هرگاه یکی از اعضای اصلی و قائم یک سازه گسیخته شود آن سازه مستعد خرابی پیشرونده می باشد. گسیختگی یکی از اعضای اصلی و باربر سازه، منجر به گسیختگی اعضای مجاور گشته و در نهایت سبب خرابی کل سازه و یا قسمتی از آن می گردد. گسیختگی این اعضای قائم اصلی می تواند به وسیله بارهای فوق العاده ای نظیر: زلزله، آتش سوزی، خطای طراحی یا ساخت، ضربه یک اتومبیل در محوطه پارکینگ و غیره، حاصل گردد. راهنماهای مهمی نظیر: راهنماهای مدیریت تعمیرات عمومی و وزارت دفاع آمریکا، اصول طراحی کاربردی و مناسبی را جهت کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده در سازه ها ارائه کرده اند. خرابی پیشرونده در مقررات ملی ساختمان ایران، برای ساختمان ها در نظر گرفته نشده است. به علاوه، با در نظر گرفتن این واقعیت که رفتار ساختمان های قاب خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط بعد از سناریوهای حذف ستون به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است، بنابراین این مطلب اساس تحقیق حاضر را تشکیل داده است. هدف از این پایان نامه، بررسی مدل سازه ای ساختمان های قاب خمشی فولادی به وسیله نرم افزار opensees بوده که براساس مباحث شش و ده مقررات ملی ساختمان ایران و استاندارد 2800 ویرایش سوم طراحی گشته اند. در این مطالعه، جهت ارزیابی پتانسیل مدل ساختمان در برابر خرابی پیشرونده، روش مسیر جایگزین و به دنبال آن تحلیل دینامیکی غیر خطی توصیه شده در آیین نامه وزارت دفاع آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج با این آیین نامه و نشریه 360 مورد مقایسه قرار گرفته اند. موارد مورد بررسی اعم از حذف ستون طبقه اول و ستون های مختلفی از ارتفاع سازه می باشند. بر طبق نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی صورت گرفته روی قاب های خمشی فولادی، به غیر از ستون گوشه در طبقه اول و پنجم، دیگر اعضای قاب مقاومت لازم در برابر خرابی پیشرونده را دارا می باشند. در ادامه ضرایب تاثیر حذف ستون و بحرانی ترین محل های حذف تعیین گردیده است. در آخر، ضرایب افزایش بار جدیدی برای طراحی سازه های با سیستم قاب خمشی فولادی پیشنهاد گردیده است.

یک سازه فلزی مجموعه ای از اعضای منفصل فولادی است که توسط اتصالات و جزئیات سازه ای به واحدی یکپارچه تبدیل می شود. بررسی دقیق عملکرد اتصالات در سازه های فولادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و به طوری که عدم دقت در طراحی و اجرای مناسب اتصالات نه تنها موجب خرابی در خود اتصال می شود بلکه اثرات ویران کننده ای نیز بر اعضای سازه و درنتیجه کل سازه خواهد داشت. براساس اطلاعات موجود اغلب ویرانی ها در سازه های فولادی در اثر ضعف عملکرد اتصالات گزارش شده است. بنابراین درک صحیح از رفتار سازه ای اتصال و آگاهی مناسب از نحوه انتقال نیرو توسط آن برای طراحی سازه ای ایمن ضروری است. در طراحی اتصالات فولادی علاوه بر حصول اطمینان از نحوه انتقال نیروها، به اجرایی بودن و امکان ساخت آن با امکانات موجود توجه نمود. این موضوع در مورد سازه هایی که قرار است در مقابل نیروهای ناشی از زلزله مقاوم باشند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در طراحی و مدل سازی قابهای فولادی معمولاً اتصالات را به دو صورت کاملاً صلب یا کاملاً مفصلی مدل می کنند، اما در عمل این اتصالات رفتاری بین این دو حالت دارند و به صورت نیمه صلب می-باشند. این عامل باعث تغییر در مقدار نیروها و تغییر مکان های پیش بینی شده مطابق دو فرض فوق می شود. با توجه به مطالب ذکر شده هدف از انجام این تحقیق، محاسبه سختی اتصالات جوشی تیر به ستون با استفاده از رابطه تحلیلی موسوم به رابطه کیسالا می باشد. بدین منظور در ابتدا با استفاده از تحلیل المان محدود اقدام به مدل سازی چهار نمونه از اتصالات جوشی کرده و با مقایسه این تحلیل ها با نتایج آزمایشگاهی از صحت مدل سازی ها اطمینان حاصل گشت. این اتصالات شامل اتصال با زوج نبشی جان، اتصال با نبشی بالا و پایین، اتصال با نبشی بالا و پایین سخت شده و اتصال خمشی با ورق بالا و پایین می باشد. در ادامه برای هر یک از این چهار اتصال جداگانه مدل های متنوعی ساخته شده و با استفاده از تحلیل المان محدود و روش های عددی تأثیر هر یک از اجزای این اتصالات بر روی عملکرد اتصال بررسی شد. در انتها برای به دست آوردن سختی هر یک از این اتصالات با هر نوع ابعاد هندسی دیگر بدون نیاز به مدل سازی عددی از رابطه ای موسوم به رابطه کیسالا استفاده گردید. این رابطه، رابطه ای است ریاضی که با سه پارامتر سختی اولیه، سختی ثانویه و ضریبی به نام لنگر مرجع تعریف می شود. پارامترهای این رابطه برای چند نوع از اتصالات پیچی توسط خود کیسالا ارائه شده است. در این تحقیق این پارامترها برای اتصالات جوشی مذکور تعیین شده و به وسیله این ضرایب و رابطه کیسالا سختی این اتصالات محاسبه شده و با نتایج حاصله از مدل سازی های عددی مقایسه گردیده که نتایج نشان از دقت خوب مدل کیسالا برای محاسبه سختی اتصالات مذکور می دهد.

در سال های اخیر سازه های فولادی سرد نورد شده یا سازه فولادی سبک (lsf) به دلیل سرعت بالا در ساخت و وزن فولاد مصرفی پایین، بسیار مورد استفاده قرار گرفته اند. سازه های فولادی سرد نورد شده از اعضای سبک جدار نازک ساخته می شوند. سیستم باربر جانبی این سازه ها اغلب دیوار برشی فولادی یا چوبی و تسمه های فولادی مورب صرفاً کششی در قالب پانل های برشی می باشد. به عبارت دیگر مولفه اصلی فراهم کننده عملکرد لرزه ای این نوع سازه ها، پانل های برشی می باشد. در این تحقیق سعی شده است عملکرد سیستم باربر جانبی با مهاربندی ترکیبی مورد ارزیابی قرار گیرد، به این صورت که در طبقات مختلف یک سازه فولادی سرد نورد شده هم از دیوار برشی فولادی و هم از مهاربند ضربدری استفاده شود. برای این منظور از تحلیل های استاتیکی غیر خطی، دینامیکی خطی و دینامیکی افزایشی (ida) استفاده شده است و مطالعه روی سازه های 1 تا 5 طبقه با سیستم دیوار برشی فولادی، مهاربند ضربدری تسمه فولادی یا مهاربندی ترکیبی، با استفاده از نرم افزار opensees انجام شده است.یکی از مهمترین پارامترهای لرزه ای سازه ها در برابر نیروهای زلزله،ضریب رفتار می باشد که در حقیقت بیانگر توانایی سیستم سازه ای در جذب و استهلاک انرژی ناشی از زلزله و ایجاد تغییر شکل های فرا ارتجاعی بدون فروریزش کلی سازه می باشد که در این مطالعه برای سیستم های باربری جانبی ذکر شده به دست آمده است.

تاکنون روش های مختلفی توسط محققان برای شبیه سازی جنبش نیرومند زمین استفاده شده است. لرزشهای فرکانس بالای زمین که برای بیشتر سازه ها از نقطه نظر مهندسی اهمیت فراوان دارند، به خاطر پیچیدگی فرآیند شکست و ساختار میدان انتشار به سختی شبیه سازی می شوند. یکی از روش های شبیه سازی لرزش های فرکانس بالا که در سالیان اخیر مورد استفاده قرار گرفته است، روش شبیه سازی احتمالی می باشد. این روش اولین بار توسط بور با در نظر گرفتن چشمه نقطه ای ارائه گردید و پس از آن برسنو و اتکینسون روش شبیه سازی احتمالی زلزله را بر اساس گسل محدود معرفی کردند که از آن جا که روش گسل محدود هندسه شکست و اثر جهت پذیری را درنظر می گیرد، نتایج مناسب تری را نسبت به روش بور ارائه می دهد. یکی از پارامترهای مهم در روش شبیه سازی کاتوره ای زلزله، پارامتر افت تنش است که سطح طیف شتاب را در فرکانسهای بالا کنترل می کند و از عدم قطعیت زیادی برخوردار می باشد. از آن جا که تا به حال این پارامتر به طور اختصاصی برای زلزله های ایران مگر چند زلزله خاص از جمله زلزله طبس و بم مورد بررسی قرار نگرفته است، در این مطالعه سعی شده است تا این پارامتر برای چند زلزله مهم ایران مورد ارزیابی قرار گیرد. به خصوص نتایج چنین مطالعه ای می تواند برای شبیه سازی زلزله در مناطقی که ما هیچ اطلاعاتی راجع به حدود پارامتر افت تنش نداریم، سودمند باشد. پس از شبیه سازی زلزله ها و محاسبه ی پارامتر افت تنش، به منظور بررسی اثر پالس جهت پذیری به بررسی پارامترهای تأثیرگذار روی رکودهای حوزه نزدیک پرداخته شده است. در فواصل نزدیک گسل با توجه به اینکه تعداد رکوردهای واقعی اندک است، و زلزله های حوزه نزدیک نیز دارای ویژگی های متفاوتی نسبت به زلزله های حوزه دور می باشند، استفاده از روش های شبیه سازی رکورد می تواند مفید باشد. در مجموع بیشتر این ویژگی ها در اثر پدیده جهت پذیری پیشرونده در زلزله های حوزه نزدیک می باشد. در این رساله همچنین از روش مدلسازی احتمالی گسل محدود برای شبیه سازی زلزله شهر تبریز که در گذشته زلزله های بسیار مخرب تاریخی داشته، استفاده شده است و برای دوره بازگشت 475 سال پارامترهای مربوط به حوزه نزدیک برای آن بررسی شده است.

روند مرسوم برای طراحی المان های اتصال در اتصالات خمشی تیر به ستون براساس تئوری ساده شده تیر خمشی است که در آن فرض می شود لنگر انتهای تیر تنها از طریق بال های تیر و برش از طریق جان تیر منتقل می شود، در حالیکه تحقیقات نشان داده است که نزدیک منطقه اتصال تیر به ستون، جریان تنش به سمت بال های تیر منحرف شده، هر دوی تنش های برشی و نرمال در بال ها متمرکز می شوند و به همین دلیل بیشتر المان های اتصال برای تحمل برش باید نزدیک بال های تیر جای گیرند. در ابتدا در این مطالعه اتصال تقویت شده توسط لچکی و اتصالی که در آن به جای لچکی های بیرونی از ناودانی استفاده می شود در نرم افزار آباکوس مدل سازی شده و تحت پروتکل بارگذاری چرخه ای داده شده در آیین نامه aisc قرار گرفته است. تأثیر طول ورق های بالاسری و پایین سری در عملکرد لرزه ای این اتصالات، با در نظر گرفتن طول این ورق ها برابر نصف ارتفاع تیر، 75/0 ارتفاع تیر و برابر ارتفاع تیر بررسی شده است. با توجه به نتایج، با افزایش طول ورق های بالاسری و پایین سری، انرژی تلف شده توسط اتصال تقویت شده توسط ناودانی نسبت به اتصال تقویت شده توسط لچکی بیشتر می باشد علاوه بر اینکه اتصال تقویت شده توسط ناودانی در حالی که چرخش کمتری را در چشمه اتصال ایجاد می کند. سپس تأثیر وجود ورق های مضاعف و ورق های پیوستگی در عملکرد لرزه ای این دو نوع اتصال، با فرض سه حالت برای ضخامت ورق های مضاعف؛ برابر صفر، نصف ضخامت جان ستون و برابر ضخامت جان ستون، بدون ورق های پیوستگی و با ورق های پیوستگی بررسی شده است. در مقایسه با اتصال دارای لچکی، اتصال دارای ناودانی اتلاف انرژی بیشتری را برای تمام حالتهای چشمه اتصال بدون ورق های پیوستگی و همچنین حالتی که ورق های پیوستگی و ورق های مضاعف استفاده نمی شود، نشان می دهد. همچنین این اتصال نسبت به اتصال دارای لچکی در تمام حالات چشمه های اتصال، چرخش کمتری را در چشمه اتصال نشان می دهد.

این تحقیق به روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم افزار ansys، به بررسی اثر استفاده از پیچ های آلیاژ حافظه دار در اتصالات فلزی با صفحه انتهایی گسترش یافته پرداخته است. برای اینکار ابتدا رفتار و مشخصات لرزه ای اتصالات سنتی پیچی با اتصالات مجهز به پیچ های sma مورد مقایسه قرار گرفته شده و سپس اتصالی جدید معرفی گردید که در آن پیچ های ردیف های بیرونی از جنس نایتینول و پیچ های داخلی از فولاد پر مقاوم هستند.

یکی از مسائل مهم در طراحی و ساخت سازه های بلند، مقاومت، حفظ پایداری و چگونگی مقابله آن با نیروهای جانبی به ویژه نیروی زلزله می باشد؛ این موضوع با تعبیه سیستم های مختلف مقاوم در مقابل نیروهای جانبی تأمین می گردد یکی از روش های متعارف جهت تأمین پایداری سازه در مقابل بارهای جانبی ساختمان های بلندتر از 15 طبقه، استفاده از سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی (یا بادبندها) می باشد. بر اساس آیین نامه های بارگذاری بین المللی از جمله fema-450 و استاندارد 2800 در سیستم های دوگانه، قاب های خمشی این سیستم سازه ای باید مستقلاً قادر به تحمل حداقل 25% نیروی جانبی وارد بر ساختمان باشد؛ اما در این آیین نامه ها راهکاری واحد جهت کنترل این بند از آیین نامه وجود ندارد. در این پایان نامه ضمن معرفی روش های مختلف کنترل توانایی باربری جانبی قاب های خمشی در سیستم دوگانه به طراحی یک ساختمان 13 طبقه پرداخته می شود که با این روش ها توانایی باربری جانبی قاب خمشی آن کنترل می شود. با استفاده از نتایج تحلیل های غیرخطی به تعیین سطح عملکرد سازه های به دست آمده می پردازیم، پس از محاسبه ضریب رفتار سازه های به روش های مختلف، در پایان به معرفی بهترین روش جهت کنترل توانایی باربری سازه می پردازیم

در سال 1989 پوپوف مهاربند موسوم به مهاربند split-xواگرا که از نو مهاربندهایebf می باشد را پیشنهاد داد. مهاربند split-x واگرا هنوز به طور رسمی در آیین نامه ها شناخته نشده و درزمینه عملکرد و پاسخ لرزه ای این مهاربند در برابر شتاب نگاشت های واقعی زلزله تحقیقی جامع بر اساس تحلیل های دقیق دینامیکی غیرخطی صورت نگرفته است. یکی از مهم ترین پارامترهای لرزه ای سازه ها در برابر نیروهای زلزله، ضریب رفتار می باشد. در این مطالعه به بررسی انواع سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی و ازجمله مهاربندهای برون محور پرداخته شده است. در ادامه مهاربند split-x واگرا معرفی شده و با استفاده از تحلیل دینامیکی افزایشی، ضریب رفتار مهاربند split-xواگرا مقدار 21/5 rasd =، برای طراحی به روش تنش های مجاز و 62/3 rlrfd = برای طراحی به روش حدی نهایی و همچنین ضریب اضافه مقاومت 59/1 rs= و ضریب شکل پذیری 29/2 r ?= به دست آمده است.