ساختار تحلیلی این پایان نامه بر اساس موضوعات پایه در مشخصات فیزیکی زلزله های حوزه نزدیک، شناخت ویژگی های جنبش های نیرومند زمین، مفاهیم مدل سازی ساختمان های بلند، پارامترهای رفتار دینامیکی ساختمان های کوتاه، میان مرتبه و بلند و نیز کاربرد شبکه هاس عصبی در دسته بندی و پیش بینی سریع پاسخ سازه ها، استوار می باشد. شایان ذکر است که سه المان تنش مستوی جدید با قابلیت مدل سازی کارامد برای تبیین رفتار ساختمان های بلند ارایه شده است. روش پارامتری تحلیل و رابطه سازی سه المان محدود پیشنهادی، ارضا کننده فرضیات اساسی رفتاری ساختارهای مقاوم در برابر بارهای جانبی در ساختمان های بلند است. ویژگی خاص این المانها، قابلیت همگرایی سریع در تحلیل و نیز قابلیت ساخت مدل المان ستون با عرض مقطع زیاد است. همچنین یک ساختار مطالعاتی جامع و گسترده در زمینه شناخت مشخصات فیزیکی رکوردهای حوزه نزدیک زلزله های بزرگ تدوین گردیده است. این ساختار مطالعاتی در برگیرنده تفاوت های اساسی میان انواع اثرات ناشی از شکست ساختار زمین بصورت گسلش های پیشرو، پسرو و نیز گسلش ساکن می باشد. ماهیت فیزیکی هر دو دسته پالس های پردامنه و بلند مدت سرعت و تغییر مکان، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که تفاوت های اساسی در پارامترهای پاسخ سازه نسبت به دو دسته رکوردهای حوزه دور و نیز حوزه نزدیک حاوی پالس های پرانرژی شتاب و سرعت، چگونه خواهد بود. این موضوع از جنبه ارزیابی و مقایسه ویژگی های رفتار دینامیکی ساختمان های متقارن و نامتقارن با سیستم سازه ای قاب محیطی خمشی و قاب محیطی مهاربندی شده، تحت اثر گونه های مختلف رکوردهای سه مولفه ای حوزه نزدیک، مورد بررسی تحلیلی قرار گرفته است. شایان ذکر است که بخش دیگری از نتایج این پایان نامه، در برگیرنده روش ساخت و آموزش دو شبکه عصبی تدوین یافته بر پایه شبکه های رقابتی است. نشان داده شده است که می توان بر پایه تدوین و گسترش این نوع شبکه های عصبی، ابزاری مناسب به جهت دسته بندی و پیش بینی سریع پاسخ دینامیکی ساختمان تحت اثر ارتعاشات شدید ناشی از رکوردهای نیرومند زلزله های بزرگ، در اختیار داشت. تدوین و توسعه این ساختار تحلیلی بر پایه استفاده از رکوردهای حوزه نزدیک حاوی پالس های پردامنه و بلند مدت سرعت و نیز پالس های پیوسته تغییر مکان زمین صورت گرفته است.

علی رغم گسترش استفاده از روش های طراحی بر اساس عملکرد، روش طراحی لرزه ای اغلب آیین نامه-های معتبر هم چنان نیرویی است. در روش طراحی بر اساس عملکرد، سازه برای تغییر مکان هدف مشخصی طراحی می شود. با توجه به این موضوع، تغییر شکل سازه را که عامل اصلی خرابی سازه در معرض زلزله است، در طول طراحی می توان کنترل کرد. در استاندارد 2800 ایران نیز مانند آیین نامه طراحی بسیاری از کشورها، با استفاده از ضریب رفتار سازه، نیروی واقعی زلزله کاهش می یابد و سهم برش پایه در حوزه رفتار خطی محاسبه می شود، از این رو بررسی روند طراحی آیین نامه طراحی لرزه ای و تطابق نتایج حاصل از تحلیل و طراحی مطابق با اهداف عنوان شده در این آیین نامه ها حائز اهمیت است. مطابق با اهداف آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ایران)، در زلزله ی شدید (زلزله طرح)، حفظ ایستایی ساختمان های با اهمیت متوسط، با تلفات جانی حداقل و حفظ قابلیت بهره-برداری بدون وقفه ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد، بدون آسیب عمده ی سازه ای مدنظر است. استاندارد 2800 با در نظر گرفتن ضرایب اهمیت متفاوت برای ساختمان های با اهمیت متوسط و ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد، تغییر عملکرد سازه از سطح تلفات جانی حداقل به سطح قابلیت بهره برداری بی وقفه را بیان می کند. هدف این پژوهش، ارزیابی دیدگاه استاندارد 2800 در نیل به اهداف عملکردی سازه ها است. برای نیل به هدف فوق سه گروه سازه های قاب خمشی بتن مسلح، پنج، ده و پانزده طبقه بارگذاری و طراحی شده اند. گروه اول با فرض کاربری مسکونی و سیستم قاب خمشی با شکل پذیری متوسط طراحی شده اند. طراحی گروه دوم با فرض کاربری بیمارستان و معیار رفتار شکل پذیر ویژه بوده است. گروه سوم نیز با فرض کاربری بیمارستان و سیستم قاب خمشی با شکل پذیری متوسط مورد نظر بوده اند. سطح عملکرد سازه های مورد مطالعه با استفاده از ضوابط دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود (نشریه 360) و به کمک تحلیل استاتیکی غیرخطی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان داد ضریب اهمیت در نظر گرفته شده با ویژگی مورد نظر در گروه اول و سوم از لحاظ سطح عملکردی با اهداف استاندارد 2800 مطابقت دارد. ولی برای سازه های گروه دوم هدف استاندارد 2800 تامین نمی شود. از آنجا که هدف از این پژوهش بررسی سطح عملکرد سازه مطابق با ضریب اهمیت موجود در استاندارد2800 است، در صورت تامین نشدن سطح عملکرد سازه مطابق با اهداف استاندارد 2800، نسبت ضرایب اهمیت سازه های با اهمیت متوسط وخیلی زیاد با توجه به سطوح عملکردی سازه ها، مورد بررسی قرار گرفته است.

مهاربند کمانش ناپذیر یکی از سیستم های باربر جانبی است که در دو دهه اخیر استفاده از آن در سازه ها رو به گسترش بوده است. این سیستم مهاربند جانبی به دلیل عملکرد مناسبی که از خود نشان داده است، جایگزین مهاربندهای معمولی ( مهاربند های کمانش پذیر ) در قاب های مهاربندی همگرا شده است. در مقایسه با مهاربند های معمولی، مهاربند کمانش ناپذیر عملکرد چرخه ای متقارن و پایدارتری از خود نشان می دهد که در نتیجه ظرفیت اتلاف انرژی قابل توجهی را ایجاد می کند. در این پایان نامه ابتدا سیستم های مهاربند معمولی و مهاربند های مقید در برابر کمانش در سازه های کوتاه با دهانه های بزرگ تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته است. در این تحلیل ها از شتابنگاشت های رکوردهای حوزه نزدیک استفاده شده است. همچنین سعی شده است تا تمام خواص رکورد های حوزه نزدیک در تحلیل منظور شود. سپس عملکرد لرزه ای این ساختمان ها طبق دستور العمل بهسازی لرزه ای و fema 356 بررسی شده است. در ادامه مقدار انرژی های جذب شده و نحوه ی توزیع انرژی زلزله در سازه و نیز منحنی های هیسترزیس مهاربندهای این دو سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. یک ساختمان 5 طبقه (از نوع سازه های کوتاه مرتبه) به عنوان مدل انتخاب شده است. برای طراحی و تحلیل های عملکردی از نرم افزار sap2000 و برای بررسی عملکرد جذب انرژی در سازه و چگونگی منحنی های هیسترزیس مهاربند ها از نرم افزار perform 3d استفاده شده است. بررسی ها نشان داد که سازه های با مهاربند های معمولی که تحت رکورد های قوی زلزله حوزه نزدیک قرار گرفته اند نتوانسته اند انرژی ناشی از شوک های ناگهانی وارده به سازه را تحمل کنند و معیارهای پذیرش سطح عملکرد ایمنی جانی و حتی آستانه فروریزش را برآورده سازند در حالی که عملکرد مهاربند های brb بسیار مطلوب بوده و باعث ارتقا عملکرد لرزه ای مدل ها شده است.

پل ها عناصر کلیدی مسیرهای ارتباطی هستند و امروزه پل های کابلی ترکه ای به دلیل برخورداری از نمایی زیبا، ساختاری کارآمد، سختی افزون در مقایسه با پل های معلق، سهولت ساخت و ساز، ظرافت ساختار سیستم سازه ای و هزینه اجرا، به یکی از متداول ترین سیستم های پل سازی در سراسر جهان تبدیل شده اند .با توجه به این موضوع در این پژوهش ابتدا رفتار دینامیکی سازه پل به وسیله تحلیل مودی مورد بررسی قرار گرفته است تا عمل کرد آن ارزیابی شود، سپس به رفتار مدل های ترکه ای در برابر زلزله (با/ بدون اعمال اثر اندرکنش خاک و سازه) با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی پرداخته شده است. در پایان نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی با نقاط کنترل پیشنهادی مختلف با تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی سازه ها قبل و بعد از اعمال اندرکنش خاک و سازه، با/ بدون درنظرگیری آثار p-?، بررسی و مقایسه شده اند و در نهایت با اصلاح روش تعیین تغییرمکان هدف در fema 356 سعی در به کارگیری الگوهای بار این استاندارد در پل کابلی ترکه ای شده است. به این منظور ابتدا چندین پل ترکه ای طراحی شدند و سپس به وسیله نرم افزار sap2000 مدل ها ساخته شده و پاسخ های به دست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی با تحلیل دینامیکی غیرخطی مورد مقایسه قرار گرفتند. با توجه به این که تعداد دهانهها و شکل پایهها پارامترهایی هستند که بر انعطاف پذیری و خصوصیات دینامیکی پل های ترکه ای تأثیر می گذارند، به این ترتیب رفتار لرزه ای پل های کابلی ترکه ای با توجه به شرایط مختلف آرایش کابل بررسی و گزارشی در خصوص نحوه عمل کرد و پاسخ لرزه ای این گونه سازه ها ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که با اعمال اندرکنش در تمامی مدل ها فرکانس کاهش می یابد و هم زمان درصد مشارکت جرمی در مودهای بالاتر توزیع می شود. هم چنین اثر اندرکنش خاک و سازه در پل های یک دهانه بیشتر از حالت دو دهانه است. علیرغم آن که روش تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان دقیق ترین روش تحلیل شناخته شده است، اما به دلیل پیچیدگی های خاص این روش استفاده از روش های تحلیلی ساده تر مانند روش های تحلیل استاتیکی غیرخطی در صورت تطابق با پاسخ دقیق اقتصادی تر است. هدف از این پژوهش بررسی و مقایسه همه جانبه ی پلهای کابلی ترکهای است که برای نیل به این مهم، ابتدا پارامترهای دینامیکی شکل های مختلف این پل بررسی شده اند و سپس با اعمال اندرکنش خاک و سازه و اثر ?-p، نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده با تحلیل دینامیکی غیرخطی پل مقایسه شده و مناسب ترین روش الگوی بارگذاری در هر پل مشخص شده است.

در این پژوهش پتانسیل خرابی پیشرونده قاب‏های محیطی دسته شده بررسی شده است. برای نیل به هدف مذکور، سه سازه قاب‏ محیطی دسته شده فولادی با پلان مشابه و در سه ارتفاع 10، 20 و 30 طبقه طراحی شدند. برای انجام تحلیل‏های دینامیکی غیرخطی در بررسی پاسخ‏های لرزه‏ای و اعضای کلیدی انتقال نیرو سازه‏های مطالعاتی، مجموعه‏ای از رکوردهای حوزه نزدیک و مشخصات آن‏ها مورد مطالعه قرار گرفتند. ابتدا رکوردها به‏صورت طبیعی به مدل‏ها اعمال گردیدند، و رفتار لرزه‏ای سازه‏ها با بررسی پاسخ‏های بیشینه تغییرمکان، دریفت، سرعت و شتاب طبقات مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس مجموعه‏ای از رکوردها به دو روش استاندارد 2800- ویرایش سوم و روش مقیاس سطح‏بندی شده براساس حداکثر شتاب زمین، مقیاس شدند و علاوه بر بررسی رفتار لرزه‏ای سازه‏ها تحت رکوردهای مقیاس شده، کارایی روش‏ها در مقیاس رکوردهای حوزه نزدیک با حضور پالس‏های سرعت پرانرژی و جهت‏داری مطالعه گردید. نتایج تمامی تحلیل‏ها بررسی و اعضای کلیدی انتقال نیرو هر سازه تعیین شدند. در مرحله آخر در هر سازه عضو کلیدی تعیین شده حذف و سازه تحت رکوردهای حوزه نزدیک قرار داده شد. نتایج نشان دادند سازه‏های قاب‏های محیطی دسته شده دارای پیوستگی، شکل‏پذیری و نامعینی در حد قابل قبولی برای جلوگیری از پیشروندگی خرابی می‏باشد.

چکیده عملکرد اتصالات در یک سازه فولادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به گونه ای که طراحی نا مناسب یا اجرای نا صحیح یک اتصال علاوه بر خرابی خود اتصال می تواند در خرابی دیگر عضوها و همچنین در ویرانی کل سازه موثر باشد. بنابراین با توجه به این نقش اتصالات در عملکرد سازه های فولادی برای اطمینان از اتصالات علاوه بر طراحی مناسب اتصالات، نیازمند اجرای مطلوب آن ها است. در این تحقیق در پی کاربرد از منطق و تئوری فازی در علوم مختلف، مطالعاتی بر روی اتصالات صلب جوشی یک قاب خمشی به صورت مدل سازی اجزای محدود انجام گرفت و مقایسه ای بین عملکرد جوش مناسب و بی نقص در یک اتصال، و جوشکاری نامطلوب در همان اتصال مورد بررسی قرار گرفت. باتوجه به اینکه در بررسی کیفیت جوش از عناوین کیفی برای بیان آن استفاده می شود، سعی بر آن شد که با وزن دهی به عناوین آن ها را وارد مجموعه های فازی نموده تا بتوان به صورت کمی بیان نمود. در مراحل انجام تحقیق عملکرد هر اتصال از حالت کاملا مناسب تا نامطلوب مورد بررسی قرار گرفت. با تشکیل مجموعه فازی و ترسیم تابع عضویت می توان گفت هر اتصال با درصدگیرداری دارای چه مقدار درجه عضویت در اتصالات صلب می باشد. در این تحقیق یک قاب خمشی ویژه چهار طبقه با سه دهانه و شش تیپ اتصالات صلب جوشی مورد مطالعه قرار گرفت. در گام اول اتصالات به صورت کاملا صحیح طراحی و کاملا صحیح اجرای آن مدل سازی می شود، سپس در گام های دوم تا هشتم در هر گام نقصی در اجرای اتصالات را مدل سازی می نماییم تا به گام هشتم برسیم که در این گام به نقص اجرایی آشکار و غیر قابل قبول در تایید اتصال می رسیم. در بخش دوم تحقیق اتصالات مدل شده در گام های 1 تا 8 را در قاب مورد نظر به طور جداگانه قرار می دهیم به این صورت که در یک مرحله اتصالات مربوط به گام اول را در قاب قرار داده و نتایج را استخراج می کنیم و در مرحله دوم اتصالات گام دوم را در قاب قرار داده و نتایج را استخراج می کنیم تا مرحله هشتم این عمل را تکرار می کنیم نتایج در انتها مورد بررسی و مقایسه قرار خواهد گرفت. در مجموع، نتایج تحلیل های انجام شده نشان داد که تاثیر نقص و یا کاهش طول جوش در اتصالات که به صورت کمی کاهش سختی و مقاومت اتصال را بیان می کند، چه تاثیری بر عملکرد قاب خمشی دارد، که به طور جداگانه برای هر اتصال می توان محاسبه نمود.

یکی از مکانیزم هایی که در دهه های اخیر توجه به آن افزایش پیدا کرده است، خرابی پیشرونده در سازه هاست، که به علت تصادف یا حمله، یک یا تعدادی از اعضای سازه، به طور ناگهانی خراب می شوند و پس از آن ساختمان به صورت پیشرونده گسیخته می شود. وجود حرکات پالس گونه در نگاشت های جنبش زمین در حوزه نزدیک به گسل لرزه زا و تاثیر این حرکات بر ویژگی های رفتاری ساختمان های میان مرتبه و بلند، لزوم استفاده از سازه های با قابلبت جذب و استهلاک انرژی عظیم وارد بر سازه از طریق این پالس های نیرومند را اجتناب ناپذیر می نماید. سیستم دوگانه از جمله سیستم های سازه ای است که به منظور تامین شکل پذیری و استحکام بیشتر در سازه به کار می رود. در این پژوهش پتانسیل خرابی پیشرونده قاب های دوگانه فولادی بررسی شده است. بدین منظور سه سازه فولادی با سیستم دوگانه قاب محیطی خمشی همراه با مهاربند 15 طبقه طراحی شدند. برای انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی در بررسی پاسخ های لرزه ای و اعضای کلیدی انتقال نیرو سازه های مورد مطالعه، از مجموعه ای از رکوردهای حوزه نزدیک و دور مورد مطالعه استفاده شد. ابتدا رکوردها به صورت طبیعی به مدل ها اعمال گردیدند، و رفتار لرزه ای سازه ها با بررسی پاسخ های بیشینه تغییرمکان، دریفت، سرعت و شتاب طبقات مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس رکوردها به روش استاندارد 2800 ویرایش سوم مقیاس شدند و رفتار لرزه ای سازه ها تحت رکوردهای مقیاس شده، بررسی شد. برای بررسی اثر ارتفاع روی این مدل های سازه ای، سه مدل 5 طبقه و سه مدل 10 طبقه نیز طراحی شدند و نتایج مذکور استخراج گردید. سپس روی رکوردهای مذکور، تحلیل دینامیکی فزاینده ida انجام شد و نتایج آن بدست آمد. نتایج تمامی تحلیل ها بررسی و اعضای کلیدی انتقال نیرو هر سازه تعیین شدند. در مرحله آخر، در هر سازه عضو کلیدی تعیین شده، حذف و سازه تحت رکوردهای حوزه نزدیک قرار گرفت. نتایج نشان دادند سازه دوگانه قاب محیطی خمشی همراه با مهاربند از پیوستگی، شکل پذیری و نامعینی در قابل قبولی برای جلوگیری از پیشروندگی خرابی برخوردار است. نتایج حاصل مبین آن است که علی رغم سختی و استحکام زیاد سازه با سیستم دوگانه و عملکرد مناسب آن در حوزه دور از گسل، عملکرد آن در مواجهه با پالس های بزرگ برخی از زلزله های حوزه نزدیک قابل قبول نیست. همچنین در برخی از رکوردهای نزدیک گسل، رفتار اعضا تا مرز خرابی کامل پیش رفت که با نتایج زلزله های دور از گسل متفاوت است.

نیاز به ساخت ساختمان¬های بلند از یک سو و عدم برآورده نمودن نیازهای سازه¬ای از طرف سیستم¬های قدیمی،اهمیت بررسی و مطالعه بر روی سیستم¬های سازه¬ای جدید را بیش از پیش نمایان می¬کند.یکی از سیستم هایی که در چند دهه اخیر مورد توجه مهندسان قرار گرفته است قاب محیطی می¬باشد که از خصوصیات آن می¬ توان به فواصل نزدیک ستون¬ های پیرامونی که با تیر های عمیق به هم متصل شده اند اشاره نمود.فواصل بسیار نزدیک ستون ها به خصوص در طبقات پایین ساختمان دسترسی به فضای داخل را برای عبور و مرور محدود می کند.نوع توسعه یافته سیستم¬ های محیطی،سیستم قاب مهاربندی محیطی است که استفاده مهاربندها در قاب های محیطی ، اجازه بیش تر شدن فواصل ستون ها را محیا می کند.در سازه های بلند مرتبه تغییر شکل جانبی زیاد یکی از مشکلاتی است که در صورت عدم محدود نمودن آن خدمت¬پذیری سازه کاهش پیدا می¬کند.به منظور کاهش تغییر شکل ها سیستم کمربند سخت کننده و مهار بازویی ارایه شده است که به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی می¬باشد و تاثیر بسیار مطلوبی در عملکرد سازه¬ای قاب محیطی دارد.سازه¬هایی موجود در مجاورت گسل¬های فعال لرزه¬ای بیش¬ تر از سازه های دور از گسل تحت تاثیر نیروی لرزه¬ای قرار می¬گیرند و رفتار متفاوت تری را در مقایسه با زلزله¬های دور از گسل از خود نشان می¬دهند،فاصله کوتاه بین محل شکست و محل دریافت امواج و وجود حرکات پالس گونه با پریود بلند در ابتدای رکوردها و اعمال انرژی زیاد و ناگهانی در زمان کوتاه به سازه عامل این تفاوت می¬باشد. در این پایان نامه به ارزیابی پاسخ سازه¬ای ساختار قاب محیطی مهاربندی همراه با کمربند خرپایی تحت رکورد¬های نیرومند حاوی اثرات گسلش پیشرو پرداخته شده¬است. به این منظور، یک گروه از سازه¬های 20 طبقه با آرایشهای متفاوتی از قرار گیری کمربند سخت کننده ونیز گروه دیگر سازه های 30 طبقه با آرایش های مختلف پلان و پیکر بندی کمربند سخت کننده مطابق با ضوابط استاندارد 2800 طراحی شده اند.برای انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی مجموعه ای از رکوردهای حوزه نزدیک انتخاب شده اند و مشخصات فیزیکی و لرزه¬شناسی آنها بررسی گردیده است. رکوردها به صورت طبیعی به مدل ها اعمال گردیدند،و رفتار لرزه¬ای سازه ها با بررسی پاسخهای بیشینه تغییر مکان، دریفت، سرعت، شتاب و برش پایه مورد ارزیابی قرار گرفتند.بخشی از نتایج این پژوهش دربرگیرنده چگونگی تغییرات پاسخ سازه¬ها با توجه به نوع رکورد حوزه نزدیک اعمالی است.همچنین تاثیر تغییر آرایش کمربند¬های سخت کننده بر روی تغییر شکل¬ها و دریفت و محل اتفاق افتادن حداکثر پاسخ¬ها در ارتفاع سازه مورد بررسی قرار گرفته است.

نامعینی سازه ها یک مفهوم نامستقل در مهندسی سازه است که وابستگی ذاتی به عواملی چون مقاومت افزون و شکل پذیری سازه ها دارد؛ به طوری که با تغییر نامعینی سازه ها، مقاومت افزون و شکل پذیری آن ها نیز تغییر می کند. با این وجود عموم پژوهشگران افزایش نامعینی را خاصیتی مطلوب در سازه ها برای مقابله موثرتر در برابر بارهای تصادفی نظیر بارهای ناشی از زلزله دانسته اند. چگونگی تغییر پارامترهای تشکیل دهنده ضریب رفتار با تغییر نامعینی سازه ها همواره مورد بحث پژوهشگران بوده است. در این پژوهش چگونگی تغییر پارامترهای ضریب رفتار، تاثیرات احتمالاتی نامعینی و قابلیت اعتماد سیستم با تغییر نامعینی سازه ها در یک فضای بسته و مشخص مورد بررسی قرار گرفته است. مدل های مورد مطالعه در این پژوهش طوری طرح شده اند که مقاومت افزون کلی و مقاومت نهایی یکسان داشته باشند. در نظر گرفتن این قید در طراحی سبب تفکیک اثر نامعینی از مقاومت افزون کلی و شفاف سازی نقش نامعینی در محاسبه ضریب رفتار، تاثیرات احتمالاتی نامعینی و قابلیت اعتماد سیستم خواهد شد. با این رویکرد پارامترهای اصلی ضریب رفتار، اثرات احتمالاتی نامعینی بر ضریب رفتار و هم چنین شاخص قابلیت اعتماد در مدل های مورد مطالعه بر اساس تحلیل استاتیکی غیرخطی با بارگذاری جانبی فزاینده مورد ارزیابی قرار گرفتند. هم چنین کفایت نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی با بارگذاری جانبی فزاینده و اعداد ضریب رفتار محاسبه شده به عنوان شاخصی از کیفیت رفتار سازه ها تحت تحریکات لرزه ای مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل بیان گر این است که افزایش نامعینی همواره نمی تواند موج افزایش ضریب رفتار و بهبود رفتار سازه ها گردد. در مدل های مطالعاتی این تحقیق، افزایش نامعینی تا میزان مشخصی سبب افزایش شکل پذیری و در نهایت افزایش ظرفیت غیرارتجاعی سازه ها شده است؛ اما افزایش بیشتر نامعینی از آن حد مشخص، تاثیر منفی بر روی شکل پذیری داشته و سبب کاهش ضریب رفتار شده است. به عنوان نتیجه ای دیگر می توان بیان کرد که ضرایب رفتار محاسبه شده بر اساس تحلیل استاتیکی غیرخطی با بارگذاری جانبی فزاینده می تواند به عنوان شاخصی از کیفیت رفتار سازه ها تحت بارگذاری های تصادفی (زلزله) که در سازه ها تغییر مکان نسبی حدود 1.5% درصد ایجاد می کنند، باشد. این در حالی است که برای بارگذاری های تصادفی که تغییر مکان نسبی بیشتر ایجاد می کنند، رفتار سازه ها به طور معمول از ضریب رفتار تبعیت نمی کنند.

در چهار دهه اخیر دیوار برشی فولادی سخت شده و سخت نشده به صورت گسترده به عنوان سیستم باربر جانبی در طراحی و بهسازی ساختمان های میان مرتبه و بلندمرتبه استفاده شده است. یکی از مفاهیم اصلی در طراحی چنین المان هایی رفتار پس کمانشی آن ها است. ظرفیت باربری جانبی و سختی خمشی یک صفحه فولادی می تواند با تقویت آن توسط مقداری سخت کننده که به طور صحیح و آرایش مناسب جاگذاری شده است، بالا رود. در این تحقیق به مطالعه عددی کاربرد سخت کننده ها در دیوار برشی فولادی پرداخته شده است. رویه به گونه ای است که سخت کننده های عرضی و طولی در آرایش مختلف افقی، قائم و افقی-قائم، یک طرف صفحه فولادی را به طور موثر به زیر پانل ها تقسیم کرده و کشش میدانی را در سرتاسر پانل فولادی گسترش می دهند. تمامی مدلها با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی abaqus(6.13-1) با در نظر گیری اثر غیرخطی هندسی و غیرخطی مصالح تحلیل شدند. نتایج به دست آمده از تحلیلهای استاتیکی غیرخطی، تأثیر مثبت استفاده از سخت کننده ها بر رفتار پس کمانشی، ظرفیت باربری، جذب انرژی، و کنترل کمانش خارج از صفحه ورق جان دیوار برشی فولادی را نشان داد. دیوار با ورق جان لاغر بدون سخت کننده در همان مراحل اولیه بارگذاری کمانش کرده و در دریفت طبقه نسبتاً کوچک رفتار غیرخطی هندسی از خود نشان داد، این رفتار با باریک شدگی قابل توجه و کاهش سختی در پاسخ هیسترزیس سیستم همراه بود که ناشی از کمانش خارج از صفحه پانل فولادی بود. سخت کننده ها با کنترل کمانش خارج از صفحه پانل فولادی کرنش پلاستیک را در نواحی بیش تری گسترش داده و موجب چاق شدن نمودار هیسترزیس و به تبع آن افزایش جذب انرژی شدند. با مقایسه رفتار کلی نمونه ها مشاهده شد که اثر سخت کننده های افقی بیشتر از قائم است، به طوریکه اضافه کردن یک سخت کننده افقی سختی نمونه را 6% و سخت کننده قائم 2% افزایش داد، مقاومت نهایی به طور میانگین با افزایش یک سخت کننده 7/1% افزایش یافت. در نهایت مشاهده شد که اضافه کردن یک سختکننده افقی در شرایط وزنی یکسان انرژی جذب شده را 32% و اضافه کردن یک سختکننده قائم 16% افزایش داد. در کل استفاده از سخت کننده باعث شد که صفحه فولادی نیروهای جانبی بزرگ تری تحمل کرده و پدیده باریک شدگی در رفتار رفت و برگشتی سیستم را از بین ببرد و همچنین انرژی تولیدشده توسط زلزله را به صورت مناسب جذب و مستهلک کند و از کمانش کلی خارج از صفحه ورق جان جلوگیری کند.

سیستم¬های دوگانه یکی از انواع سیستم¬های باربر جانبی مرسوم در سازه¬های بلند هستند که از یک سیستم اصلی شامل قاب مهاربندی و یا دیوار برشی، همراه با یک سیستم فرعی که توسط قاب خمشی فراهم می¬شود تشکیل می¬شود. در سیستم دوگانه قاب محیطی خارجی و داخلی، در جهت افقی تا حدی مانند اعضای برشی و خمشی عمل می¬کنند، با این مزیت که سختی جانبی نسبی بیشتری دارند. در این پژوهش به بررسی پارامتر¬های پاسخ لرزه¬ای ساختمان های بلند فولادی با سیستم دوگانه تحت اثر رکوردهای میدان آزاد و رکوردهای مقیاس شده زلزله پرداخته شده است. بدین منظور سه سازه فولادی با سیستم دوگانه قاب محیطی خارجی مهاربندی شده همراه با قاب محیطی داخلی خمشی 30 طبقه طراحی شده اند. برای انجام تحلیل های دینامیکی غیر خطی در بررسی پاسخ های لرزه ای، از مجموعه ای از رکورد های حوزه نزدیک و دور استفاده شده است. ابتدا رکوردها به صورت طبیعی به مدل ها اعمال گردیدند و رفتار لرزه ای سازه ها با بررسی پاسخ های بیشینه تغییر مکان، دریفت، سرعت و شتاب طبقات مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس رکوردها به روش استاندارد 2800 ویرایش سوم مقیاس شدند و رفتار لرزه ای سازه ها تحت رکوردهای مقیاس شده بررسی شده است. نتایج تمامی تحلیل ها بررسی شدند. نتایج حاصل بیانگر آن است که علی رغم سختی و استحکام زیاد سازه با سیستم دو گانه، عملکرد آن در مواجهه با پالس های بزرگ برخی از زلزله های حوزه نزدیک قابل قبول نیست و مقاطع بسیار بزرگی برای سازه باید مورد استفاده قرار گیرد.

عبور تونل از نزدیکی سطح زمین و شمع های سازه ها می تواند منجر به تغییر در وضعیت تنش محیط اطراف تونل شده و باعث بروز تغییرمکان های جدید و تغییر نیروهای داخلی در شمع ها شود. لذا بررسی اثرات حضور تونل ها بر رفتار شمع ها، بسیار حائز اهمیت است. به همین منظور در این پایان نامه با انجام آنالیزهای عددی به کمک نرم افزار المان محدود ansys، اثرات حضور تونل بر روی رفتار لرزه ای شمع ها در حین زلزله مورد بررسی قرار گرفته است. این آنالیزها شامل بررسی اثر تغییر نوع خاک، تغییر فاصله جانبی شمع ها تا تونل، تغییر عمق قرارگیری تونل، تغییر جرم سازه موجود بر روی کلاهک گروه شمع و اثر تغییر نوع رکورد زلزله ورودی بر روی رفتار لرزه ای گروه شمع در نزدیکی تونل می باشد. در این پایان نامه همچنین اثر وجود تونل بر روی فرکانس ارتعاش آزاد آبرفت ها بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در خاک های ضعیف حضور تونل تاثیر زیادی بر روی رفتار شمع ها دارد. برای آنکه حضور تونل بر روی رفتار لرزه ای شمع ها در یک گروه شمع تاثیر نداشته باشد می بایستی یکی از راهکارهای زیر اتخاذ شود : • فاصله جانبی نزدیک ترین شمع تا محور مرکزی تونل بزرگتر یا مساوی 6.5 برابر قطر تونل باشد. • عمق قرارگیری محور مرکزی تونل نسبت به سطح زمین بزرگتر یا مساوی 1.5 برابر طول شمع باشد. • مدول الاستیسیته خاکی که تونل و شمع ها در آن قرار دارند با استفاده از روش هایی مانند تزریق یا تحکیم و ... تا مدول الاستیسیته 5.46e+8 (n/m2) افزایش یابد. نتایج سایر آنالیزهای لرزه ای نشان می دهد که : 1- تغییر جرم سازه موجود بر روی کلاهک گروه شمع فقط بر روی نیروی محوری ایجاد شده در شمع ها تاثیر دارد، 2- در زلزله های مختلف با افزایش شدت اریاس رکورد زلزله ورودی نیروها و تغییرمکان های ایجاد شده در شمع ها افزایش می یابد و 3- وجود تونل بر روی فرکانس ارتعاش آزاد آبرفت ها تاثیر گذار نمی باشد. همچنین در این پایان نامه مطالعه موردی بر روی رفتار شمع های پل سه راه گوهردشت در نزدیکی خط 2 تونل متروی کرج انجام شده است.

یکی از مباحث مهم مهندسی زلزله در دهه اخیر، موضوع تحلیل فرایند گسلش پیشرو در چگونگی گسترش و انتشار جبهه گسیختگی گسل بوده است. موضوع بررسی و مطالعه ویژگی های فیزیکی و لرزه شناسی رکوردهای زلزله ثبت شده در حوزه نزدیک گسل نیز دارای ارتباط ساختاری با پدیده گسلش و فرایند شکست پیشرونده گسل می باشد. رکوردهای حوزه نزدیک دارای اثرات گسلش پیشرو با توجه به پدیدار ساختارهای پالس مانند در هر دو تاریخچه زمانی شتاب و سرعت، انرژی جنبشی زیادی را در یک بازه زمانی کوتاه به سازه وارد کرده و سبب بروز خسارت های زیادی در سازه های باربر جانبی ساختمان ها می شوند. مطالعات نشان می دهد که پارامترهای پاسخ دینامیکی ساختمان های با سازه پایه قاب خمشی معمولی، تحت اثر جنبش های پرقدرت و نیرومند زمین در حوزه نزدیک گسل با شدت زیادی وارد حوزه رفتار غیرخطی هندسی و مادی می گردند. یکی از راهکارهای مناسب برای کاهش خسارت های ناشی از زلزله، کاربرد سیستم سازه ای قاب محیطی با مهاربندی بزرگ شده است. این پژوهش دربرگیرنده بخشی از نتایج مطالعه ویژگی های رفتاری دینامیکی ساختارهای قاب محیطی مهاربندی شده تحت اثر رکوردهای نیرومند حوزه نزدیک است. در تحقیق حاضر، ویژگی های رفتار لرزه ای سازه های بلند مرتبه با ساختار قاب محیطی دارای مهاربندهای بزرگ و نیز پارامترهای پاسخ آنها نسبت به رکوردهای حوزه دور و نزدیک تحلیل گردیده و ارزیابی توصیفی بر روی نتایج صورت گرفته است. توصیف شرایط بارگذاری، محاسبات بارهای جانبی ناشی از زلزله و پارامترهای مربوطه نیز براساس آیین نامه های ایران صورت پذیرفته است. مجموعه رکوردهای انتخابی نیز دارای انواع اثرات پدیده گسلش و جهت داری بوده و بر اساس زلزله های معروف ایران و نیز زلزلهnorthridge 1994 کالیفرنیا انتخاب شده اند. در پژوهش حاضر با طراحی 21 مدل از سیستم های سازه ای قاب محیطی مهاربندی شده در ارتفاع 20 و 30 طبقه با پلان های مشخص و انجام یک مجموعه گسترده تحلیل های تاریخچه زمانی تحت رکوردهای حوزه دور و نزدیک گسل در حالت طبیعی و مقیاس شده و نیز بیان ریاضی رکوردهای حوزه نزدیک ،پارامترهای پاسخ لرزه ای سازه ها از دیدگاه لرزه شناسی رکوردهای زلزله و مهندسی زلزله مورد ارزیابی قرار گرفته است. ارزیابی پارامترهای پاسخ این گونه سازه ها نشان دهنده عملکرد لرزه ای بسیار خوب بویژه تحت اثر رکوردهای ثبت شده در حوزه نزدیک به گسل ها می باشد.

تجربیات حاصل از زلزله های گذشته نشان می دهد که پیچش سازه به عنوان یکی از علل آسیب دیدگی ساختمان ها هنگام وقوع ارتعاشات شدید زمین شناخته شده است. تأثیر پیچش می تواند به وسیله نامنظمی در پلان، مرکز جرم، سختی یا توزیع مقاومت به وجود آید. سازه های نامتقارن در مقابل زلزله نسبت به سازه های متقارن، قابلیت آسیب پذیری شدیدتری دارند که این مسئله باید در طراحی عناصر مقاوم در نظر گرفته شود. همچنین از مهم ترین اثرات ناشی از زلزله در این گونه پیکربندی ها می توان به عدم انطباق مراکز جرم و سختی در تمامی جهت های احتمالی برخورد امواج زلزله که منجر به ایجاد پیچش در سازه می گردد، اشاره نمود. همبستگی بین پاسخ های دینامیکی پیچشی و انتقالی ساختمان های نامتقارن، باعث افزایش تقاضای تغییرمکان در لبه نرم و نیاز شکل پذیری در لبه سخت پلان خواهد شد. همچنین با توجه به تغییرات موقعیت های مراکز سختی و برش طبقات حین رفتار شدید غیرخطی ساختمان های نامتقارن تحت اثر زلزله های نیرومند حوزه نزدیک، پیش بینی چگونگی تغییرات پارامترهای پاسخ لرزه ای بطور قابل توجهی با معیارهای رفتار الاستیک تفاوت خواهد داشت. پژوهش حاضر شامل مطالعه رفتار لرزه ای 3 ساختمان فولادی 15 طبقه با سیستم ترکیبی قاب های صلب و مهاربندی شده است که اثرات نامتقارنی در مدل های مطالعاتی بر پایه تغییر موقعیت هندسی مرکز جرم طبقه بوده به عبارت دیگر، این مدل ها دارای پلان مشابه اما خروج از مرکزیت های متفاوت در پلان بوده اند که در مقابل رکورد های حوزه نزدیک و دور قرار گرفته اند. به این منظور تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی بر روی مدل سه بعدی سازه های مورد بحث انجام شده است و از این رو در این پایان نامه از رکورد های زلزله واقعی ومقیاس شده که عموما از زلزله های حوزه نزدیک ناحیه نورثریج و رکورد های قدرتمند ایران همچون بم و طبس استفاده شده است. اکثر رکوردهای انتخابی دارای پالس می باشند.رکوردها به صورت سه مولفه ای به سازه اعمال شده اند.مدل های انتخابی بر طبق استاندارد 2800 ویرایش سوم طراحی شده و سازه های مورد بررسی به صورت سه بعدی در نرم افزارsap2000.ver14.2.2 مدلسازی و طراحی شده اند. این بررسی نشان می دهد مشخصات زلزله های حوزه نزدیک چگونه بر پاسخ های عملکرد لرزه ای سازه های نامتقارن مورد مطالعه تاثیر می گذارد.