانیزم¬های خرابی و کمانش اجزا، دقت فرمول¬های موجود طراحی تیرهای لانه زنبوری در حالت حدی بررسی شد که درنتیجه آن منجر به تصحیح فرمول¬ها و ضریب گرادیان خمشی موجود گردید. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد که در حالت خمش خالص، مقدار لنگر نهایی و مرز بین کمانش الاستیک و غیرالاستیک در تیر لانه¬زنبوری کمتر از مقادیر تیر با جان پر می¬باشد؛ همچنین مقدار ضریب یکنواختی لنگر تیرهای لانه¬زنبوری در ناحیه کمانش غیرارتجاعی ثابت نبوده و مقادیر کوچکتری از آنچه که در aisc-lrfd پیشنهاد شده است می¬باشد.

چکیده استفاده از روشهای جدید و کاربرد فنآوری های نوین در زمینه طرّاحی و ساخت ساختمان ها برای رسیدن به اهداف مناسب و مطلوب ایمنی، اقتصادی، افزایش سرعت ساخت و کارایی، کاهش وزن سازه، امری مهم و حیاتی است. مطالعات گسترده در زمینه کاربرد مقاطع سرد نورد شده lsf)) 1، در ساختمان ها توسّط محقّقان مختلف، اهمیّت و برتری این نوع مقاطع در تأمین اهداف مذکور را بیان می نماید. از طرف دیگر با توجّه به اینکه رفتار این سازه ها تحت تأثیر عوامل مختلفی تغییر می نماید، بنابراین تحلیل و طرّاحی آنها اغلب دارای پیچیدگی هایی می باشد و نیازمند در نظر گرفتن ضوابط خاصّی است. همچنین با توجّه به موقعیّت قرارگیری کشورمان از لحاظ لرزه خیز بودن و لزوم کاهش وزن سازه ها برای کاستن نیروی زلزله و در این راستا لزوم استفاده از فنآوری های نوین همچون سازه های سرد نورد شده برای نیل به این هدف بزرگ، از طرفی و عدم وجود اطّلاعات کافی در خصوص تحلیل و طرّاحی و اجرای این نوع از سازه ها از طرف دیگر، لزوم بررسی های عددی و تجربی سازه های سرد نورد شده روز به روز ضرورت بیشتری می یابد. در این تحقیق، به بررسی عددی سازه های سرد نورد شده پرداخته می شود و سه نوع سیستم ساختمانی، سیستم سازه فولادی با مقاطع سرد نورد شده، سیستم سازه فولادی با مقاطع گرم نورد شده و سیستم سازه بتنی در یک، سه و پنج طبقه با شرایط لرزه خیزی ایران مدل سازی شده و با ارزیابی و مقایسه نتایج بدست آمده عملکرد سیستم ها بررسی شده است، سپس از روش اجزای محدود برای محاسبه بار کمانشی مقاطع c و u و بدست آوردن مقاطع بهینه از لحاظ عملکردی و اقتصادی، استفاده شده است و با استفاده از مقاطع سرد نورد شده بهینه شده، رفتار پانل های متشکل از اعضای ساخته شده از مقاطع سرد نورد شده بهینه شده، ارزیابی شده است و نهایتاً در مدل های سه بعدی با استفاده از مقاطع بهینه شده مدل سازی شده، کاهش قابل توجّه در وزن سازه و افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی قابل مشاهده است.

استفاده از روشهای جدید و کاربرد فنآوری های نوین در زمینه طرّاحی و ساخت ساختمان ها برای رسیدن به اهداف مناسب و مطلوب ایمنی، اقتصادی، افزایش سرعت ساخت و کارایی، کاهش وزن سازه، امری مهم و حیاتی است. مطالعات گسترده در زمینه کاربرد مقاطع سرد نورد شده ، در ساختمان ها توسّط محقّقان مختلف، اهمیّت و برتری این نوع مقاطع در تأمین اهداف مذکور را بیان می نماید. از طرف دیگر با توجّه به اینکه رفتار این سازه ها تحت تأثیر عوامل مختلفی تغییر می نماید، بنابراین تحلیل و طرّاحی آنها اغلب دارای پیچیدگی هایی می باشد و نیازمند در نظر گرفتن ضوابط خاصّی است. همچنین با توجّه به موقعیّت قرارگیری کشورمان از لحاظ لرزه خیز بودن و لزوم کاهش وزن سازه ها برای کاستن نیروی زلزله و در این راستا لزوم استفاده از فنآوری های نوین همچون سازه های سرد نورد شده برای نیل به این هدف بزرگ، از طرفی و عدم وجود اطّلاعات کافی در خصوص تحلیل و طرّاحی و اجرای این نوع از سازه ها از طرف دیگر، لزوم بررسی های عددی و تجربی سازه های سرد نورد شده روز به روز ضرورت بیشتری می یابد. در این تحقیق، به بررسی عددی سازه های سرد نورد شده پرداخته می شود و سه نوع سیستم ساختمانی، سیستم سازه فولادی با مقاطع سرد نورد شده، سیستم سازه فولادی با مقاطع گرم نورد شده و سیستم سازه بتنی در یک، سه و پنج طبقه با شرایط لرزه خیزی ایران مدل سازی شده و با ارزیابی و مقایسه نتایج بدست آمده عملکرد سیستم ها بررسی شده است، سپس از روش اجزای محدود برای محاسبه بار کمانشی مقاطع c و u و بدست آوردن مقاطع بهینه از لحاظ عملکردی و اقتصادی، استفاده شده است و با استفاده از مقاطع سرد نورد شده بهینه شده، رفتار پانل های متشکل از اعضای ساخته شده از مقاطع سرد نورد شده بهینه شده، ارزیابی شده است و نهایتاً در مدل های سه بعدی با استفاده از مقاطع بهینه شده مدل سازی شده، کاهش قابل توجّه در وزن سازه و افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی قابل مشاهده است.

سازه های فولادی به دلیل دارا بودن مزایای فنی و اقتصادی، کاربرد روزافزونی دارند. ضعف عملکرد ستون های این سازه ها می تواند باعث ناپایداری کلی سازه گردد. هدف از این پایان نامه بررسی رفتار یک قاب فولادی پس از حذف یک ستون داخلی در دو حالت وجود یا عدم وجود بار جانبی است. این قاب یک طبقه بوده و دارای تیر عمیق، تیرورق، تیر اصلی، تیر ثانویه، عرش? فولادی، دال بتنی و مهاربند می باشد. اتصالات قاب با نبشی یا تسمه بوده که در یک طرف جوشی و در طرف دیگر پیچی می باشد. مدل سازی، تحلیل و طراحی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus انجام گرفته است. بر روی این قاب، در حالت اول، بارهای ثقلی افزایشی وارد و نمودارهای پاسخ سازه استخراج شده است. در حالت دوم، علاوه بر بار ثقلی افزایشی، بار جانبی افزایشی نیز به قاب وارد گردیده و پاسخ ها به دست آمده است. هر حالت شامل دو مرحله می باشد که در مرحله اول قاب بدون هیچ تغییری است اما در مرحل? دوم، ستون داخلی حذف شده است. سپس نمودارهای به دست آمده با یکدیگر مقایسه شده است. مشاهده شد که شکست ستون داخلی موجب افزایش زیاد تغییر مکان سیستم کف می گردد. همچنین بار جانبی، تأثیر چندانی در نیروی ستون داخلی ندارد اما تأثیر زیادی بر روی نیروها و تغییر شکل های ستون های خارجی در جهت اعمال بار دارد.

در این پایان نامه یک اتصال جدید به نام تیر دارای کاهش مقطع بهبودیافته (erbs) برای کاربرد در سازه های فولادی معرفی می گردد و رفتار آن تحت بارهای چرخه ای با اتصال موردتأیید آیین نامه های لرزه ای یعنی rbs مقایسه می شود. سه مدل rbs و همتای نظیر آن ها از نوع erbs در نرم افزار abaqub ساخته شده است. برای اتصال جدید erbs، علاوه بر مقایسه با اتصال rbs از نظر رفتار هیستریک، تنش فون میسز، کرنش پلاستیک، کفایت این اتصال برای استفاده در قاب های خمشی ویژه بر مبنای آیین نامه لرزه ای فولاد آمریکا نیز بررسی شده است. بررسی ها نشان می دهد که این اتصال ویژگی های موردنیاز را برای تأیید صلاحیت توسط آیین نامه معتبر لرزه ای سازه های فولادی آمریکا دارا می باشد و هم چنین از لحاظ استهلاک انرژی زمین لرزه در هنگام بارهای چرخه ای بهتر از اتصال rbs عمل می کند. سختی این اتصال نیز از سختی اتصال rbs بیشتر است.

در این پژوهش با استفاده از نرم افزار آباکوس رفتار چرخه ای تیرهای فشرده rbs با erbs مقایسه شده است و در ادامه با تبدیل این تیرها به تیرهای غیر فشرده، تأثیر غیرفشردگی و استفاده از سخت کننده های طولی در این تیرها مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها با بررسی رفتار این اتصالات به صورت مجزا و همچنین رفتار درون قابی آن ها مشخص شده است که ترکیب اتصال erbs با تیر غیرفشرده ی دارای سخت کننده طولی می تواند علاوه بر کاهش چشمگیر مصرف فولاد، افزایش مقاومت و بهبود قابل توجه در رفتار سازه را در بر داشته باشد.

تحلیل سازه های مختلف به منظور دست یابی به پاسخ های لرزه ای آنها از مهمترین مسائلی است که مهندسین سازه با آن روبرو هستند و به همین دلیل روش های مختلفی برای رسیدن به این مقصود ارائه شده است. تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی غیر خطی دقیق ترین روشی است که تاکنون ارائه شده است، اما وقت گیر بودن و پیچیدگی های این روش باعث شده است تا مهندسین به دنبال روش های ساده برای جایگزینی باشند. در این میان روش های مختلف تحلیل استاتیکی غیرخطی نقش بسزایی ایفا نموده اند. در این تحقیق سعی شده است تا یکی از روش های ساده شده به نام تحلیل مودال غیر همبسته ی شبه تطبیقی (psa) که اخیراٌ مطرح شده است مورد بررسی قرار گیرد. در این روش اثر مودهای بالاتر در نظر گرفته شده و تغییر در ویژگیهای مودی در ناحیه غیر الاستیک لحاظ می شود. همچنین در این روش منحنی ظرفیت سازه بر اساس روش مبتنی بر انرژی تهیه شده و معادلات مودال به صورت غیر همبسته حل می شود. در این پایان نامه سعی بر آن است تا دقت عمومی این روش بر روی سازه های مختلف و تحت اثر رکوردهای مختلف با ویژگی های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با روش های تقریبی دیگر مانند تحلیل پوش اور مودال (mpa) و تحلیل تاریخچه پاسخ مودال غیر همبسته (umrha) و همچنین روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی (nltha) به عنوان روش مرجع مقایسه گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که دقت روش psa برای رکوردهای دور از گسل صرف نظر از ارتفاع سازه همواره مطلوب بوده است. اما در رکوردهای نزدیک گسل با افزایش ارتفاع سازه دقت این روش کاهش یافته است.

در تحقیق حاضر سعی شده است که نوع جدیدی از مهاربند موسوم به مهاربند کابلی یکپارچه ی هشت شکل معرفی شود. قاب خمشی مجهز با این نوع مهاربند با کمک نرم افزار sap2000 مدل سازی شد و علاوه بر قاب یک دهانه و یک طبقه به دو صورت دو دهانه و دو طبقه نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت پی بردن به مزایا و معایب این نوع مهاربندی نسبت به سایر انواع مهاربندی در هر یک از حالات ذکر شده قاب هایی با مهاربند نبشی و مهاربند کابلی غیریکپارچه نیز مدل سازی شده و با قاب با مهاربند کابلی یکپارچه مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که این نوع مهاربندی (مهاربند کابلی یکپارچه) علاوه بر نیروی محوری کمتر نسبت به سایر انواع مهاربندی ها، سختی جانبی نسبتاً خوبی را نیز برای سازه به ارمغان می آورد. این ویژگی ها به همراه خواصی مانند نصب راحت، صرفه ی اقتصادی و عدم کمانش باعث می شود که استفاده از مهاربند جدید به عنوان سیستم مقاوم سازی جانبی جایگزین خوبی برای مهارهای معمول باشد.

وظیفه ی اولیه ی المان کف، انتقال بارهای ثقلی به سایر المان ها مثل تیرها و دیوارها می-باشد. با این وجود، المان کف نقش اساسی در توزیع بار جانبی وارده، بین المان های باربر جانبی قائم و نیز حفظ یکپارچگی سازه در برابر بارهای جانبی را ایفا می کند. در کل، المان های افقی و یا نیمه افقی مثل سقف ها که وظیفه ی انتقال بارهای جانبی به سیستم باربر جانبی قائم را داشته باشد، دیافراگم کف و یا به اختصار دیافراگم می نامند. فرض صلبیت دیافراگم کف فرضی است که به صورت عمده و جهت ساده سازی مدل و کاهش درجات آزادی سازه، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرض در همه ی موارد به نفع اطمینان نمی باشد و در مواردی منجر به طراحی غیر ایمن سازه می شود. نسبت طول به عرض زیاد پلان، المان های قائم سخت در مقایسه با المان های افقی و پلان نامنظم می توانند فرض صلبیت دیافراگم کف را زیر سئوال برده و دیافراگم را به سمت عملکرد انعطاف پذیر سوق دهند. در این پایان نامه نخست با مدل سازی سقف عرشه فولادی با تمام جزئیات در نرم افزار abaqus، رفتار آن از جمله تغییرمکان های داخل صفحه ای تعیین شده است. سپس ضخامت معادل سقف بتنی یکنواخت به گونه ای تعیین شده است که تغییر مکان های داخل صفحه ی آن در برابر بارهای جانبی، برابر با تغییرمکان های سقف عرشه فولادی گردد. در مرحله ی بعد، با استفاده از دال بتنی معادل با سقف عرشه فولادی، مدل سازی سازه های فولادی با قاب های مهاربندی شده و خمشی با تعداد طبقات 3، 5 و 7 و نسبت ابعاد پلان 2 ، 3 و 5 در نرم افزار sap2000 با فرض دیافراگم صلب و نظیر همان سازه ها با دیافراگم انعطاف پذیر انجام گرفت. بررسی ها نشان داد که در سازه های فولادی با قاب خمشی و پلان منظم، نسبت های ابعادی پلان تاثیر قابل توجهی در رفتار دیافراگم به لحاظ صحت فرض دیافراگم صلب ندارد. در حالیکه در سازه های مهاربندی شده با تعداد طبقات کم و نسبت ابعاد پلان زیاد، عملکرد نرم دیافراگم در طبقات بام مشهود می باشد. همچنین در سازه های فولادی مهاربندی شده با نسبت ابعاد پلان بزرگ تر از 3 تفاوت پاسخ ها در دو حالت انعطاف پذیر و صلب قابل توجه می باشد. با تحلیل تاریخچه ی زمانی خطی بر روی سازه ها ی مهاربندی شده مشاهده شد که شتاب های تجربه شده در مرکز جرم طبقات در حالت انعطاف پذیر بسیار بیشتر از حالت صلب بوده، در حالیکه در گوشه های سازه و در فواصل دورتر از مرکز جرم این شتاب ها در حالت صلب بیشتر از حالت انعطاف پذیر می باشد.

در این تحقیق رفتار جوش گوشه تحت بارگذاری خارج از محور بررسی شده است. این نوع خاص از جوش جزو پرکاربردترین نوع جوش در میان اتصالات جوشی سازه های فولادی به حساب می آید. پیش بینی ترک خوردگی در جوش، تحت بارگذاری اعمال شده و آگاهی از نیروی منتقل شده توسط جوش در حین بارگذاری می تواند در شناخت هرچه بهتر رفتار جوش گوشه موثر باشد. با استفاده از روش ارائه شده در این تحقیق برای پیش بینی ترک خوردگی جوش، می توان محدوده ی مقاومت و سختی اتصالات را در مدل سازی های عددی شناسایی نمود و به مدل و رفتار دقیق تر و واقعی تر دست یافت. لذا در این تحقیق با استفاده از روابط ارائه شده برای پاسخ نیرو – تغییرشکل جوش، توسط محققین این زمینه، معیاری برای ترک خوردگی جوش گوشه در مدل سازی های عددی به خصوص مدل اجزا محدود ارائه شده است تا در مدل سازی های عددی آینده برای بررسی دقیق تر رفتار اتصالات جوشی قابل استفاده باشد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است که لحظه شروع ترک خوردگی در جوش گوشه با در نظر گرفتن رفتار گسیختگی در المان های رابط و بدون در نظر گرفتن این رفتار، تحت تأثیر قرار نمی گیرد و لذا حذف المان های رابطی که به شاخص گسیختگی رسیده اند تأثیری بر روی لحظه شروع گسیختگی ندارد؛ درحالیکه طول ترک خوردگی ایجادشده در لحظه شروع ترک خوردگی زمانی به واقعیت نزدیک می باشد که در تعریف رفتار المان های رابط از رفتار گسیختگی، با معیار گسیختگی نیرو- لنگر استفاده شده باشد.

با توجه به اینکه تحلیل غیرالاستیک سازه ها موضوع نسبتا پیچیده و وقت گیری بوده و نیازمند هزینه محاسباتی بسیاری می باشد، بنابراین آیین نامه های طراحی توصیه می کنند که طراحی سازه ها براساس تحلیل ارتجاعی و با نیروی زلزله کاهش یافته با منظور نمودن ضریب رفتار انجام پذیرد. لذا در جهت نیل به این هدف، ارزیابی نیازهای لرزه ای سازه ها که شامل مقاومت، سختی و شکل پذیری می باشد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این تحقیق مجموعه معادلات بین پارامترهای پریود، شکل پذیری و ضریب کاهش مقاومت که به روابط r-µ-t معروف بوده و طی سالهای گذشته توسط محققان مختلف، به منظور بدست آوردن رابطه تحلیلی مابین پاسخ های سیستم الاستیک و غیرالاستیک ارائه شده است را مورد مطالعه قرار می دهد. عموماً بر این مطلب تاکید شده است که روابط موجود r-µ-t اساساً یک شیوه مناسب جهت برقراری ارتباط میان نیرو و تغییرمکان در سیستمهای غیرخطی بوده و در سالهای اخیر ضریب تغییرمکان غیرالاستیک جهت استفاده موثر در طراحی براساس تغییرمکان یا عملکرد سازه ها بیشتر مورد توجه قرار داشته است. همچنین با توجه به اینکه در دهه های گذشته، جداسازی لرزه ای به عنوان یک روش مناسب جهت بهبود رفتار سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد، لذا در این پایان نامه پارامترهای شکل پذیری و ضریب کاهش مقاومت در سازه های جداسازی شده بررسی شده است. در این راستا از مدل هیسترتیک بوش- ون جهت مدل سازی استفاده شده است. مطالعه صورت گرفته شامل مدل های سازه ای با پایه ثابت و جداسازی شده تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک بوده که بطور ویژه تأثیرات پارامترهای مختلف بر روی ضریب تغییرمکان غیرالاستیک را بررسی می نماید. با توجه به نتایج بدست آمده تاثیر پارامترهای زوال سختی، زوال مقاومت و باریک شدگی در نمودار هیسترسیس در افزایش ضریب تغییرمکان غیرالاستیک در سازه های جداسازی شده بیشتر از سازه های با پایه ثابت می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.