در این پایان نامه توزیع پیشنهاد شده در آیین نامه ibc 2000 برای برش پایه در ارتفاع ساختمانهای جداسازی شده مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور با توجه به محدودیت های استفاده از روش استانیکی معادل در آیین نامه ibc 2000 از ساختمانهای 4،3،2 و 6 طبقه برای مدلهای سازه ای استفاده شده است سیستم های باربر جانبی برای ساختمانهای بررسی شده در این پایان نامه قاب خمشی فولادی، قاب فولادی مهاربندی شده و دیوار برشی هستند. هم چنین 6 سیستم جداسازی الاستومریک، بر اساس اندرکنش دو مولفه ای جداگرها و با میرایی کم، متوسط و زیاد بر اساس روابط آیین نامه طراحی و استفاده شده اند. نحوه توزیع برش پایه در ارتفاع ساختمانها بر اساس نتایج آنالیزهای دینامیکی خطی و غیر خطی، با اعمال 7 رکورد زمین لرزه به سازه های مدل شده، با توزیع آیین نامه مقایسه شده و بر اساس مشارکت مودهای بالتر روابطی برای توزیع برش در ارتفاع ساختمانها تحت اثر رفتار خطی و غیر خطی سیستم جداسازی ارایه شده است. استفاده از روابط پیشنهادی سبب می شود توزیع بدست آمده به توزیع واقعی برش در ارتفاع نزدیکتر باشد این در حالیست که توزیع مثلثی که آیین نامه بکارگیری آنرا توصیه می کند بسیار محافظه کارانه است.

در این تحقیق رفتار دینامیکی شمع ها و فرکانس طبیعی آنها، و همچنین رفتار پی ماشین آلات مورد توجه قرار گرفته و بررسی شدند. بدینترتیب که در ابتدا به بیان مقدماتی درباره انواع ماشین آلات و پی آنها پرداخته شده و سپس شرح مختصری از تحقیقات مرتبط گذشته وادبیات فنی ارایه گردیدند. در ادامه ضمن معرفی مدل عددی اجزای محدود و کنترل صحت عملکرد آن با کمک روش های موجود در ادبیات فنی و نتایج آزمایشگاهی و صحرایی، مروری اجمالی بر مدل سازی رفتار استاتیکی و دینامیکی شمع و گروه شمع به انجام رسید. برای رسیدن به هدف نهایی این تحقیق یعنی بررسی رفتار دینامیکی گروه شمع تحت بار تناوبی ناشی از ماشین آلات چرخشی ، با برگزیدن یک روش عددی مناسب تحلیل هایی صورت گرفت تا با کمک آنها، حالات مختلف نوسان گروه شمع و اثر پارامترهای مختلف بر آن روشن گردد. انتخاب مدل مناسب برای تحلیل خاک نیز با استفاده از پیشنهاد تحقیقات گذشته و همچنین بررسی های مقدماتی رفتار خاک در مراحل اولیه انجام شد. در نهایت خاک با مدل دراکرپراگر مدل سازی شده و در آن حالاتی همچون رفتار غیر خطی و غیر الاستیک و میرایی خاک مورد توجه قرار گرفتند. در بخش مطالعه موردی رفتار دینامیکی گروه شمع توربوژنراتور پروژه فجر 2 در جنوب کشور مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور ابتدا ضمن معرفی طرح نیروگاه حرارتی فجر 2 در منطقه ویژه اقتصادی ماهشهر و سپس خصوصیات هندسی پی توربوژنراتور نیروگاه و شرایط ژیوتکنیکی محل، طرح پی بررسی شده و ضمن انجام مطالعات پارامتریک بر روی گروه شمع، نتایج حاصل از مدل دینامیکی و رفتار آن ارایه شدند. از اهم نتایج بدست آمده می توان به وقوع رزنانس گروه شمع در فرکانس های دور از فرکانس کاری دستگاه و همچنین تغییر مکان های آن تحت بار تناوبی خارج از مرکز اشاره کرد.

امروزه روشهای مختلفی جهت ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله موجود می باشد. که یکی از موثرترین این روش ها جداسازی لرزه ای می باشد. در این روش با افزودن اجزایی خاص (جداگرها) به سازه در زیر ستونها، پریود سازه را افزایش داده و احتمال آسیب دیدگی سازه در حین زلزله را به میزان زیادی کاهش می دهند. امروزه در سطح جهان سیستم های جداسازی مختلفی طراحی و اجرا شده اند، که یکی از معروفترین آنها سیستم پاندول اصطکاکی می باشد. در این سیستم با استفاده از یک سطح مقعر نیروی بازگرداننده مورد نیاز تولید شده و توسط اصطکاک دو سطح لغزنده نسبت به یکدیگر انرژی زلزله مستهلک می گردد. اخیرا سیستم جدیدی با نامdouble concave friction pendulum (dcfp) طراحی وساخته شده است. این سیستم شبیه سیستم پاندول اصطکاکی بوده با این تفاوت که در این سیستم علاوه بر صفحه تحتانی، به صفحه فوقانی جداگر نیز امکان حرکت نسبت به لغزنده مفصلی داخل جداگر داده می شود. به دلیل کمبود اطلاعات و تحقیقات صورت گرفته روی این جداگرها، تاکنون تنها در پروژه های محدودی از این جداگرها استفاده شده است. با توجه به احساس نیاز به انجام تحقیقات بیشتر درباره این جداگرها این پروژه با هدف بررسی مقدار تاثیر مولفه قایم زلزله بر روی پاسخ سازه های جداسازی شده با این سیستم (dcfp) انجام گرفته شده است.

پروسه های تحلیل استاتیکی غیر خطی اخیراً مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. این متدها روش های ساده ای می باشند که بر مبنای آنالیز پوش آور تقاضای تغییر مکان های غیرخطی سازه را با دقت مناسبی بدست می دهند. در آخرین نسخه از دستورالعمل های موجود در این زمینه، بهینه یابی به منظور اصلاح آن متدها صورت پذیرفته که این اصلاحات بر مبنای پاسخ های یک سازه یک درجه آزادی پایه صلب می باشد. اما از آنجا که بستر فنداسیون ممکن است بستری انعطاف پذیر باشد، اصلاحات انجام شده نیاز به بررسی و ارزیابی در سیستم های خاک ـ سازه دارد. وجود خاک اثراتی بر سیستم اعمال می کند که در پاسخ آن تأثیر گاه قابل ملاحضه ای دارد و یکی از این اثرات میرایی فنداسیون می باشد. در تمام دستورالعمل ها و آیین نامه ها تا پیش از fema-440 این میرایی با فرض سازه ای با رفتار خطی و الاستیک بدست می آمد که در دستورالعمل مذکور اصلاحاتی در تعیین آن میرایی به سبب گذر سازه به فاز تغییر مکان های غیر خطی خود صورت پذیرفته است. از این جهت بخشی از این پایان نامه به بررسی کلی اثر اندرکنش خاک ـ سازه در سازه های غیرخطی اختصاص یافته و سپس اصلاح صورت گرفته در تعیین میرایی فنداسیون مورد ارزیابی قرار گرفته است. هم چنین پاسخ سازه قرار گرفته بر بستر انعطاف پذیر توسط روش ضرایب و روش معادل سازی خطی تعیین و میزان دقت و کارآیی آن ارزیابی شده است. و در نهایت در بخش پایانی این تحقیق روش ضرایب در سیستم های خاک ـ سازه بسط داده شده و ضریب تغییر مکان غیر الاستیک شامل اثرات اندرکنش خاک و سازه توسط آنالیز رگراسیون به صورت پروسه ای جایگزین پروسه فعلیfema-440 ارایه شده است. قابل ذکر است که مطالعات صورت گرفته پارامتریک بوده و شامل مجموعه ای از پارامترهای بی بعد تأثیرگذار در مسأله می باشد و پاسخ ها نیز در قالب طیف های پاسخ تدارک دیده شده و از این جهت نتایج حاضر گستره وسیعی از سازه های متداول را پوشش می دهد.

مهندسین سازه از روش آنالیز استاتیکی غیرخطی(nsp) یا همان آنالیز بارافزون (pushover) همانگونه که توسط دستورالعمل fema توصیه شده، جهت بدست آوردن پاسخ سازه ها استفاده می کنند. در آنالیز بارافزون با کمک دو روش fema-356 و atc-40، بر مبنای وارد آوردن یک بار تدریجی افزاینده بر ساختمان تا رسیدن به تغییر مکان از پیش تعیین شده ادامه می یابد و بر اساس منحنی pushover بدست آمده، رفتار سازه مورد قضاوت قرار می گیرد. توزیع های نیرویی متداولی که جهت پوش سازه و استخراج منحنی ظرفیت آن بکار می روند، از الگوهای متفاوتی جهت معادل سازی نیروهای اینرسی سازه، بهره می برند. مطالعات گسترده ای، جهت ارزیابی صحت عملکرد این روشها برای سازه های مختلف انجام شده و اکثر این مطالعات در نظر گرفتن اثر مودهای بالاتر را جهت رسیدن به پاسخ دقیق تر توصیه کرده اند. یکی از روشهای توصیه شده جهت آنالیز ساختمانها روش mpa (modal pushover analysis)، یا همان آنالیز بار افزون مودال می باشد. در این روش، مودهای بالاتر برای بدست آوردن پاسخ لرزه ای سازه ها مشارکت داده شده و ضمن حفظ سادگی مفهومی و جذابیت های محاسباتی پاسخهای بمراتب بهتری از رفتار سازه بدست می آید. پروسه mpa بصورت یک الگوریتم بسیار ساده برای سازه های چند طبقه بکار گرفته می شود و پس از تبدیل سیستم چند درجه آزادی به یک سیستم تک درجه آزادی، پاسخهای لرزه ای از حل معادله دیفرانسیل سازه غیرالاستیک یک درجه آزادی، برای هر مود بدست می آید. یک توزیع نیرویی بسیار ساده متناسب با جرم و شکل مودی در هر طبقه انتخاب می شود و پس از پوش سازه الگوریتم محاسباتی روش mpa برای هر مود بکار بسته می شود. از آنجاییکه در مورد سازه های بلند مرتبه اثر مودهای بالاتر تشدید می گردد، لذا در این روش، می توان پاسخ سازه را با استفاده از وارد کردن اثر مودهای بالاتر در یک الگوریتم مشابه با مود اول بدست آورد. اثر مودها در نهایت با روشهای ساده ترکیبی جمع گشته و پاسخ کلی سازه بدست می آید. اگرچه mpa بر اساس مطالعات گذشته، بسیار قابل قبول تر از روشهای fema بوده است، اما اکثر این مطالعات روش mpa را برای سازه های کوتاه یا متوسط بکار برده اند. بدست آوردن صحت این روش در تعیین پاسخهای لرزه ای از قبیل جابجایی بام، دریفت طبقات و یا چرخش گره ها موضوع مورد توجه بسیاری از مطالعات بوده است و در این تحقیق هم سعی شده است تا ارزیابی از روش mpa اما این بار با بررسی همزمان دو مقوله نامنظمی و بلند مرتبه بودن سازه ها داشته باشیم (نامنظمی ها در سه نوع متفاوت و هشت تیپ ارتفاعی قایم در نظر گرفته می شوند و سازه ها هم شانزده طبقه هستند). مفاهیم و بتبع آنها، روشهای بکار گرفته شده، مشابه مطالعات پیشین می باشد، تا هم بتوانند از یک مبنای محاسباتی قابل قبول بهره برند و در عین حال مقایسه همزمان پاسخها میسر باشد. تفاوتی که بدلیل اعمال نامنظمی در رفتار لرزه ای سازه ها ایجاد می شود، ضرورت مقایسه و ارزیابی مجدد روش آنالیز را ایجاد می کند و از این رو در این تحقیق انواع متفاوت نامنظمی های سازه ای بدلیل جرم، سختی، مقاومت و سختی-مقاومت مورد توجه قرار گرفته است. الگوی نامنظمی در ارتفاع سازه وارد می شود و از مقایسه مقادیر روش های بکارگرفته شده انحراف روشهای توصیه شده fema و mpa نسبت به روش تاریخچه زمانی غیرخطی (روش دقیق) بدست می آید.

این تحقیق به منظور ارزیابی اثرات سه مولفه زلزله و تغییرات ضریب اصطکاک بر پاسخ لرزه ای ساختمانهای جداسازی شده با جداسازهای اصطکاکی انجام شده است. ساختمان به صورت یک سازه یک طبقه قرار گرفته بر روی تکیه گاه های لغزشی مدل شده است. یک المان تماسی برای مدلسازی سیستم جداساز اصطکاکی به کار گرفته شده است. فرض شده است که نیروهای اصطکاکی وارد بر تکیه گاه های لغزشی دارای رفتار پلاستیسیته هیسترتیک است. به این منظور برنامه ای کامپیوتری توسعه داده شده است. اثرات درگیری سختیهای دو جهت افقی عمود بر هم در سطح لغزش در نظر گرفته شده و تحلیل لرزه ای سه مولفه زلزله های 1994 نورتریج، 1978 طبس و 1940 السنترو انجام شده است. پاسخ سیستمهای با ضریب اصطکاک ثابت، با ضریب اصطکاک وابسته به سرعت و با ضریب اصطکاک وابسته به سرعت و فشار با هم مقایسه شده اند. همچنین پاسخ سیستمهای تحت اثر یک مولفه (بدون وجود مولفه قایم و بدون در نظر گرفتن اندرکنش بین سختیهای دو جهت افقی عمود بر هم)، دو مولفه (بدون وجود مولفه قایم) و سه مولفه زلزله با هم مقایسه شده اند. با انجام تحلیلهای مختلف مشخص شد که در نظر گرفتن ضریب اصطکاک همزمان به صورت تابعی از سرعت لغزش و فشار تماس می تواند بر روی پاسخهای سازه های جداسازی شده اصطکاکی اثرگذار باشد و پاسخهای لرزه ای سازه با چنین ضریب اصطکاکی می تواند با پاسخهای لرزه ای سازه با ضریب اصطکاک ثابت و یا با ضریب اصطکاک تنها وابسته به سرعت اختلاف داشته باشد. همچنین مشخص شد که پاسخهای سیستمهای تحت اثر یک مولفه و دو مولفه زلزله می تواند متفاوت از پاسخ سیستم تحت اثر سه مولفه زلزله باشد.

در این پایان نامه عملکرد لرزه ای مخازن هوایی بتنی آب با پایه لوله ای مورد بررسی قرار گرفته است. مخزن مورد مطالعه به ظرفیت 150 متر مکعب می باشد که بر اساس ویرایش دوم استاندارد 2800 طراحی و در استان سیستان و بلوچستان اجرا شده است. مدل سازی سازه با یک روند ساده انجام شده است به طوری که به جای مدل سازی پوسته ی مخزن با المان های shell، از المانهای frame با جرم های متمرکز معادل استفاده شده است. پایه مخزن نیز با المانهای frame غیرخطی مدل سازی شده است. یک فصل جداگانه نیز به نحوه مدل سازی مفصل های پلاستیک اختصاص یافته است و به جای اینکه مشخصات مفصل های پلاستیک از جداول خاصی برداشته شود، کلیه مدل های رفتاری مفصل های پلاستیک بر اساس تحلیل لنگر- انحنا محاسبه شده است. اثر اندرکنش آب و خاک و سازه هر یک به طور جداگانه مورد برررسی قرار گرفته است به طوری که کمترین مقدار ضریب رفتار با در نظر گرفتن هم زمان این سه عامل بدست آمده است. به خاطر اهمیت بحث ضریب رفتار، یکی از اهداف اصلی این پایان نامه محاسبه ضریب رفتار سازه می باشد. با استفاده از سه روش مختلف، ضریب رفتار سازه محاسبه و با هم مقایسه شده است. این سه روش عبارتند از: روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی با pga فزاینده، روش تحلیل استاتیکی غیرخطی یا پوش اور(pushover) و روش تحلیلی پیشنهادی. اثرات برش بر روی سازه با استفاده از یک روش جدید مورد بررسی قرار گرفته است به طوری که ابتدا منحنی های ظرفیت دینامیکی حاصل از تحلیل تاریخچه زمانی با pga فزاینده بدون مدلسازی برشی مفاصل پلاستیک محاسبه می شوند، سپس منحنی های ظرفیت برشی سازه نیز با روش های مختلف بدست می آیند. با تقاطع این دو دسته منحنی، نقاط عملکردی سازه محاسبه و ضریب رفتار متناسب با آن بدست آمده و با ضریب رفتار بدون اثر برش مقایسه می شود. در کارهای قبلی تنها با استفاده از روش دینامیکی ضریب رفتار محاسبه شده و تاکنون با روش های دیگر (روش هایpushover و تحلیلی)، این کار انجام نشده است. برای اولین بار یک روش تحلیلی و همچنین الگوی باگذاری جانبی جدیدی به نام (q1+q2) برای تحلیل پوش اور مخازن هوایی با پایه لوله ای توصیه شده و نتایج حاصل با متوسط نتایج حاصل از تحلیل های دینامیکی دارای تطبیق مناسبی می باشد. الگوی جدید با سایر الگوهای متداول نظیر متمرکز، مثلثی و یکنواخت مقایسه شده و از همه این الگوها پارامترهای رفتاری سازه را بهتر تخمین می زند. اثر مشخصه های رفتاری مفاصل پلاستیک مانند شکل پذیری و مقاومت افزون بر ضریب رفتار سازه نیز با استفاده از 6 مدل رفتاری مختلف برای مفصل های پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز پیشنهادهایی برای آیین نامه های 2800، آیین نامه بتن و نشریه شماره 123 (آیین نامه مخازن) ارایه شده است.

در آنالیز لرزه ای ساختمان معمولا فرض بر این است که فنداسیون و خاک زیر آن کاملا به یکدیگر محکم شده اند . اما در حین زلزله های قوی ، این احتمال وجود دارد که لنگر واژگونی از لنگر مقاوم ناشی از وزن سازه بیشتر شود ، لذا از آنجایی که خاک نمی تواند تنش کششی تحمل کند ، بلندشدگی قسمتی از فنداسیون محتمل خواهد بود . بدیهی است که رفتار کلی سازه در این حالت غیر خطی است . از این رو نیاز به یک تحلیل جامع برای ساختمانها ، با در نظر گرفتن بلندشدگی فنداسیون احساس می شود ، تا بتوان تاثیر این پدیده را بر روی پاسخ لرزه ای ساختمان مورد بررسی قرار داد . در این پایان نامه ساختمان به طور کامل با فنداسیون و خاک زیر آن مدلسازی شده است و سپس با تکیه بر روش المان محدود و استفاده از نرم افزار ansys ، پاسخ مدل سه بعدی ساختمان ، با فنداسیون مجاز به بلندشدگی تحت اثر بارگذاری زلزله در دو حالت رفتار خطی و غیرخطی مصالح ، محاسبه شده است . همچنین پاسخ لرزه ای این سازه ها با پاسخ لرزه ای سازه ها یی که فنداسیون آنها کاملا به خاک محکم شده است ، مقایسه شده است . از این مقایسه مشاهده گردید که بلندشدگی فنداسیون اثر کاهنده ای بر نیروها و تغییر شکلهای سازه دارد . همچنین سعی شده است تا تاثیر چندین پارامتر موثر مانند لاغری سازه و مدول الاستیسیته خاک و اثر بر روی بلندشدگی فنداسیون مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد . و بالاخره اینکه پاسخ سازه های دارای بلندشدگی فنداسیون ، و میزان تفاوت پاسخ در سازه های با و بدون بلندشدگی فنداسیون ، در دو حالت رفتار خطی و غیر خطی مصالح با یکدیگر مقایسه شده اند .

استفاده از میراگرها برای کاهش نوسانات ناشی از باد در ساختمانهای بلند مرتبه به حدود سی سال قبل بر می گردد. که نمونه بارز آن بهره گیری از میراگرهای ویسکوالاستیک در برجهای دو قلوی 110 طبقه ساختمان تجارت جهانی در شهر نیویورک در سال 1972 می باشد. انواع مختلفی از میراگرها تا کنون برای اصلاح لرزه ای ساختمانها مورد مطالعه قرار گرفته اند که از این میان می توان از میراگرهای اصطکاکی ، ویسکوالاستیک و میراگرهاییی که بر اساس تغییر شکلهای پلاستیک عمل می کنند نام برد. هدف از این تحقیق بررسی رفتار ساختمان مقاومسازی شده توسط میراگر و با استفاده از روش طراحی بر اساس عملکرد می باشد در این تحقیق میراگر انتخابی میراگر ویسکوز مایع می باشد. رفتار و عملکرد سه ساختمان فولادی 10،5 و 15 طبقه در دو حالت با میراگر و بدون میراگر مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاکی از بهبود عملکرد و رفتار ساختمان بعد از مقاوم سازی توسط میراگر می باشد.