یکی از پارامترهای مهم جهت تشخیص خصوصیات زمین لرزه ها، مدت زمان تداوم آن می باشد که به نوعی بیانگر میزان انرژی ورودی به سازه می باشد و نقش بسزایی در ایجاد خرابی در سازه ها در زلزله های گذشته داشته است. لذا توجه به این موضوع جهت دست یافتن به پاسخ واقعی سازه (شامل تحلیلهای خطی و غیر خطی) در برابر حرکت قوی زمین از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین این پارامتر نقش مهمی در تحلیل مسئله روانگرایی و جابه جایی دائمی خاک و ارزیابی پاسخ سازه در برابر زلزله ایفا می کند. از طرف دیگر تخمین مناسب از مدت زمان تداوم زلزله بر اساس شرایط حاکم بر هر منطقه، ابزاری مهم جهت پیش بینی تابع زمانی حاکم بر زلزله ها (پوش منحنی) به شمار می رود که در تولید زلزله سازگار با شرایط آن منطقه مورد استفاده قرار می گیرد. لذا با توجه به اهمیت موضوع، پتانسیل لرزه خیزی بالا در اکثر مناطق ایران، شرایط حاکم از نظر تکتونیک صفحه ای، نوع گسلش و شرایط محلی، لزوم ارائه مدلی جهت تخمین مدت زمان تداوم زلزله بیشتر آشکار می شود.در پایانامه حاضر هدف اصلی، ارائه مدلی جهت تخمین مدت زمان تداوم زلزله به عنوان پارامتر بسیار مهم و موثر در رفتار سازه ها در برابر زلزله می باشد. این مدل اولین رابطه ای است که برای ایران و بر اساس داده های مربوط به زلزله های مهم در ایران و با روش رگرسیون random effect ارائه شده است و شامل زلزله های نزدیک گسل نیز می باشد. در مدل مربوطه فاصله رومرکز ایستگاه تا گسل و بزرگی زلزله و نوع خاک، به عنوان پارامترهای پیش بینی کننده مورد استفاده قرار می گیرند و محدوده بزرگی زلزله های مورد استفاده بین 7/7-3/7 ریشتر و محدوده فاصله بین 310-2 کیلومتر می باشد. نوع خاک بر اساس دسته بندی آیین نامه طراحی لرزه ای ایران که سازگار با آیین نامه نرپ می باشد انتخاب شده است.

شواهد بسیاری وجود دارد که بیانگر تأثیر بسزای رفتار لایه-های خاک در پاسخ سطح زمین می باشد. مهندسان ژئوتکنیک نیز با یافته های خود این حقیقت را به اثبات رسانده اند. از طرفی مطالعات انجام گرفته در خصوص رفتار خاک نشانگر این واقعیت است که لایه های خاک تحت بارهای دینامیکی وارد محدوده ی رفتار غیرخطی می شود. در صورتی که در تحلیل های پاسخ حرکت متداول انجام گرفته، رفتار غیرخطی خاک فرض مناسبی تلقی می-شود. در این راستا، اعمال اثرات رفتار غیرخطی خاک در تحلیل پاسخ زمین و بدست آوردن طیف ویژه ی ساختگاه اهمیت ویژه ای به خود می گیرد. ایران نیز به عنوان یکی از مناطق لرزه خیز جهان به شمار می رود و توجه به ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله بسیار درخور توجه است. از این رو، در این پایان نامه به بررسی این مهم پرداخته شده و روش های مختلف موجود مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از یکی از روش-های مناسب و محافطه کارانه نقشه ی توزیع شتاب طیفی در فرکانس-های مختلف برای دو منطقه ی تبریز و جنوب تهران ارائه شده است. با استفاده از این نقشه ها برای ساختگاه هایی با خواص دینامیکی نامعلوم نیز می توان طیف ویژه ی آن منطقه را بدست آورد.

برای مقابله با نیروی مخرب زلزله دو روش برخورد وجود دارد. روش اول مبتنی بر استفاده ا ز سیستم مقاوم جانبی می باشد و روش دوم، استفاده ا ز سیستم های جداسازی لرزه ای را برای جلوگیری از انتقال حرکت زمین به سازه هنگام زلزله، توصیه می کند. امروزه جداسازی لرزه ای یک استراتژی اصلی و عمده در طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله می باشد و تا نقطه ای پیشرفت کرده است که در برخی کشورها غالباً برای محافظت از ساختمان های موجود و جدید، پل ها و حتی موارد کوچکتر صنعتی، به کار گرفته می شود و جزو رشد یافته تر ین تکنیک ها می باشد. استفاده ا ز جداسازی تا به حال بیشتر برای سازه های دارای محتویات حیاتی و حساس و گران بوده است اما علاقه فزاینده ای به کاربرد این فناوری در خانه سازی عمومی، مدارس و بیمارستان ها در کشورهای در حال توسعه که هزینه جبران خسارت زلزله می تواند بخش قابل توجهی از تولید ناخالص ملی آنها باشد، وجود دارد. مسائل اقتصادی از جمله مسائل تأثیر گذار در زمینه جداسازی لرزه ای است و خواستار توجه ویژه می باشد. اینکه چگونه هزینه جداسازی لرزه ای یک ساختمان را در عین حفظ سطح ایمنی بالا در آن کاهش دهیم، مسئله بسیار مهمی است، به ا ین دلیل که ا ین مسئله بطور مستقیم بر روی گسترش کاربرد جداسازی لرزه ای ساختمان ها تأثیر می گذارد، به ویژه در مناطقی که لرزه خیزی بالایی دارند و وضعیت اقتصادی آنها اجازه صرف هزینه های بالا را در ساخت ساختمان ها به آ نها نمی دهد. بنابراین یافتن انواعی از سیستم های جداسازی لرزه ا ی، بخصوص برای کشورهای در حال توسعه و لرزه خیزی مانند ایران که در آنها منابع و تکنولوژی کافی برای کاهش اثرات زلزله، با تکنیک های پیشرفته و در عین حال گران وجود ندارد، ضروری می باشد. سیستم جداسازی لرزه ای با مخلوط لاستیک و خاک یک روش نوین پیشنهاد شده در سال 2008 برای کشورهای در حال توسعه می باشد که دارای مزایای ویژه ای از جمله ا رزان قیمت بودن است. در این روش یک لایه ا ز خاک زیر شالوده سازه توسط یک مخلوط از خاک و نسبت مشخصی از لاستیک در یک ضخامت معین جایگزین می شود. کارایی این سیستم جداسازی لرزه ای در زلزله های نزدیک گسل، در مطالعات قبلی توسط یک سری از شبیه سازی های عددی ثابت شده است. در این مطالعه، عملکرد این سیستم در زلزله های نزدیک گسل پالس دار ( دارای خاصیت جهت داری رو به جلو) و بدون پالس مورد ارزیابی بیشتر قرار گرفته است. نتایج حاصله بیانگر وابستگی عملکرد این سیستم به ویژگی های زلزله و عملکرد مناسب تر آن در زلزله های نزدیک گسل بدون پالس نسبت به زلزله های نزدیک گسل پالس دار می باشد.

زلزله ها همه ساله در نقاط مختلف جهان به وقوع پیوسته و خرابی های متعددی را به بار می آورند. در صورتی که سازه های مجاور دارای خصوصیات دینامیکی متفاوت بوده و با فاصله ی مناسب از یکدیگر تفکیک نشده باشند، این ارتعاشات منجر به ایجاد برخورد مابین آن ها خواهد گردید. مسأله ی برخورد سازه ها در طول زلزله ها بارها مشاهده گردیده است. خسارات و آسیب های جبران ناپذیر ناشی از این برخوردها توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. به منظور آگاهی از میزان خسارات ناشی از برخورد سازه ها بایستی حداکثر مقدار نیروی ضربه ی وارد بر آن ها مشخص گردد. طیف پاسخ نیروی ضربه که مقدار حداکثر نیروی ضربه ی وارد بر دو سازه ی مجاور را به صورت تابعی از پریود ارتعاش طبیعی سازه ها یا فرکانس آن ها ارائه می کند، می تواند به عنوان ابزاری مفید در طراحی لرزه ای سازه ها مورد استفاده قرار گیرد. در این پایان نامه به منظور دستیابی به این طیف، هر دو سازه توسط سیستم یک درجه ی آزادی (sdof) مدل گردیده اند. این سازه ها دارای رفتار الاستیک خطی می باشند. به منظور مدل سازی نیروی برخورد از مدل ویسکوالاستیک غیرخطی بهره گرفته شده است. در راستای حل معادلات حرکت سازه ها و یافتن نیروی ضربه ی وارد بر آن ها از برنامه نویسی در محیط matlab استفاده گردیده است. با توجه به این که جنبش زمین در نزدیکی گسل با جنبش عادی زمین متفاوت می باشد، طیف ضربه ی سازه ها در نواحی دور و نزدیک گسل مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی صورت گرفته، تأثیر پارامترهای مختلف مانند جرم، میرایی سازه ها و فاصله ی بین ساختمان ها بر روی ماکزیمم مقدار نیروی ضربه مطالعه گردیده است. نتایج حاصل نشان می دهد که پارامترهای ذکر شده تأثیری اساسی بر روی مقدار نیروی ضربه ی وارد بر سازه ها خواهند داشت. بر خلاف تصور عمومی، همواره افزایش فاصله ی بین سازه ها منجر به کاهش نیروی برخورد نخواهد گردید. مقدار این نیرو علاوه بر فاصله ی بین سازه ها، به ویژگی های رکورد انتخابی و ویژگی سازه های مورد مطالعه وابسته می باشد.

برخورد ساختمان های پایه ثابت در اثر حرکت های قوی زمین، گاهی منجر به آسیب های موضعی و در مواردی باعث فرو ریزی سازه ها میشود. چنین موضوعی برای سیستم های نوین لرز ه ای مانند جداگر های لرزه ای کمتر مطرح شده و مطالعات اندکی در این زمینه موجود می باشد، که این امر اهمیت ارزیابی عملکرد این سیستم ها را بیشتر روشن می کند. گاهی اوقات درز انقطاع در نظر گرفته شده جهت تسهیل جابجایی نسبی جداگر ها محدود می باشد، بنابراین موجب برخورد سازه ی ایزوله شده با سازه های مجاور می شود. اثرات ضربه به عواملی مانند فاصله ی جدایی (gap)، ویژگی ساختمان های مجاور و ویژگی حرکت های زمین بستگی دارد. از ویژگی های مختلف حرکت زمین می توان به پارامترهای قله حرکت نظیر بیشترین شتاب (pga)، سرعت (pgv) و جابجایی حرکت زمین (pga) و همچنین مدت زمان اسمی حرکت و طیف پاسخ انرژی سازه اشاره نمود. در این پایان نامه به منظور بررسی اثر ویژگی های مختلف زلزله، سازه ی ایزوله شده و ساختمان های پایه ثابت در محیط دو بعدی نرم افزار sap2000 مدل گردیده اند. سازه های پایه ثابت و روسازه ی سازه ی ایزوله شده دارای رفتار الاستیک می باشند. به منظور مدل سازی نیروی برخورد از لینک غیر خطی gap استفاده شده است. برخورد سازه ی ایزوله شده در مجاورت با دیوار پیرامونی(moat wall) و همچنین در مجاورت با سازه های پایه ثابت با ارتفاع های مختلف مدلسازی های شده اند. مدل های ذکر شده تحت رکورد های دور و نزدیک گسل، بصورت غیر خطی تحلیل شده اند. نتایج حاصل نشان می-دهد که تأثیر رکورد های دور و نزدیک گسل در حالت برخورد با سازه های پایه ثابت نسبت به moat wall بحرانی تر می باشد. از طرفی با افزایش ارتفاع سازه های مجاور، میانگین ماکزیمم شتاب و جابجایی نسبی طبقات تحت رکورد های نزدیک گسل نسبت به رکورد های دور از گسل افزایش بیشتری پیدا می کند. در حالت کلی هرچه ارتفاع سازه های مجاور به سازه ی ایزوله شده نزدیک تر باشد، اثرات زلزله های نزدیک گسل بیشتر خواهد بود.

محتوای فرکانسی به همراه پارامتر هایی چون دامنه و مدت تداوم، از مهمترین مشخصه های یک رکورد زلزله محسوب می شوند که می توانند در تخمین خسارت وارد بر سازه ها مورد استفاده قرار گیرند.این مطالعه به بررسی محتوای فرکانسی رکوردهای زلزله و تاثیر آن بر پاسخ غیرخطی سازه ها پرداخته است. جهت ارزیابی محتوای فرکانسی، ابزارهای گوناگون از جمله تبدیل فوریه، تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل موجک و تبدیل هیلبرت-هوانگ مورد بررسی قرار گرفتند. پس از بررسی تبدیل های فوق و تحلیل نقاط قوت و ضعف هر یک، برای استخراج بهتر اطلاعات فرکانسی رکوردهای زلزله، روش پیشنهادی تحت عنوان تبدیل موجک-هیلبرت (wht) ارائه گردیده است. این روش که ترکیبی از تبدیل موجک و تبدیل هیلبرت می باشد قادر است محتویات فرکانسی رکوردهای زلزله را با دقت بالایی استخراج کند. بدین منظور هفتاد رکورد زمین لرزه از دو زلزله northridge 1994 وimperial valley 1979، با استفاده از روش تبدیل موجک-هیلبرت (wht) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و بر اساس توزیع انرژی در فرکانس های متفاوت به چهار گروه، رکوردهای با محدوده فرکانسی عریض، رکوردهای با محدوده فرکانسی باریک و متمرکز در پریودهای پایین، رکوردهای با محدوده فرکانسی باریک و متمرکز در پریودهای متوسط و رکوردهای با محدوده فرکانسی باریک و متمرکز در پریودهای بالا، تقسیم شده اند. همچنین جهت ارزیابی تاثیر محتوای فرکانسی زمین لرزه بر پاسخ سازه ها، شش قاب بتون آرمه مسلح، تحت رکوردهای گروه بندی شده، مورد تحلیل تاریخچه زمانی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که پاسخ خطی و غیرخطی سازه ها به مقدار زیادی متاثر از محتوای فرکانسی می باشد و اصولا در هر رکورد زلزله یک یا دو مولفه تجزیه شده از رکورد با محدوده فرکانسی باریک، که پریود آن ها نزدیک پریود طبیعی سازه می باشد، در پاسخ سازه ها تاثیر گذار است. همچنین قابل بیان است که دسته بندی رکوردها بر اساس محتوای فرکانسی می تواند جهت انتخاب شتاب نگاشت مناسب برای تحلیل تاریخچه زمانی بسیار مفید باشد. نشان داده شده است که علاوه بر تمرکز انرژی در فرکانس، تمرکز انرژی در زمان نیز در پاسخ سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

مهندسی عمران با پیشرفت روزافزون خود و با تلاش محققین در طی سال ها همیشه در جستجوی یافتن راه هایی برای ساختن سازه های با ایمنی کافی، کاربری مناسب و در نهایت اقتصادی ترین نوع ساخت بوده است. با تلاشهای انجام شده در این زمینه تغییرات اساسی در نوع تحلیل، طراحی و نیز ساخت سازه انجام شده است. ترکیب مصالح ساختمانی و رفع نواقص هر یک از آنها با استفاده از مزایای دیگر مصالح از دیرباز مورد توجه طراحان بوده وپایه گذار تولید سازه های کامپوزیتی (مختلط) گردیده است. از گذشته استفاده از سقف های با دال بتنی بر روی تیرهای فولادی مرسوم بوده ولی با توجه به تصور مهندسین طراح در رابطه با نوع و میزان چسبندگی بین بتن و فولاد هر یک از آنها به صورت جداگانه تحلیل و طراحی می شد که با گسترش روشهای جوشکاری و استفاده از برشگیرها کم کم ترکیب بتن و فولاد مورد علاقه طراحان و سازندگان قرار گرفت. با توجه به تفاوتهای عمده بین بتن و فولاد تلاش های گستردهای جهت شناخت دقیق رفتار بین این دو ماده پرکاربرد در صنعت ساختمان صورت گرفته است . از سوی دیگر استفاده از فولاد برای ساخت سازه ها و هزینه نسبتا بالای سازه های فولادی مهندسین را برآن داشته که جهت کاهش هزینه های ساخت ودر عین حال حفظ عملکرد مطلوب این سازه های از سیستمهای متفاوتی چون تیر های لانه زنبوری و به صورت کلی سازه های کامپوزیتی جهت نیل به این هدف بهره گیرند. بررسی های انجام شده توسط محققان بیشتر در جهت شناخت رفتار تیر های لانه زنبوری تحت بارهای خمشی و برشی و مودهای مختلف شکست این نوع تیرها می باشد. امروزه با استفاده از ترکیب تیر های لانه زنبوری با بتن تلاش شده بخش عمده ضعف های این نوع تیرها کاهش یابد.در این پایان نامه بررسی های لازم جهت شناخت رفتار سازه های کامپوزیتی به ویژه تیر لانه زنبوری ترکیب شده با بتن انجام شده و نیز رفتار تیر های مختلط لانه زنبوری و تیرورق معادل با آن با یکدیگر مقایسه گردیده است . نتایج حاصل از این تحقیق نشان دهنده عملکرد مطلوب سازه های کامپوزیتی در مقایسه با سازه های غیر مختلط و نیز هزینه کمتر استفاده از این نوع سازه ها می باشد. از سوی دیگر کاهش چشمگیر ضعف های تیر لانه زنبوری در ترکیب با بتن و نیز عملکرد مطلوب این نوع تیرها در مقایسه با تیر ورق معادل با آن با توجه به موارد مورد بررسی نشان داده شده است.

بسیاری از سازه های مهندسی سازه ، خصوصاً سازه های کابلی مثل پلهای معلق و همچنین سازه هایی که برای پوشش سقف های بزرگ استفاده می شوند، رفتار غیر خطی هندسی دارند. در نتیجه پاسخ دینامیکی غیر خطی چنین سازه هایی باید مد نظر قرار داده شود. در دینامیک سازه ها دو روش برای حل معادلات حرکت سیستم استفاده می شوند. این دو روش عبارتند از روش جمع آثار مودها و روش انتگرال گیری مستقیم. روش جمع آثار مودها اغلب در مقایسه با روش انتگرال گیری مستقیم کارایی بهتری از نظر زمان حل دارد، در حالیکه روش های انتگرال گیری گام به گام مستقیم عمومی تر هستند. اگر چه از لحاظ نظری یک سیستم خطی به تعداد درجات آزادیش دارای مود خواهد بود ولی تعداد مودهایی که در عمل استفاده می شوند محدود می شوند. تنها استفاده از تعداد کمی از مدهای غالب برای بدست آوردن پاسخ دقیق کافی خواهد بود، اثرات ترکیب مودهای بالا قابل صرف نظر کردن هستند و بنابراین مودهای پایین¬تر که تاثیر بیشتری در تحلیل دارند می توانند استفاده شوند. در این پایان نامه روش جمع آثار مودهای غیرخطی استفاده شده است. برنامه تحلیل دینامیکی خرپا های دو بعدی(مسطح) در فرترن نوشته شده است. در این برنامه تنها غیر خطی هندسی استفاده شده است. با استفاده از این برنامه پاسخ دینامیکی خطی و غیر خطی تعدادی خرپای دوبعدی محاسبه شده است. مقایسه پاسخ های جمع آثار مودهای غیر خطی با پاسخ های انتگرالگری مستقیم نشان می دهد که استفاده از تعداد تا از مودهای پایین در تحلیل غیر خطی منجر به نتایج دقیقی می شود (n برابر با کل درجات آزادی سیستم می باشد).

در روش طراحی براساس عملکرد، برای بیان بهتر عملکرد سازه می توان نمادی از خسارت سازه مانند جابجایی، نیرو و یا شاخص خرابی را استفاده کرد. یکی از مهم ترین اهداف طراحی بر مبنای عملکرد، کاهش خسارت های پر هزینه است. جهت کاهش خسارت های پرهزینه توصیه می شود که آیین نامه ها اثر مشخصه های حرکت زمین ازجمله مدت دوام را در تعیین عملکرد و به طور کلی در روش های خود در نظر بگیرند. مقاومت طراحی به عنوان یک پارامتر اصلی طراحیست که وابسته به عملکرد سازه می باشد و عموماً بدون در نظر گرفتن اثر مدت دوام در اکثر آیین نامه ها مطرح شده است. در این تحقیق به تهیه ی طیف پاسخ غیرالاستیک بر مبنای شاخص خرابی با در نظر گرفتن اثر مدت دوام حرکت زمین پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا اثر مدت دوام به صورت تحلیلی و با استفاده از روشی مبتنی بر انرژی برروی ضریب شکل پذیری اعمال شده و سپس ضرایب کاهش مقاومت بر مبنای شاخص خرابی، r_(d_s )، برای سطوح عملکرد (سطوح خرابی) و ضرایب شکل پذیری مختلف محاسبه شده اند. طیف های r_(d_s ) برای 250 رکورد مربوط به 30 زلزله و به ازای 44 سازه ی یک درجه ی آزادی با پریود 0/05 تا 0/4 ثانیه، پنج شاخص خرابی 0/1، 0/2، 0/5، 0/8 و 0/1 و چهار سطح شکل پذیری 2، 4، 6 و 8 تهیه شده اند. با بررسی میزان اختلاف بین طیف پاسخ غیرالاستیک بر مبنای شاخص خرابی با و بدون اعمال اثر مدت دوام، مشاهده می شود که اثر مدت دوام با افزایش ضریب شکل پذیری و سطح خرابی بیشتر می شود. همچنین با بررسی اثر نوع ساختگاه برروی طیف های r_(d_s ) مشاهده می شود که اثر رکوردهای مربوط به ساختگاه های سخت در محدوده ی پریودهای کوتاه، به ویژه برای ضرایب شکل پذیری و شاخص های خرابی بالاتر، قابل ملاحظه می باشد.

اکثر سازه هایی که بر اساس آیین نامه های رایج طراحی شده اند، تحت زلزله های شدید دچار تغییرشکل های ماندگار خواهند شد. تغییرمکان ماندگار به دلیل مشکلات تعمیر و بازسازی پس از زلزله، بسیار نامطلوب است. روش های پیشنهاد شده برای ارزیابی و طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد، عموماً بر روی تخمین تغییرمکان جانبی نسبی ماکزیمم، تأکید دارند، اگرچه آثار زلزله های گذشته حاکی از آن است که تغییرمکان های جانبی ماندگار پس از زلزله، نقش مهمی در تعریف عملکرد لرزه ای سازه ها و همچنین خسارات اقتصادی ناشی از زلزله دارند. به این دلیل که سازه ها در اثر تغییرشکل های ماندگار بیش از حد مجاز، حتی اگر خسارت سازه ای زیادی هم ندیده باشند، نیاز به تخریب پیدا می کنند. بنابراین یک تخمین مناسب از نیاز تغییرمکان نسبی ماندگاری که سازه ها ممکن است پس از زلزله تجربه کنند، می تواند نقش مهمی در ارزیابی و طراحی بر اساس عملکرد داشته باشد. در این تحقیق روش ساده ای جهت تخمین تغییرمکان نسبی ماندگار در قاب های بتنی طراحی شده به روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان ارائه شده است. برای این منظور پنج قاب بتنی با تعداد طبقات 4، 6، 8، 10 و 12 طبقه و سیستم های یک درجه ی آزادی معادل این قاب ها مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرمکان های نسبی ماکزیمم و ماندگار به دست آمده تحت دو دسته زلزله ی دور از گسل و نزدیک گسل برای هرکدام از سیستم های یک درجه و چند درجه ارزیابی شده و پاسخ های به دست آمده با هم مقایسه شده و ضرایب بسط مربوط به هرکدام ارائه شده است.

گرایشات اخیر به ساخت سازه های بلند موجب استفاده از سیستم های مقاوم باربر جانبی در برابر زلزله شده است. اما استفاده از این سیستم ها در بسیاری از موارد نیازهای طرح را برآورده نمی سازد. کنترل سازه ها یک روش انعطاف پذیر در برابر عوامل خارجی و دارای وضعیت پویا و تطابقی است. در این میان کنترل فعال سازه ها از جایگاه ویژه ای برخوردار است. تعیین میزان بهینه ی نیروی کنترل در کنار توجه به محدودیت های ابزارهای اعمال نیرو از مهم ترین چالش های انواع روش های کنترل است. روش های سنتی نظیر lqr بدون در نظر گرفتن اثرات تحریکات خارجی زلزله اقدام به محاسبه ی نیروهای کنترلی می نمایند که این امر دستیابی به پاسخ های بهینه برای مسائل کنترل را دشوار می سازد. محدودیت های روش های بهینه سازی به کارگرفته شده در استراتژی های کلاسیک کنترل همانند روش lqr، زمینه ی استفاده از روش های مدرن بهینه سازی به ویژه روش های فراکاوشی را در کنترل سازه ها فراهم کرده است. روش های بهینه سازی فراکاوشی از جمله روش رقابت استعماری تاکنون به صورت گسترده ای در کنترل سازه ها مورد استفاده قرار نگرفته است.

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.

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.

زلزله ها به عنوان رخداد طبیعی مرگبار، همواره در زندگی بشر موثر بوده اند و اثرهای زلزله علاوه بر تلفات جانی شامل تخریب سازه ها و ساختمان های یک منطقه که باعث میلیون ها تومان خسارت می گردد، نیز می باشد. در سال های اخیر مطالعات در مورد زلزله ها به علت وجود تکنولوژی بهتر و نگرانی ناشی از خطر زلزله، با سرعت زیادی پیشرفت کرده است و روش های زیادی برای مقاوم سازی سازه ها ابداع شده است. یکی از این روش ها، جداسازی پایه ای یا جداسازی لرزه ای می باشد. اساس این روش، تجزیه یک سازه از پی آن در اثر نیروهای افقی زلزله می باشد.

این تحقیق اثرات محتوای فرکانسی متفاوت زلزله های دور و نزدیک را بر روی رفتار مخازن فولادی نگه دارنده مایعات در شرایط تکیه گاهی ثابت و جداسازی شده در پایه مورد مطالعه قرار می دهد. در این پژوهش، تحلیل در حوزه فرکانس با استفاده از مدل ساده سه جرمی مخازن استوانه ای فولادی حاوی مایعات صورت پدیرفته است. تحریکات لرزه ای با استفاده از تابع چگالی طیف توان که به صورت یک فرآیند تصادفی مانا مدل شده است که به صورت تلویحی، نامانا بودن تحریکات زلزله را در بر می گیرد. به دلیل اینکه زلزله یک فرآیند اتفاقی است، تحلیل ارتعاشات تصادفی انتخاب شده و جذر میانگین مربعات پاسخ ها، ارزیابی مناسبی را از رفتار سیستم ارائه می دهد. دو نوع سیستم جداساز لرزه ای فرض شده و رفتار غیرخطی این سیستم ها با استفاده از یک شیوه خطی سازی آماری و تکراری، مدلسازی شده است. مطالعه صورت گرفته، اثرات هر کدام از پارامترهای مشخصه مخازن نگه دارنده مایعات، جداساز لرزه ای و همچنین خصوصیات تحریک را مد نظر قرار می دهد. مطالعه نشان می دهد که زلزله های حوزه نزدیک گسل نه تنها پاسخ های کلی سیستم را تشدید می نماید، همچنین موجب افزایش پاسخ ها به بیش از سطح مجاز می گردد. جداسازی پایه می تواند به عنوان یک شیوه موثر، جهت کاهش پاسخ به طور مناسب مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، پارامترهایی مانند نسبت pgv/pga و پریود پالس در زمین لرزه های حوزه نزدیک گسل که نشان دهنده تفاوت خصوصیات دو مجموعه زلزله انتخاب شده هستند، جهت شناسایی تغییرات پاسخ ها مورد بررسی قرار می گیرند.

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.