رویکرد جدید طراحی ساختمان ها بر اساس عملکرد، باعث شده که جهت گیری تدوین ضوابط آئین-نامه ها به سمتی باشد که سازه های طراحی شده بر اساس آئین نامه ها، می بایست سطح عملکرد مورد نیاز را بر آورده نمایند. بررسی آیین نامه ها به طرق مختلفی صورت می پذیرد که یکی از روش ها، واسنجی آئین نامه ها با مقایسه آن ها با یکدیگر بر اساس معیار های یکسان می باشد( به عنوان مثال قابلیت اعتماد). برای بررسی دقیق رفتار یک سازه طراحی شده، تخمین دقیقی از بارهای وارد بر سازه در مدت عمر مفید آن و همچنین مقاومتی که سازه از خود نشان می دهد، نیاز است. اما وجود عدم قطعیت در بارهای وارده (بارهای ثقلی، بار باد، بار زلزله و ...) و مقاومت سازه همواره اجتناب ناپذیر است. از اینرو، آئین نامه های طراحی با در نظر گرفتن تدابیری همچون ضرایب ترکیب بار، سعی بر در نظر گرفتن این ماهیت های احتمالاتی دارند. در این تحقیق اثر ضرایب ترکیب بار طراحی آئین نامه های ایران و aisc، بر قابلیت اطمینان لرزه ای قاب های خمشی فولادی ویژه، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. به منظور آنالیز احتمالاتی و مقایسه قاب ها از نمودارهای شکنندگی استفاده و برای ترسیم نمودارهای شکنندگی از نتایج آنالیزهای دینامیکی افزایشی بیست شتاب نگاشت منتخب استفاده شده است. در طراحی قاب های خمشی ضوابطی همچون، نسبت مقاومت ستون به تیر و ضابطه کنترل تغییر مکان نسبی طبقات نیز در عملکرد لرزه ای این نوع قاب ها موثر می باشند. در این تحقیق اثر این ضوابط نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج نشان داد که ضرایب ترکیب بار آیین نامه ایران و aisc، شاخص قابلیت اعتماد نزدیک به یکدیگر را در بر خواهند داشت هر چند که شاخص قابلیت اعتماد قاب های طراحی شده بر اساس ضرایب ترکیب بار آئین نامه aisc، همواره به میزان کمی از آیین نامه ایران بیشتر است ولی ضوابطی همچون تیر ضعیف-ستون قوی و کنترل تغییر مکان نسبی طبقات در قابلیت اعتماد لرزه ای این نوع قاب ها تأثیر زیادی دارند، به نحوی که با کاربرد این ضوابط در کنار نتایج حاصله از ضریب ترکیب بار طراحی، عملکرد لرزه ای مطلوبی را از قاب های خمشی ویژه شاهد خواهیم بود.

امروزه افزایش جمعیت در شهر ها و کمبود فضای مسکونی شهری از یک سو و نیاز به توسعه امکانات شهری برای ساکنین آن از سوی دیگر باعث شده است که در بسیاری از موارد سازه های مختلف روی زمینی از قبیل سازه های ساختمانی و پل ها در مجاورت سازه های زیرزمینی از قبیل تونل های مترو قرار گیرند. ارزیابی لرزه ای سازه های مجاور هم با در نظر گرفتن اثرات اندرکنشی آنها یکی از چالش های مهندسی عمران در فازهای تحلیل و طراحی محسوب می گردد. از طرفی ضوابط آیین نامه های موجود برای طراحی از قبیل nehrp و jra نیز تأکید بر لحاظ نمودن اثرات اندرکنشی دینامیکی در مرحله طراحی سازه های مجاور هم تحت تحریک زمین لرزه ها دارند. با این وجود در طراحی لرزه ای سازه ها، عموماً هر سازه بصورت مجزا و بدون توجه به اثرات متقابل رفتار سازه های مجاور صورت می پذیرد. علاوه بر این، در آیین نامه ها نیز ضوابط لرزه ای چندانی جهت اعمال نمودن اثرات اندرکنشی سازه های مجاور هم ارائه نشده است. بطور کلی رفتار های لرزه ای سازه های مجاور از وضعیت خاک های مجاور هم نیز تأثیر می پذیرند که این اثرات به خصوص در خاک های سست و همچنین خاک های با پتانسیل روانگرایی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این پژوهش تلاش می گردد تا با استفاده از نرم افزار المان محدود com3 توسعه یافته در آزمایشگاه بتن دانشگاه توکیو، اثرات اندرکنشی دینامیکی سازه های مجاور هم بر روی پاسخ های لرزه ای آنها با رویکرد طراحی بر اساس عملکرد مورد ارزیابی قرار گیرند. در این راستا رفتار های لرزه ای سازه زیرزمینی مدفون در خاک ماسه ای سست برای شرایط با و بدون وقوع روانگرایی با تعیین مکانیزم های موثر بر رفتار های مشاهده شده حاصل از تحلیل عددی تعیین می گردد. در ادامه با بکارگیری روش هایی از قبیل احداث دیوار سپری و یا ستون متراکم خاک و یا بکارگیری همزمان آنها رفتار لرزه ای سازه در خاک سست بهبود می یابد. اثرات اندرکنش دینامیکی ناشی از حضور سازه های زیرزمینی و روی زمینی مجاور هم با توجه به رفتار چرخه ای خاک ماسه ای سست در شرایط با و بدون وقوع روانگرایی آن مورد ارزیابی قرار می گیرند. بدین منظور با تغییر مشخصات سازه ای، خاک و همچنین تحریک لرزه ای، پارامترهای موثر بر تغییر اثرات اندرکنشی و به تبع آن تغییر پاسخ های لرزه ای سازه ها ارزیابی می گردند. در ادامه با ارائه راهکارهای مهندسی از قبیل اتصال سازه ها در مرحله احداث آنها و یا احداث دیوارهای سپری در وضعیت سازه های احداث شده، رفتار های لرزه ای آنها بهبود می یابند. در نهایت اثرات ناشی از احداث سازه های زیرزمینی موازی مجاور هم در شرایط مختلف قرارگیری آنها ارزیابی شده و اثرات احداث دیوار سپری در موقعیت های مختلف پیرامون آنها در بهبود رفتار لرزه ای سازه ها تعیین می گردد.

با توجه به آسیب پذیری ساختمان های بنایی که درصد بسیار بالایی از ساختمان های موجود در کشور را شامل می شوند، لزوم توسعه روش های مناسب جهت مقاوم سازی اینگونه از ساختمان ها در مقابل زلزله احساس می گردد. یکی از روش های مقاوم سازی دیوارهای بنایی غیرمسلح استفاده از شبکه میلگرد با پوشش بتن در یک طرف یا دوطرف دیوار می باشد، که با این روش علاوه بر افزایش ظرفیت باربری جانبی دیوار، انسجام دیوار بیشتر شده و دیوار به صورت یکپارچه تر عمل می نماید. در چند سال اخیر این روش به عنوان روشی کارا و اقتصادی در بیشتر طرح های بهسازی ساختمان های بنایی موجود در کشور مورد استفاده مهندسین قرار گرفته است. با این حال به دلیل عدم وجود اطلاعات آزمایشگاهی در خصوص رفتار و عملکرد لرزه ای این دیوارها، عموماً طراحی آنها مبتنی بر ضوابط آیین نامه های بتنی و یا قضاوت مهندسی بوده است. در این پایان نامه تعدادی دیوار آجری که به روش فوق مورد تقویت قرار گرفته اند تحت بار رفت و برگشت، مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته و با توجه به نتایج حاصله، تاثیر این نوع مقاوم سازی برروی رفتار هیسترزیس دیوارها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. به موازات کار آزمایشگاهی مطالعات و تحقیقات عددی بر روی این گونه از دیوارها انجام شده که با نتایج آزمایشگاهی این تحقیق مقایسه گردیده است.

زلزله یکی از آشناترین بلایای طبیعی است که هر ساله باعث خسارات جانی و مالی فراوانی می گردد و این امر باعث شده که محققین بسیاری برروی این پدیده به تحقیق و بررسی بپردازند و از طرفی به موازات تحقیق در زمینه علل و چگونگی وقوع زلزله و سعی در پیش بینی آن،مطالعات در زمینه طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله و مقاوم سازی سازه های آسیب پذیر نیز دنبال می گردد . در طراحی و مقاوم سازی سازه ها ، عمدتا فرض بر این است که شالوده به خاک زیرش وصل شده و جدایشی بین این دو رخ نمی دهد ، اما مشا هده شده که در زلزله های قوی بسیاری از سیستم های سازه ای در شالوده خود دچار برکنش شده و تحت این شرایط ،پاسخ لرزه ای سازه متفاوت خواهد بود. این مشاهدات محققین را بر آن داشت تا این جنبه از رفتار غیرخطی اندرکنش خاک و سازه را در مدلها منظور نمایند . نتایج محققین در مورد بررسی اثرات وجود برکنش در تراز شالوده نشان دهنده کاهش برش پایه در حین زلزله بوده است .لذا می توان یکی از روش های کاهش نیرو های اعمالی به سازه را اجازه برکنش محدود به شالوده دانست منتها رفتار رو سازه و شالوده درحین برکنش نیازبه بررسی بیشتری دارد تا بتوان با اطمینان،از برکنش در کاهش نیروی وارد شده به سازه استفاده نمود . لذا در این تحقیق سعی شده است تا اثرات برکنش شالوده در روسازه و سازه پی مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور سازه هایی با سیستم قاب ساده مهاربندی شده هم محور و بر اساس استاندارد 2800 با فرض پایه ثابت طراحی شده و در طراحی شالوده ان اجازه برکنش محدود داده شده است . سازه های مورد نظر بر اساس استاندارد asce41 و با انالیز استاتیکی غیر خطی مورد ارزیابی قرار گرفتند و در نهایت دو سازه نیز با آنالیز دینامیکی غیر خطی تحت 7 شتابنگاشت متناسب با خاک نوع iiوiii ، مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحقیق اثرات برکنش بر رفتار کلی سازه و از طرفی اثرات لاغری سازه ، سختی خاک و سختی شالوده در سازه برکنش یافته ، مورد بررسی قرار گرفته است .

روشهای تحلیلی فراوانی برای تحلیل غیرخطی قابهای بتن مسلح تا به امروز ارائه شده اند که شامل روشهای ساده تا پیچیده می باشند. در هر یک از این روشها وابسته به میزان ساده سازی تحلیلی و فرضیات بکار گرفته شده، دقت نتایج نیز متفاوت می باشد. اگرچه مدلسازی در محیط اجزای محدود به صورت دوبعدی و یا سه بعدی امکان مدلسازی دقیقتر را فراهم نموده و به دقت تحلیل می افزاید ولی به صورت قابل ملاحظه ای هزینه و زمان مدلسازی و تحلیل را افزایش می دهد. لذا از این روشها بیشتر برای مدلسازی جزئی و قسمتی از سازه استفاده شده و برای بررسی سازه های بزرگ لازم است از روشهای ساده تر استفاده شود. با این مقدمه، ارائه یک روش مدلسازی نسبتاً ساده و به دور از هزینه های مدلسازی و تحلیل میکروسکپی در محیط اجزای محدود نقش مهمی در تحلیل عددی قابهای بتن مسلح خواهد داشت. یکی از روشهایی که تا به امروز زیاد برای تحلیل قاب بتن مسلح بکار گرفته شده است، روش مدل فیبری می باشد. مدل فیبری پیوستگی بین بتن و میلگرد را کامل فرض نموده و از لغزش صرف نظر می کند. این در حالی است که فرض پیوستگی کامل بین بتن و میلگرد فرض چندان مناسبی نبوده و باعث اختلاف قابل ملاحظه بین پاسخهای تحلیلی و تجربی می شود. در تحقیق حاضر این روش مبنای کار قرار گرفته است ولی با از میان برداشتن فرض پیوستگی کامل بتن و میلگرد، اثر پیوستگی-لغزش در محاسبات و فرمولاسیون المان بتن مسلح اعمال شده است. علاوه بر این مدل که برای المانهای تیر-ستونی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی ارائه شده است، برای مدلسازی قاب بتن مسلح نیاز به ارائه المان اتصال می باشد. لذا در این تحقیق المان اتصال جدیدی ارائه شده است که ضمن انعطاف پذیری برای مدلسازی انواع مختلف المانهای اتصال در یک قاب دو بعدی و سه بعدی، از قبیل اتصال میانی، کناری، گوشه و پای ستون، بتواند با المان تیر-ستون حاوی اثر پیوستگی-لغزش سرهم بندی شود. روش پیشنهاد شده برای مدلسازی المان اتصال، مواردی از قبیل اثر پیوستگی-لغزش میلگردهای گذرنده از درون اتصال، اثر بیرون کشیدگی میلگردهای مهار شده درون اتصال، اثر لغزش برشی، رفتار غیرخطی مصالح و اثر تغییر شکل برشی برای تیپهای های مختلف را لحاظ کرده است و از سادگی و سهولت کافی برای مدلسازی و تحلیل نیز برخوردار است. به کمک برنامه نویسی در محیط matlab و برای دو نوع تحلیل بار افزون و سیکلی، روش عددی پیشنهاد شده برای نمونه های متعدد دو بعدی و سه بعدی در مقایسه با نتایج تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است و دقت بسیار خوب برای آن نتیجه گیری شده است. علاوه بر اعتبارسنجی روش پیشنهادی، حساسیت سنجی روش نسبت به مشخصه های مختلف موثر در تحلیل غیرخطی از قبیل اثر پیوستگی-لغزش، اثر لغزش برشی، اثر بیرون کشیدگی میلگردها از درون اتصالات، تغییر شکل برشی و کمانش میلگردها انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که لغزش برشی تاثیر قابل ملاحظه ای در پاسخ غیرخطی قابهای بتن مسلح ندارد. همچنین فرض پیوستگی کامل بین بتن و میلگرد باعث تخمین بیش از حد واقع با اختلاف قابل ملاحظه در حوزه های سختی و ظرفیت مقاومتی می شود. در برخی موارد این اختلافها در حوزه سختی و مقاومت به ترتیب به حدود 100 و 50 درصد نیز می رسد. علاوه بر این فرض پیوستگی کامل باعث می شود مسیر باربرداری و بارگذاری مجدد در رفتار سیکلی با نتایج تجربی اختلاف ملاحظه ای داشته باشد ولی با از میان برداشتن این فرض، دقت برآورد سختی و ظرفیت مقاومتی بسیار بهبود پیدا کرده و پاسخ تحلیلی با تجربی انطباق خوبی پیدا می کند. بررسی اثر طول مهاری میلگردهای مهار شده درون اتصالات نشان می دهد که در صورت عدم کفایت طول مهاری و ایجاد پتانسیل بیرون کشیدگی میلگرد از درون اتصالات، ظرفیت مقاومتی به صورت قابل ملاحظه ای کاهش یافته و میزان کاهش وابسته به مقدار طول مهاری می باشد. این در حالی است که سختی تغییر قابل ملاحظه ای پیدا نمی کند. نهایتاً روش پیشنهادی در این تحقیق به عنوان روشی کارآمد و با دقت بسیار خوب در تحلیل غیرخطی قابهای دوبعدی و سه بعدی بتن مسلح معرفی می شود.

روش های طراحی لرزه ای براساس عملکرد (pbsd) به عنوان جایگزینی برای روش های موجود در آیین نامه ها توسعه یافته است. فلسفه ی اصلی این روش اتصال اهداف عملکردی سازه ای مشخص به یک یا چند سطح خطر لرزه ای می باشد. از بین روش های طراحی براساس عملکرد، روش های طراحی لرزه ای براساس تغییرمکان (dbsd) که در آن تغییرمکان پارامتر اصلی طراحی می باشد دارای مقبولیت بیشتری می باشد و به تدریج در استانداردهای طراحی مدرن در حال تکمیل و توسعه می-باشد. در این تحقیق در ابتدا تعدادی از روش های طراحی براساس تغییرمکان مورد بررسی قرار گرفته است که این روش ها عبارتند از: روش طیف نقطه ی تسلیم (yps)، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان (ddbd) و روش طیف طراحی غیرالاستیک (ids). هر سه روش بر پایه ی طیف پاسخ غیرالاستیک می باشند که می تواند از طیف الاستیک با استفاده از ضرایب وابسته به شکل پذیری یا وابسته به میرایی استخراج شود. آنگاه برای انجام طراحی ها از روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان استفاده شده است. با توجه به آنکه در توسعه ی این روش ها عموماً از اثر انعطاف پذیری و بلندشدگی فونداسیون صرفنظر شده و تکیه گاه سازه ثابت در نظر گرفته شده است، این روش ها قادر به پیش بینی دقیق جابجایی و نیاز شکل پذیری ناشی از انعطاف پذیری فونداسیون نمی باشند. افزایش جابجایی ناشی از انعطاف پذیری فونداسیون منجر به آسیب به اجزای سازه ای می گردد. بنابراین هدف اصلی این پایان نامه بر پایه ی پیش بینی افزایش تغییرمکان های سازه ای ناشی از اثر انعطاف پذیری در تراز پی می باشد. برای این منظور در این پایان نامه 4 دیوار برشی با ارتفاع های مختلف (4، 8، 12و 16 طبقه) در نظر گرفته شده است که هر یک از این دیوار ها براساس روش طراحی لرزه ای براساس تغییرمکان طراحی شده اند. به منظور بررسی اثرات انعطاف پذیری پی، برای هر یک از دیوار ها فونداسیون هایی با درصدهای بلندشدگی مختلف طراحی شده است. آنگاه این دیوار ها در حالت پایه ثابت و همچنین در حالت پی انعطاف پذیر مورد تحلیل قرار گرفته اند و نتایج تحلیل ها برحسب حداکثر نسبت دریفت و نیاز شکل پذیری در حالت های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. برای انجام تحلیل ها از روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با شتاب افزاینده (ida) استفاده شده است.

اطلاعات موجود از زمین لرزه های قدیمی تا به حال نشان می دهد، فروریزش سازه های قابی عامل اصلی تلفات انسانی در حین زمین لرزه و بعد از آن می باشد. علاوه بر این، فروریزش این نوع از سازه ها بطور مستقیم و ویژه در خسارات اقتصادی وارد بر جامعه پس از زمین لرزه نقش دارد. بعلت این تاثیرات، کمی کردن پتانسیل فروریزش سازه های موجود و سازه هایی که در آینده طراحی خواهند شد، از مهمترین رویکردهای مهندسی زلزله می باشد. برای این مهم با توجه به ماهیت تصادفی زمین لرزه ها و عدم قطعیت های موجود در مشخصات سازه از روشهای آماری و احتمالاتی برای کمی کردن ظرفیت فروریزش سازه استفاده می شود. مناسب ترین روش، استفاده از بیان احتمال فروریزش سازه می باشد. این بیان بوسیله منحنی های شکنندگی فروریزش نمایش داده می شود. با توجه به نکات ذکر شده، در پژوهش حاضر با انتخاب روشی مناسب به مدل سازی احتمال فروریزش قاب های بتن مسلح تحت اثرات زمین لرزه پرداخته می شود. برای این امر معیار فروریزش سازه حالت حدی ناپایداری جانبی دینامیکی یک یا چند طبقه از سازه در نظرگرفته می شود. این معیار با استفاده از آنالیز دینامیکی افزایشی و منحنی شکنندگی فروریزش کمی می شود. در این بخش مشاهده شد برای تولید منحنی شکنندگی فروریزش شتاب طیفی در دوره تناوب اصلی سازه معیار مناسب تری نسبت به بیشینه شتاب زمین می باشد. در گام بعدی اثر عدم قطعیت های مرتبط با سازه های قابی بتنی در ارزیابی فروریزش سازه مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور با استفاده از روشهای آنالیز حساسیت دیاگرام تورنادو و روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم، پارامترهای مهم در حالات مختلف رفتار سازه شناسائی و نتایج دو روش با یکدیگر مقایسه می شوند. در این بخش مشاهده شد، روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم نسبت به آنالیز دیاگرام تورنادو روش مناسبتری برای طبقه بندی عدم قطعیت های مختلف می باشد. سپس با استفاده از روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم و شبیه سازی مونت کارلو، اثرات عدم قطعیت ها بر پاسخ انتخابی با یکدیگر ترکیب می شوند. در نهایت با انتخاب روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم به عنوان مناسب ترین روش برای ترکیب اثرات عدم قطعیت های سازه ای، اثر عدم قطعیت های سازه ای بر روی منحنی شکنندگی فروریزش سازه اعمال می شود. تمام تحلیل ها بر روی قاب دو بعدی بتن مسلح انجام می گیرد. در انجام این پژوهش از نرم افزار com3 توسعه یافته در آزمایشگاه بتن دانشگاه توکیو استفاده شده است.

قاب های فولادی دارای اتصال خورجینی طیف گسترده ای از سازه های ساختمانی فولادی موجود در کشور را در بر می گیرد. این نوع قاب های فولادی به ویژه در دهه 60 و قبل از آن که ساخت و سازهایی بدون توجه به ضوابط و مقررات طرح لرزه ای ساختمان ها در کشور ما انجام شده است فراگیری بیشتری داشته است. لذا بررسی و شناخت صحیح رفتار این قاب ها در سال های اخیر از دغدغه های اصلی مراکز علمی و تحقیقاتی کشور بوده است. در قاب های فولادی دارای اتصال خورجینی نیز مانند دیگر انواع قاب های ساختمانی، میانقاب-هایی وجود دارد که معمولاً از جنس مصالح بنایی می باشند. بررسی اثر این میانقاب ها بر روی قاب پیرامونی دارای اتصال خورجینی از مسائلی است که در تحقیقات انجام شده در زمینه قاب های فولادی مذکور کمتر بدان توجه شده است. آنچه در این تحقیق دنبال شده است، بررسی اثر میانقاب های مصالح بنایی تقویت نشده و تقویت شده (با شاتکریت و شبکه فولادی) بر روی رفتار قاب های فولادی دارای اتصال خورجینی می باشد. علاوه بر سختی و مقاوت نهایی قاب مرکب، اثر اندر کنش قاب و میانقاب بر روی تیر، ستون و اتصال خورجینی نیز در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی های عددی در این تحقیق در نرم افزار اجزاء محدود abaqus صورت پذیرفته است. ابتدا با مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، درستی روش انتخاب شده برای مدل سازی میانقاب مصالح بنایی کنترل گردیده و سپس قاب های دو دهانه و چهار دهانه فولادی دارای اتصالات خورجینی، مهاربند ضربدری و میانقاب مصالح بنایی تقویت شده و نشده در نرم افزار مدل شده و تأثیر میانقاب بر سختی و مقاومت نهایی قاب، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثرات منفی میانقاب بر روی اعضای مجاور آن (تیر، ستون و اتصال) نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کلی بدست آمده، حاکی از اثرات مثبت میانقاب ها بر روی سختی و مقاومت نهایی قاب مرکب و اثرات منفی این اعضاء بر روی اعضای مجاور خود (تیر، ستون و به ویژه اتصال خورجینی) می باشد که لزوم در نظر گرفتن این اثرات منفی و تقویت اعضای مجاور را قبل از در نظر گرفتن اثرات مثبت میانقاب ها گوشزد می نماید.

کلاف ها، مقاطع بتنی یا فولادی هستند که در فواصل معین در داخل و گوشه های دیوارهای بنایی اجرا می شوند. به طور کلی کلاف ها در هنگام وارد شدن نیروهای جانبی از فرو پاشی دیوار جلوگیری کرده و سبب افزایش مقاومت و شکل پذیری دیوار می شوند. این رفتار را در دیوار های آجری که در قابهای بتنی یا فولادی قرار گرفته اند نیز می توان مشاهده کرد با این تفاوت که در دیوارهای بنایی محصور شده با کلاف، قسمت بنایی نقش اصلی مقاومت در برابر بارهای جانبی را داراست و المان های کلاف تنها به عنوان عناصر کمکی بشمار می روند ولی در قاب های فولادی یا بتنی که با دیوار بنایی پر می شوند، قاب ها عناصر اصلی مقاوم در برابر بارجانبی بوده و دیوارهای بنایی (بسته به سختی آن) تنها به عنوان یک قید مهاری در نظر گرفته می شوند. در این تحقیق به بررسی رفتار درون صفحه ای دیوارهای محصور شده با کلاف های بتنی پرداخته می شود و نحوه شکل گیری ترک و تغییر شکل دیوار در هنگام تاثیر نیروهای جانبی مورد مطالعه قرار می گیرد. مطالعات انجام گرفته را می توان به دو بخش کلی تقسیم بندی کرد. در بخش اول به مطالعه آزمایشگاهی رفتار درون صفحه ای 2 نمونه دیوار بنایی کلاف دار و 1 نمونه دیوار بنایی شاهد تحت بار جانبی چرخه ای پرداخته می شود. هدف از این آزمایش ها بررسی نقص حاصل از طول گیرداری ناقص در محل اتصال کلاف افقی و قائم در دیوارهای بنایی کلاف دار موجود و نیز تاثیر محصور شدگی در رفتار لرزه ای دیوارهای بنایی می باشد. با بررسی نتایج حاصل از این آزمایش ها مشخص گردید که وجود گیرداری ناقص در محل اتصال دو کلاف افقی و قائم باعث افت مقاومت در مرحله نهایی بارگذاری می شود و تاثیری در مقاومت حداکثر دیوار ندارد، البته برای تعمیم نتیجه حاصله قطعا نیازمند آزمایشات بیشتری می باشد. در بخش دوم، با ساخت مدل های تحلیلی و اعتبارسنجی آن ها، رفتار لرزه ای دیوارهای بنایی کلاف-دار به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و نقش پارامترهای موثر همچون وجود بازشو و چیدمان دیوارها بررسی شده است. با استفاده از نتایج تحلیل انجام شده یک مدل سه خطی جامع برای شبیه سازی رفتار لرزه ای دیوارهای بنایی کلاف دار با اعمال اثرات اندرکنشی دیوارهای مجاور، وجود بازشو و اثرات طول مهاری آرماتور ارائه گردیده است.

قاب های مهاربندی شده همگرا یکی از سیستم های رایج مقاوم در برابر زلزله است. در این میان قاب-های مهاربندی شده شورون همواره مورد نظر طراحان بوده است. کمانش مهاربند فشاری در قاب های شورون(هشتی) باعث اعمال نیروی نامتعادل به تیر شورون می گردد. این نیرو سبب جاری شدن تیر شورون و رفتار خاص این گونه قاب های مهاربندی شده می گردد. در این مطالعه به بررسی رفتار قاب های مهاربندی شده هشتی، ضربدری بزرگ، هشتی با ستون همبند و معلق هشتی با ستون همبند پرداخته شده است. در این راستا ابتدا شش تیپ قاب مهاربندی شده شورون در نظر گرفته شده است. این شش تیپ فقط در ویژگی های مقطع تیر باهم متفاوت هستند. از این شش تیپ سازه پنج تیپ سازه به ضربدری بزرگ، شش تیپ به سیستم هشتی با ستون همبند و یک تیپ به سیستم معلق هشتی با ستون همبند تغییر یافته است. عملکرد این سازه ها با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی عملکرد اعضای مختلف سیستم هشتی مشخص گردید رفتار این گونه قاب ها در صورتی قابل اعتماد است که تیر شورون به اندازه کافی قوی باشد تا نیروی نامتعادل حاصل را به صورت خطی تحمل نماید. همچنین مشخص شد با تغییر چیدمان سیستم هشتی به ضربدری بزرگ رفتار این گونه قاب ها بهبود می یابد. تحلیل های غیرخطی نشان می دهد اضافه نمودن ستون های همبند زمانی می تواند به بهبود رفتار سازه کمک نماید که قاب مذکور تشکیل سیستم معلق هشتی با ستون همبند دهد. در پایان با استفاده از نتایج حاصل از رفتارشناسی این سیستم ها یک مطالعه موردی برای بهسازی یک قاب چهار طبقه با استفاده از مهاربندهای شورون انجام گرفته است. سیستم ضربدری بزرگ به عنوان گزینه برتر در این مورد معرفی شده است.

پیش بینی رفتار بتن در اغلب موارد برای تمام الگوهای مختلف بارگذاری توسط یک قانون یا مدل مشخصه عمدتاً بسیار سخت و دشوار می باشد. رفتار غیر خطی بتن به سبب این است که انرژی در بتن از روش های مختلف اتلاف می شود. این اتلاف انرژی ناشی از تحولات صورت گرفته در ریز ترکها، ریز خرد شدگی ها و جریان خمیری و تسلیم بتن می باشد. هر یک از این مکانیزم ها بسته به طبیعت بارگذاری و میزان قدرت آن، نوع اختلاط مصالح، شکل، جهت و توزیع ریز ترک ها و حفره ها و تاثیر متقابل بین این پارامترها می تواند موثر بر قانون مشخصه بتن باشند. بنابراین به تئوری یک پارچه ای با پشتوانه ای از دانش طبیعت غیر همسانگرد بتن و اثر مکانیزم های فعال انرژی مناسب نیاز است تا بتوان کلیه تاریخچه بارگذاری را محاسبه کند. در این رساله از تئوری ترکیبی ارتجاعی، خمیری، خسارت و شکست استفاده شده است تا با ترکیب مکانیزم های مختلف بتواند رفتار بتن را پیش بینی کند. این رساله قانون ساختاری یا مشخصه (اساسی) رفتاری سه بعدی جدیدی را برای تخمین رفتار غیر خطی بتن ارائه می کند. این قانون قابلیت تعیین رفتار مواد شبه ترد را که وابسته به فشار و غیر وابسته به فشار باشند، تحت مسیرهای بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد به خوبی دارا می باشد. هدف اصلی پیشنهاد این قانون مشخصه ارائه قواعد مرتبط به تولید مدل رفتاری چرخه ای (تاریخچه ای) است که به طور کامل بتواند مدل رفتاری بتن را در سازه های سه بعدی بتنی است. به منظور تولید این قانون، تابع پتانسیل خمیری-شکست-خسارت به کار گرفته شده تا رفتار سخت شوندگی و نرم شوندگی را بتوان بر اساس وجود یا حصول ترک ها، ریز ترکها، خردشدگی ها و ریز خرد شدگی ها به راحتی در بتن مدل نمود. تابع پتانسیل جدید بکار رفته در قانون مشخصه بر اساس تئوری هندسه چند گون نوشته شده است. به منظور ساخت تابع پتانسیل از روابط رویه های مشتق پذیر و تحدب و همواری سطح و نتایج آزمایشگاهی بر روی بتن استفاده شده است. همچنین برای اتحاد و یکپارچگی بین تئوری های مختلف در روابط قوانین مشخصه کلیه روابط بر پایه قوانین ترمودینامیک نوشته شده است. در ادامه براساس تئوری های خمیری و مکانیک شکست و خسارت محیط های پیوسته قانون مشخصه ارائه شده است و در انتها به منظور صحت سنجی و تطبیق قانون مشخصه با نتایج آزمایشگاهی، نتایج حاصل شده از مدل با نتایج آزمایشگاهی ارائه شده توسط برخی از محققین مورد مقایسه قرار گرفته است.

فروریزش پیشرونده یک حادثه نادر است که در طی آن همه یا قسمتی از یک سازه به علت آسیب یا گسیختگی قسمت کوچکی از سازه دچار تخریب می گردد. فروریزش پیشرونده ناشی از بارهای غیر عادی و خطاهای طراحی و ساخت می تواند منجر به خسارات مالی و جانی زیادی گردد. از اینرو توجه بسیاری از مهندسین به این نوع تخریب جلب شده است. رفتار میانقاب ها در روند فروریزش پیشرونده موثر و با اهمیت تشخیص داده شده است. میانقابهای بنایی به دلایل معماری و همچنین سازه ای به صورت گسترده ای در ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند. تعیین رفتار ساختمان در این حالت خرابی و شکست نیازمند ارزیابی دقیق نقش میانقاب ها در پاسخ سازه نسبت به بارگذاری وارده می باشد. در این پژوهش ابتدا ضوابط آئین نامه های مربوط به فروریزش پیشرونده مورد بررسی قرار گرفته است. سپس به مدل سازی فروریزش پیشرونده در قابهای بتن مسلح طراحی شده مطابق آئین نامه بتن ایران (آبا) با شکل پذیری زیاد و همچنین در ساختمانهایی دارای ضعف طراحی (ساختمانهای طراحی نشده برای بار لرزه ای) پرداخته شده و نتایج آنها مقایسه گردید. نتایج حاصل نشان می دهد که ساختمانهای طراحی شده مطابق آبا و با شکل پذیری زیاد در مقابل فروریزش مقاوم هستند و ضوابط آبا بمنظور اجتناب از این نوع فروریزش کفایت می کند. ولی برای ساختمان دارای ضعف طراحی (ساختمانهای طراحی نشده برای بار لرزه ای) بایستی کنترل فروریزش پیشرونده صورت گیرد. نتایج تحقیق نشان می دهد در ساختمانهای با احتمال زیاد وقوع فرویزش باید به نقش میانقابهای موجود برای ارزیابی و همچنین طرح بهسازی توجه شود. در ادامه رفتار میانقاب ها تحت تغییر شکل های ناشی از فرو ریزش پیشرونده بررسی و مدل ساده شده ای برای مدل سازی رفتار میانقاب در قاب بتن مسلح ارائه شده است. سپس نتایج حاصل از بکارگیری میانقابها در همان ساختمان ها در اثر حذف المان باربر با نتایج حاصل از ساختمان بدون میانقاب مقایسه گردید. نتایج تحلیل نشان می دهد که میانقاب ها منجر به ارتقای ظرفیت سازه در برابر فروریزش خواهند شد. همچنین نشان داده شده که با افزایش تعداد طبقات، تعداد دهانه ،کاهش طول دهانه و افزایش شکل پذیری، مقاومت در برابر فروریزش افزایش می یابد.

یکی از دقیقترین روشهای بررسی رفتار اعضا بتن مسلح استفاده از روش ریز مدلسازی می باشد که در آن با بررسی رفتار بتن، آرماتور، frp و اندرکنش بین آنها به مدلسازی پرداخته می شود. با توجه به آنکه در سالیان اخیر بحث تقویت و بهسازی اعضا بتن مسلح توسط صفحات frp مطرح شده است، لزوم بررسی المانهای بتن مسلح تقویت شده با frp در حالتهای مختلف بارگذاری ضروری می باشد. در این تحقیق سعی بر آن است که با شبیه سازی رفتار المانهای بتن مسلح تقویت شده با frp تحت تنشهای داخل صفحه به روش ریز مدلسازی، با اعمال اثرات لغزش و جداشدگی frp و آرماتور و توزیع ترکها رفتار کلی این المانها بررسی شود، که می تواند مبنای مدلهای رفتاری برای استفاده در برنامه های اجزا محدود وهمچنین توسعه مدلهای مناسب برای تعیین مقاومت اعضای بتن مسلح تقویت شده با frp باشد. فرضیات جهت آنالیز این اعضا شامل مدلسازی به صورت دو بعدی تحت تنشهای داخل صفحه و یکنواختی فاصله ترکها می باشد و عرض ترکها به صورت متوسط در نظر گرفته می شود در این تحقیق به بررسی المانهای بتن مسلح تقویت شده با frp با استفاده از ریزمدلسازی، توسط برنامه نوشته شده به زبان فورترن پرداخته شده است. - با توجه به نتایج حاصل از تحلیل پانلهای بتن مسلح در حالات مختلف بارگذاری و المانهای بتن مسلح تقویت شده با frp در حالت کشش مستقیم و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی مشخص گردید، آنالیز این پانلها توسط برنامه دارای دقت قابل توجهی می باشد. - در المانهای بتن مسلح تقویت شده با frp در حالت تنش دو محوره آنالیز توسط برنامه انجام گرفت و رفتار برشی این اعضا مورد بررس قرار گرفت. - این برنامه دارای قابلیت های مختلفی شامل تعیین فاصله ترکها، عرض و میزان لغزش ترکها، مدلهای رفتاری متوسط بتن، فولاد و frp می باشد. و می توان در هر گام تحلیلی پروفیل توزیع تنشها در طول هر یک از اجزاء فوق را به دست آورد. با تحلیل چند نمونه انتخابی قابلیتهای فوق مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

دیوار برشی مرکب، سیستم لرزه ای مطلوبی است که توسط استاندارد aisc-2005 به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی پذیرفته شده است. سیستم لرزه ای فوق از دیوار برشی فولادی، همراه با پانلهای بتن مسلح که در یک طرف یا دو طرف آن با برشگیرهایی به ورق فولادی متصل شده اند؛ تشکیل شده است. وجود اطلاعات ناکافی، تحقیقات بسیار کم، ناشناخته ماندن رفتارِ سیستم تحت تأثیر پارامترهای متغیر، عدم شناخت رفتارِ سیستم فوق تحت لنگر واژگونی و همچنین عدم استاندارد مناسب برای آنالیز و طراحی دیوار برشی مرکب؛ باعث شدند که در مطالعه حاضر تصمیم به بررسی شناخت کاملی از عوامل موثر بر دیوار برشی مرکب، گرفته شود. مطالعات آزمایشگاهی و عددی جامعی روی دیوار برشی مرکب انجام شد. در ابتدا، بار کمانش یک طرفه و رفتار پس کمانشی ورق فولادی واقع در دیوار برشی مرکب با ضخامتهای مختلف بستر بتنی بررسی شده است. با استفاده از روش رایلی- ریتز، کمانش یک طرفه برای فاصله برشگیرهای مختلف و در ادامه، مقاومت نهایی ورق با روش تعادل، تحت نیروهای برشی و لنگر خمشی محاسبه شده است. پانزده نمونه که چهار نمونه آنها دیوار برشی مرکب سه طبقه بودند؛ تحت بارهای جانبی آزمایش شدند. بقیه نمونه ها شامل: یک نمونه دیوار برشی فولادی تنها (به منظور مقایسه)، یک نمونه قاب خمشی تنها، پنج نمونه دیوار برشی مرکب با اتصالات تیر به ستون مفصلی (به منظور بررسی کمانش یک طرفه ورق فولادی) و چهار نمونه دیوار برشی مرکب یک طبقه با اتصالات تیر به ستون گیردار، با پارامترهای مختلف بودند. چرخه های هیسترزیس، مشاهدات رفتاری در طول بارگذاری، کمانش یا تسلیم ورق فولادی و رفتار بتن مسلح و خروج از محور آن، از خروجی های مهم آزمایشات بودند. نمونه های سه طبقه علاوه بر نیروی برشی، تحت لنگر خمشی ناشی از برش نیز قرار گرفتند. نحوه کمانش ورق فولادی، تسلیم، گسیختگی بتن، کمانش و شکست ستونها در طبقه اول به علت وجود لنگر خمشی که با بقیه طبقات متفاوت بود ، بحث و نتایج آن به صورت گسترده-ای ذکر شده است. مدل ساده ای برای مراحل مختلف بارگذاری انواع دیوار برشی های مرکب (شامل با و بدون فاصله بین المانهای مرزی و بتن مسلح و با و بدون کمانش ورق فولادی) بر مبنای روش تعادل و تحلیل پلاستیک ارائه شده است. همچنین برای هر کدام از انواع دیوارهای فوق، معادلات طراحی اجزاء استخراج شده است. با کمک نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدلسازی نمونه های آزمایشگاهی صورت گرفت. نتایج حاصله، تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشتند. مطالعات پارامتری کاملی روی دوازده پارامتر موثر بی بعد با هر دو روش اجزاء محدود و روش ساده ارائه شده در تحقیق حاضر انجام شده است. مدل ساده به خوبی رفتار سازه را در مراحل مختلف بارگذاری تحت نیروی برشی و لنگر خمشی بیان می کند.

میراگرهای الحاقی به منظور کاستن از پاسخ دینامیکی سازه ها در برابر بارگذاری باد و زلزله استفاده می شوند. مکانیزم عملکردی این وسایل به گونه ای می باشد که مقدار زیادی از انرژی ورودی به سازه بر اثر بارگذاری دینامیکی، جذب و مستهلک می شود. عملکرد این وسایل موجب می گردد که انرژی دریافتی سایر اعضای سازه ای کاهش یافته و در نتیجه تغییر شکل زیادی در آنها ایجاد نشود. میراگر اصطکاکی براساس مکانیزم اصطکاک بین اجسام صلب نسبت به یکدیگر عمل می کند. میراگر اصطکاکی دورانی، نوع خاصی از میراگر اصطکاکی می باشد که دارای مزایای متعددی از جمله تکنولوژی بسیار ساده، ساخت، نصب و نگهداری آسان و قابلیت چندین بار استفاده است. در پژوهش های محققین پیرامون کاربرد میراگرهای اصطکاکی دورانی، همواره کارایی این نوع میراگرها در قاب های خمشی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق کارایی میراگرهای اصطکاکی دورانی در قاب های ساده نیز مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور از دو نوع قاب یعنی قاب خمشی و قاب ساده مهاربندی شده استفاده می شود تا تأثیر اضافه نمودن این نوع میراگر به هریک از این دو نوع قاب مشاهده گردد و شرایط استفاده از این میراگر در هریک از این قاب ها معلوم گردد. در هریک از حالات فوق، سه قاب 3، 7 و 12 طبقه بررسی می شود. برای انجام تحلیل ها از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی استفاده می شود. در تحلیل های دینامیکی از هفت شتاب نگاشت اصلاح و مقیاس شده استفاده شده و بین پاسخ های این هفت شتاب نگاشت عمل میانگین گیری انجام می شود. بعد از انجام تحلیل های دینامیکی مشاهده شد که کاربرد میراگرهای اصطکاکی دورانی در قاب های خمشی نسبت به قاب های ساده مهاربندی شده شورون مناسب تر بوده و در قاب های خمشی با جذب و استهلاک درصد بالایی از انرژی ورودی به سازه، شرایط ایمن و پایداری را نسبت به ساختمان های مشابه فراهم می کنند. در انتها با استفاده از تحلیل پوش اور میرایی موثر قاب های خمشی مجهز به این نوع میراگر بدست آمد و مشاهده گردید پاسخ های این سازه ها با پاسخ های قاب های خمشی بدون میراگر با میرایی برابر با میرایی موثری که از سازه های دارای میراگر اصطکاکی دورانی بدست آمده، انطباق بسیار خوبی دارد.

در این تحقیق به منظور تعیین معیار شکست بنایی آجری یکسری آزمایشهای دومحوره بر روی پانلهای بنایی آجری دوغاب ریزی شده مسلح و غیرمسلح تمام مقیاس صورت گرفته است. مصالح مورد استفاده در ساخت پانلهای مزبور متناسب با مصالح ساختمانی متداول و مورد استفاده در ساخت و ساز عمومی کشور ایران می باشد. تحقیق حاضر مشتمل بر دو بخش اصلی 1- انجام آزمایشهای مورد نیاز و 2- ارائه معیار شکست تحلیلی (مدل ماکرو) می باشد. آزمایشهای انجام شده در بخش اول تحقیق شامل 1- آزمایش مصالح و واحدهای معادل بنایی 2- آزمایش دومحوره فشار-فشار تعداد 21 پانل بنایی آجری دوغاب ریزی شده غیرمسلح تمام مقیاس و 3- آزمایش دومحوره کشش-فشار تعداد 5 پانل بنایی آجری دوغاب ریزی شده مسلح تمام مقیاس می باشد. در راستای تحقق اهداف تحقیق حاضر و به منظور انجام آزمایشهای دو محوره پانلهای بنایی در شروع برنامه تحقیقی حاضر یک سامانه آزمایشی ویژه طراحی و ساخته شد. متغیرهای مربوط به نمونه پانلهای بنایی غیرمسلح مورد مطالعه شامل امتداد بند افقی ملات (?) و نسبت تنشهای اصلی (?_1/?_2 ) است بعلاوه کلیه پانلهای بنایی مسلح مورد مطالعه نیز دارای امتداد بند افقی صفر درجه و درصد آرماتورهای افقی و عمودی ثابت و یکسان می باشند. نمونه واحدهای معادل بنایی مورد آزمایش در این تحقیق شامل تعداد 120 منشور (با امتداد بندهای افقی 0، 22.5، 45 و 5/67 درجه) آزمایش شده تحت بارگذاری فشاری تک محوره، تعداد 21 مجموعه مرکب آزمایش شده تحت خمش برای تعیین مقاومت کششی و تعداد 6 مجموعه مرکب آزمایش شده برای تعیین مقاومت برشی واحد معادل بنایی می باشد که علاوه بر این تعداد قابل ملاحظه ای از اجزاء بنایی به منظور تعیین خواص مکانیکی و فیزیکی آنها مورد آزمایش قرار گرفته است. براساس نتایج بدست آمده از آزمایش نمونه پانلهای بنایی غیر مسلح مشخص گردید که امتداد بند افقی موثر بر مقاومت پانلهای مزبور میباشد که این موضوع نشان دهنده رفتار غیرایزوتروپیک پانلهای بنایی مورد مطالعه نیز خواهد بود. لازم به ذکر است که با مقایسه سطوح شکست آزمایشگاهی بدست آمده در این تحقیق با سطوح شکست آزمایشگاهی ارائه شده توسط محققین دیگر مشخص گردید که در سری نمونه های اخیر به دلیل وجود لایه میانی بتنی به طور قابل ملاحظه ای از میزان غیرایزوتروپی بنایی کاسته شده است. همچنین نتایج و مود شکست بدست آمده از آزمایش نمونه پانلهای بنایی مسلح نشان می دهد که الگوی تسلیح بکار رفته در آنها تضمین عملکرد هماهنگ و یکپارچه هر سه لایه نمونه های مورد آزمایش را می نماید که این موضوع موید انتخاب صحیح برای آرایش تسلیح و نحوه چیدمان نمونه پانلهای بنایی مورد مطالعه می باشد. در بخش دوم تحقیق حاضر که اختصاص به ارائه معیار شکست تحلیلی برای نمونه پانلهای بنایی مورد مطالعه دارد براساس نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از آزمایشهای دو محوره پانلهای بنایی مسلح و غیرمسلح معیارهای شکست tsai-wu، hill-coulomb و hoffman اصلاح شده ارائه گردیده است که ضمن قابلیت کلیه آنها برای نمایش رفتار مجموعه بنایی مورد مطالعه به دلیل پاره ای مسائل بعضی از آنها نسبت به برخی دیگر دارای رجحان و برتری می باشند. لازم به ذکر است که با بکارگیری معیارهای شکست ماکروی ارائه شده در این تحقیق امکان تحلیل کلیه المانهای ساختمانهای بنایی بدون مدلسازی میکروی بنایی (که شامل لحاظ نمودن و مدلسازی کامل اجزاء بنایی (آجر، ملات و المان اینترفیس) میباشد) بلکه از طریق مدلسازی ماکروی بنایی که در آن از یک مصالح معادل به عنوان جایگزین کلیه اجزاء بنایی استفاده شده است فراهم خواهد شد.

میانقابهای آجری به دلایل معماری و همچنین سازه ای به صورت گسترده ای در ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند. بطور معمول میانقاب های بنایی عناصر معماری محسوب شده و وجودشان توسط مهندسان صرفنظر می گردد. وجود میانقابها باعث ایجاد تغییرات عمده ای در خواص سازه ها می گردد لذا در نظر نگرفتن نقش میانقابها در فرآیند تحلیل و طراحی امری معقول نمی باشد. از این رو در سالهای اخیر پژوهش های گسترده ای در این زمینه انجام شده است که منجر به ارائه مدل های مختلفی برای مدلسازی میانقابها گشته است. از میان مدلهای ارائه شده در این زمینه مدل دستک فشاری بعلت سادگی و دقت نسبتا قابل قبول برای مدلسازی داخل صفحه میانقاب، بیشتر از سایر مدلها مورد استفاده قرار می گیرد. طی رخداد یک زلزله میانقاب بطور همزمان در جهت داخل و خارج صفحه تحت اثر نیرو قرار می گیرد، این اثر همزمانی نیروها در بسیاری از مدل های معرفی شده برای مدلسازی رفتار داخل صفحه میانقابها از جمله مدل دستک فشاری نادیده گرفته می شود. از این رو در این تحقیق به رفتار میانقاب تحت اثر همزمان نیروهای داخل و خارج از صفحه پرداخته می شود. مطالعات انجام گرفته در این تحقیق را می توان به دو بخش کلی تقسیم بندی کرد در بخش اول به بررسی رفتار خارج از صفحه میانقاب پرداخته شد نتایج حاصل از تحلیل ها در این بخش نشان می دهد که آسیب داخل صفحه اثر بسیار مهمی در سختی و ظرفیت خارج از صفحه میانقاب دارد همچنین با مطالعه پارامترهای موثر در رفتار خارج از صفحه میانقابها، نشان داده شد که مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز است. در بخش دوم به بررسی اثرات همزمانی نیروهای داخل و خارج صفحه پرداخته شد، نتایج حاصل از تحلیل ها در این بخش نشان می دهد که همزمانی نیروهای داخل و خارج از صفحه اثر ناچیزی بر ظرفیت داخل صفحه داخل صفحه میانقاب دارد اما از سختی و مقاومت خارج از صفحه میانقاب می کاهد.

قاب های مهاربندی شد? برون محور، سیستم های سازه ای مقاومی در برابر بارهای جانبی هستند که به دلیل دارا بودن توأم مزایای قاب های خمشی و قاب های مهاربندی شد? هم محور، بیشتر از دو دهه است که در ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند. تیرهای پیوند در قاب های مهاربندی شد? برون محور مانند یک فیوز شکل پذیر عمل می نمایند که علاوه بر جلوگیری از کمانش مهاربندها مقدار زیادی از انرژی وارده ناشی از زلزله را نیز جذب می نمایند، به همین دلیل از نقش حائز اهمیتی برخوردار هستند. تیرهای پیوند با مقاطع عرضی قوطی شکل به دلیل پایداری پیچشی ذاتی نیاز به مهارجانبی ندارند و کمانش پیچشی جانبی در آن ها نسبت به مقاطع عرضی i شکل کمتر رخ می دهد به همین دلیل استفاده از تیرهای پیوند قوطی شکل در پایه های پل و برج ها توصیه می شود با این وجود مقاطع عرضی i شکل به دلیل حاکم بودن شرایط مرزی گیردار در تمام وجوه ورق جان نسبت به ورق جان مقاطع عرضی قوطی که داری شرایط مرزی ساده هستند، دارای مزیت می باشند. در این تحقیق، تیرهای پیوند با مقاطع عرضی قوطی و i شکل و به ازای مقادیر مختلف فشردگی بال، فشردگی جان و طول تیرپیوند در محدود? غیرالاستیک مورد بررسی قرار گرفته اند و با تغییر در نحو? آرایش سخت-کننده های تیرپیوند قوطی شکل بلند، افزایش ظرفیت دورانی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است، سپس رابطه ای برای تعیین فواصل سخت کننده ها و ابعاد آن ها ارائه شده است. برای نیل به این هدف از نرم افزار اجزاء محدود استفاده شده و پروتکل بارگذاری aisc 2005 به عنوان پروتکل مبنا در نظر گرفته شده است. در این تحقیق همچنین رفتار دینامیکی غیرخطی قاب های فولادی برون محور 6 طبقه با 3 طول تیرپیوند (برشی، برشی – خمشی و خمشی) مختلف، 3 مقطع عرضی (مقطع عرضی i شکل و قوطی شکل با آرایش های مختلف سخت کننده) مختلف، تحت تأثیر 3 رکورد دور و 3 رکورد نزدیک گسل مورد بررسی قرار گرفته اند. بررسی عددی مدل های مختلف تیرپیوند نشان می دهد که چنانچه تیرهای پیوند با مقاطع عرضی i شکل و قوطی دارای مساحت، ممان اینرسی، طول و فواصل یکسان سخت کننده باشند، مقاطع عرضی i شکل نسبت به قوطی شکل، به دلیل عملکرد بهتر ورق جان، از ظرفیت دوران بالاتری برخوردار می باشند در ضمن بررسی ها نشان می دهند که چنان چه از مقاطع قوطی شکل با آرایش مناسب سخت کننده استفاده شود ظرفیت دوران به طور چشمگیری افزایش می یابد که در بعضی موارد حتی از ظرفیت دوران تیرهای پیوند i شکل تجاوز می نماید. همچنین بررسی ها نشان می دهند که ابعاد سخت کننده ها در صورت ارضاء مساحت و ممان اینرسی مورد نیاز تأثیری روی ظرفیت زاویه دوران ندارند. نتایج حاصل از بررسی تأثیر نسبت های فشردگی روی ظرفیت زاویه دوران تیرپیوند قوطی نشان می دهد که نسبت فشردگی بال دارای اهمیت بیشتری است. نتایج برسی ها نشان می دهد نیاز شکل پذیری قاب های برون محور با تیرپیوند i شکل نسبت به تیرپیوند قوطی کمتر است و نیز بررسی ها نشان می دهد که آرایش مناسب سخت کننده های تیرپیوند قوطی شکل بلند تأثیر مهمی درکاهش نیاز شکل پذیری این قاب ها دارد که این کاهش در حدود 23% برای رکوردهای دور از گسل و 56/25% برای رکوردهای نزدیک گسل می باشد.

توسعه معیارهای طراحی لرزه ای و ارزیابی آسیب پذیری سیستمهای سازه‏ای مختلف، مستلزم تخمین دقیقی از میزان تقاضای لرزه‏ای سازه برای سطوح خطر متفاوت می‏باشد. رویکرد آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده و توسعه منحنی‏های شکنندگی به عنوان ابزارهای مناسب برای تخمین عددی سطوح مختلف عملکردی و پارامتر تقاضای سازه مطرح می باشند. از سوی دیگر، به حداقل رساندن احتمال فروریزش سیستم سازه ای و لزوم تامین سطح عملکرد ایمنی جانی هنگام وقوع زمین لرزه‏های شدید، ازجمله مسائل حائز اهمیت در مهندسی زلزله تلقی می گردد. در این رابطه، پیش بینی کمی ایمنی قابهای خمشی بتنی مسلح در برابر فروریزش، از مهمترین اهداف مطالعات مرتبط به شمار می رود. با توجه به ماهیت تصادفی زمین لرزه ها و اثرات مهم عدم‏قطعیتهای ناشی از انتخاب رکوردهای زمین‏لرزه بر پیش‏بینی احتمال فروریزش و به تبع آن توسعه منحنی‏های شکنندگی سازه، توجه به رویکردهای آماری و احتمالاتی برای کمی سازی ظرفیت فروریزش سازه ضروری می نماید. بیان احتمال فروریزش سازه توسط منحنی های شکنندگی به عنوان راهکاری مناسب مطرح می باشد. این منحنی‏ها با استفاده از بیان احتمالاتی و نتایج حاصل از آنالیزهای دینامیکی تاریخچه‏زمانی، احتمال تجاوز پارامتر نیاز مهندسی خاص (پاسخ سازه) را از یک مقدار مشخص به ازای معیار مشخصی از زمین‏لرزه ارائه می‏دهند. به‏منظور توسعه منحنی‏های شکنندگی با استفاده از آنالیزهای دینامیکی افزایشی (ida)، مدل سازه تحت مجموعه رکوردهای زمین لرزه های انتخابی، مقیاس شده به سطوح مختلف شدت، آنالیز می‏گردد. با توجه به اینکه این منحنی‏ها بر‏ اساس تعداد قابل‎توجهی از آنالیزهای دینامیکی غیرخطی زمان بر برای مجموعه رکوردهای زمین لرزه های انتخابی بدست می‏آیند و از آنجا که انتخاب رکوردهای لرزه ای مناسب فرآیند تحلیل اثر مهمی بر آنالیزهای احتمالاتی مربوطه خواهد داشت، درصورتی که بتوان با استفاده از تعداد زلزله‏های کمتر، پاسخهایی متناظر با نتایج حاصل از تحلیل کل مجموعه انتخابی را بدست آورد، به نحو چشمگیری از حجم تحلیل‏های غیرخطی لازم کاسته خواهد شد. بنابراین لزوم ارزیابی روشهای مختلف انتخاب و مقیاس شتاب‏نگاشتها به‏منظورکاربرد در تحلیل‏های دینامیکی غیرخطی آشکار می‏گردد. در پژوهش حاضر با مطالعه روشهای مختلف انتخاب و مقیاس رکوردهای لرزه ای و انتخاب مجموعه رکوردهای مناسب (شامل تعداد محدودی شتاب نگاشت)، ارزیابی لرز‏ه‏ای سازه‏های قابی بتن مسلح در ‏برابر فروریزش با بهره‏گیری از تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده و روش طراحی مستقیم بر‏اساس تغییر‏مکان، تحت رکوردهای انتخابی و مقیاس‏شده صورت می گیرد. نیز با مدل سازی احتمال فروریزش قاب های بتنی مسلح و پس از تخمین دقیق منحنی های شکنندگی لرزه ای مربوطه بر اساس مجموعه رکوردهای انتخابی، حساسیت نتایج حاصل به روش انتخاب رکوردهای زمین لرزه بررسی می گردد. در این مطالعه، تمام آنالیزها بر روی قاب های بتنی مسلح دوبعدی صورت گرفته و از نرم‏افزار اجزاء محدود com3 برای تحلیل های دینامیکی استفاده می گردد.

خرابی پیشرونده با حذف ظرفیت باربریِ موضعیِ قسمت کوچکی از سازه شروع می شود و در ادامه، خرابی هایی در المان های سازه بوجود می آید که بطور مستقیم تحت تاثیر رخداد موضعی اولیه نمی باشند. این خرابی های متوالی ممکن است در کل سازه یا سطح وسیعی از آن گسترش پیدا کند. در این تحقیق، پتانسیل خرابی پیشرونده در ساختمان های فولادیِ طراحی شده برای بارهای لرزه ای، با سه روش استاتیکی خطی، استاتیکی غیر خطی و دینامیکی غیر خطی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. ساختمان ها با دو سیستم قاب خمشی و قاب خمشی با مهاربند همگرا، در مناطق مختلف لرزه خیزی و بر اساس دو آیین نامه gsa 2003 و ufc 2009 برای خرابی پیشرونده بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد علی رغم اینکه ساختمان های طرح لرزه ای شده، لزوما در برابر خرابی پیشرونده مقاوم نمی باشند؛ اما پارامترهایی نظیر مناطق لرزه خیزی، ارتفاع ساختمان، جهت تیرچه ریزی و الگوی بارهای ثقلی، موقعیت ستون های حذف شونده و همچنین محل قرارگیری مهاربندها، می توانند در کاهش یا افزایش پتانسیل خرابی پیشرونده تاثیر زیادی داشته باشند. بطور کلی با افزایش ارتفاع ساختمان و طراحی برای مناطق لرزه خیزی بالاتر، پتانسیل خرابی پیشرونده کاهش پیدا می کند. برای کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده پیشنهاد می شود جهت تیرچه ها به گونه ای باشد که از تمرکز بارهای ثقلی جلوگیری گردد. موقعیت قرارگیری مهاربندها و تاثیر آنها بر خرابی دهانه های با مهاربندی و بدون مهاربندی متفاوت می باشد و باعث افزایش پتانسیل خرابی پیشرونده در دهانه های بدون مهاربندی می گردد. از آنجایی که تحلیل استاتیکی خطی، رفتار دینامیکی و غیر خطی را در نظر نمی گیرد و نمی تواند ناپایداری سازه را نشان دهد؛ ممکن است پتانسیل خرابی را، نسبت به دو تحلیل دیگر، کمتر برآورد کند. بطور کلی نتایج سه تحلیل در آیین نامه ufc، نسبت به آیین نامه gsa، به یکدیگر نزدیک تر می باشند.

ارتعاشات زمین لرزه می تواند باعث ایجاد برخورد بین ساختمان های مجاور با فاصله درز انقطاع ناکافی شود. خطر برخورد بویژه در نواحی مسکونی پرجمعیت شهر های بزرگ اهمیت بیشتری می یابد. چون در این نواحی بدلیل محدودیت زمین، اندازه درز انقطاع محدود می شود. هدف از این پژوهش مدلسازی سازه های مجاور هم و بررسی اثرات برخورد می باشد. بدین منظور ابتدا مطالعات گذشته و مدل های تعریف شده برای برخورد مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به مدلهای موجود، از مدل ویسکو الاستیک غیرخطی برای شبیه سازی عددی برخورد لرزه ای سازه ها استفاده شده است. سپس با ساده سازی سیستمهای ساختمانی به مدل های ساده شده ی یک و چند درجه آزادی، تاثیر پارامترهای مختلف مانند پریود سازه، سختی، شکل پذیری، فاصله ی بین دو سازه ی مجاور و یا سازه های موجود در یک سری و برخورد بین چند سازه، در رفتار قبل و پس از برخورد سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه نتایج گام قبل در قابهای بتن مسلح مجاور هم مورد کنترل قرار می گیرد. به منظور بررسی اثر برخورد بر نیاز شکل پذیری و تغییرمکان بین طبقه ای سازه ها، ابتدا قابهای ساختمانهای مورد نظر بر اساس روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و برای یک تغییرمکان نسبی از پیش تعیین شده، طراحی شده و با قرار دادن مدلهای مختلف سازه ای در کنار یکدیگر تاثیر ارتفاع، میزان درز انقطاع و ارتفاع طبقات بر عملکرد لرزه ای سازه های مجاور هم مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از تحلیل های تاریخچه زمانی و نیز دینامیکی افزاینده، استفاده شده است. نتایج تحلیل ها، نشان می دهد تاثیر برخورد به شدت وابسته به اختلاف فاز موجود در ارتعاش سیستمهای مجاور هم می باشد و البته این اختلاف فاز به نوبه خود وابسته به سختی، جرم و ظرفیت هر یک از سیستمهای سازه ای و میزان تغییرشکلهای پلاستیک تحمیل شده به آنها می باشد. اثرات برخورد در سیستمهای سازه ای با ارتفاع طبقات یکسان که اختلاف ناچیزی در پریود اولیه آنها وجود دارد و ضریب کاهش مقاومت نسبتاً یکسانی در طراحی آنها منظور شده ناچیز است. اما باید به اثرات موضعی برخورد خصوصاً در حالت برخورد کف یک سازه به ستون سازه مجاور توجه لازم صورت گیرد.

ساختمان های مصالح بنایی، یکی از قدیمی ترین و رایج ترین انواع سیستم های ساختمانی در ایران می باشند. تجربه زلزله های اخیر موید آسیب پذیری این ساختمان ها در زلزله می باشد که موجب زیان های مالی و جانی قابل توجهی شده است. بنابراین لازم است مقاوم سازی این قبیل ساختمان ها به طور جدی مورد توجه قرار گیرد. یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان های بنایی در برابر زلزله استفاده از پوشش بتن مسلح است که از یک لایه بتن و شبکه میلگرد تشکیل می شود و ظرفیت باربری جانبی دیوار را افزایش می دهد. به دلیل عدم وجود اطلاعات آزمایشگاهی در خصوص رفتار و عملکرد لرزه ای این دیوارها، طراحی روکش بتن مسلح بیشتر مبتنی بر ضوابط آیین نامه های بتنی و یا قضاوت مهندسی است. تا کنون چندین تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی برای بررسی رفتار این گونه دیوارها انجام شده است اما نیاز به مطالعات بیشتر همچنان وجود دارد. به دلیل هزینه های زیاد تحقیقات آزمایشگاهی، به کارگیری مدل های عددی برای این منظور می توانند موثر باشند. در این پایان نامه با استفاده از مدلسازی عددی تعدادی دیوار آجری که به روش فوق تقویت شده و تحت بار رفت و برگشتی مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته بوده اند، مطالعه پارامتریک بر روی اثر مشخصات مختلف روکش بتن مسلح از جمله ضخامت روکش بتنی، مقدار میلگردهای تسلیح و همچنین نیروی فشاری محوری وارد بر دیوار، بر رفتار دیوارها انجام شد و نتایج به دست آمده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. به منظور کاهش هزینه و زمان اجرا و وزن دیوار تقویت شده، استفاده از روکش بتن مسلح به صورت جزئی روی دیوار، با توجه به مود گسیختگی مورد انتظار، قابل تامل می باشد. در این پایان نامه حالات مختلف مقاوم سازی به صورت جزئی مدلسازی و تحلیل شده اند و برای هر یک از این حالات، مطالعات پارامتریک با فرض عرض لایه تقویت و سایر پارامترهای ذکر شده، به عنوان متغیر، انجام و نتایج به دست آمده بررسی شده اند.

با توجه به گستردگی سازه های بنایی موجود در کشور، ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای و بهسازی این گونه سازه ها از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. سهولت اجرا و هزینه محدود از جمله عواملی است که پیش بینی می شود نیاز به ساخت این نوع سازه ها همچنان وجود داشته باشد. از طرفی هنوز روش تحلیلی جامع و کاملی برای ارزیابی ساختمان های با مصالح بنایی خصوصاً پس از بهسازی ارائه نگردیده است. نظر به اینکه واحدهای بنایی دارای رفتار ناهمگن و ناهمسانگرد می باشند بررسی رفتار آن ها از جمله مسائل مهم و پیچیده محسوب می گردد. محدود بودن اطلاعات آزمایشگاهی و تحلیلی در زمینه رفتار غیر خطی المانهای بنایی و محتمل بودن وقوع مودهای خرابی مختلف، تحقیقات بیشتر و جامع تری را برای شناسایی و سپس شبیه سازی رفتار این گونه از سازه ها می طلبد. از طرفی با توجه به تعدد و تنوع زیاد سازه های بنایی، استفاده از روشهای ساده و کاربردی جهت بررسی عملکرد لرزه ای آنها، بسیار حائز اهمیت است. روش های تحلیل غیر خطی ساختمان های با مصالح بنایی در دهه های اخیر پیشرفت چشمگیری به خصوص در نوع تحلیل های اجزا محدود داشته است. از آنجایی که مدلسازی این گونه سازه ها با روش های دقیق نظیر ریزمدلسازی نیاز به معرفی پارامترهای بسیار گوناگون و حساس می باشد، برای ارزیابی ساختمان های متداول، این مسئله غیر اقتصادی و در پاره ای موارد غیر عملی می باشد. بنابراین استفاده از روش های بزرگ مقیاس که به طور قابل ملاحظه ای حجم تحلیل های کامپیوتری را کاهش می دهد، می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای این منظور مورد توجه قرار گیرد، هر چند ممکن است از دقت کمتری برخوردار باشد. از جمله مشکلاتی که در امر ارزیابی آسیب پذیری سازه های بنایی وجود دارد عدم وجود نرم افزاری با کاربری ساده است که قادر به انجام تحلیل غیرخطی این نوع سازه ها در کوتاه ترین زمان ممکن باشد. نرم افزارهای تجاری موجود همچون sap و etabs توانایی شبیه سازی مستقیم این سازه ها را ندارند و جهت مدلسازی در این نرم افزارها بایستی از مدل های تیرستونی همراه با مفاصل پلاستیک متمرکز جهت اعمال رفتار غیرخطی به سازه، استفاده نمود که البته استفاده از این روش علاوه بر پایین بودن دقت مدل، توانایی شبیه سازی تمام مودهای خرابی دیوارهای بنایی را ندارد. نرم افزارهای اجزا محدود جامع تر همچون abaqus نیز با اینکه دقت قابل قبولی دارند، پارامترهای ورودی پیچیده ای در شبیه سازی آنها باید منظور شود و مهمتر آن که مدلسازی و تحلیل با استفاده از آنها نیاز به صرف زمان زیادی است. از طرفی برای شبیه سازی دیوار های بنایی با پوشش بتن مسلح که مرسوم ترین روش تقویت این نوع سازه ها می باشد، تحقیقات تحلیلی و آزمایشگاهی اندکی انجام گرفته است و روش های مدلسازی این نوع دیوارها نیز با ساده سازی های بسیار و بعضاً غیردقیق همراه است. ضمن آن که نرم افزار کاربردی جهت ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این سازه ها با دقت قابل قبول موجود نمی باشد. هدف پژوهش حاضر ارائه روشی جامع و کاربردی جهت شبیه سازی غیرخطی سازه های بنایی غیرمسلح و همچنین سازه های بنایی تقویت شده با پوشش بتن مسلح می باشد. از این حیث که برنامه های موجود قادر به مدلسازی سازه های بنایی با در نظر گرفتن رفتارهای مربوط به اثرات اندرکنش برش و خمش و اثرات محصورشدگی نمی باشند، این موضوع حائز اهمیت می باشد. بدین منظور از مدل درشت مقیاس بر پایه مدل های همگن استفاده می شود و روشی تحلیلی مبتنی بر روش قاب معادل جهت ارزیابی سازه ارائه می شود. روش قاب معادل یک روش کاربردی و ساده به منظور مدلسازی سازه های بنایی می باشد که در محدوده های خطی و غیر خطی از دقت مناسب و همگرایی قابل قبولی در مقایسه با روش های دقیق و آزمایشگاهی برخوردار است. یک مدل قاب معادل باید قادر به تخمین مناسبی از سه معیار اصلی مقاومت نهایی، ماکزیمم جابجایی و مود شکست باشد. از جمله مزایای این روش توانایی توصیف مکانیزم های مختلف شکست با تقریب نسبتا مناسب مبتنی بر معیارهای ساده شده مقاومت اعضا می باشد. به طور کلی محققان برای شبیه سازی و توصیف پاسخ غیرخطی اعضاء سازه ای از یکی از دو روش زیر و یا ترکیب هر دو استفاده می کنند: • استفاده از المان های تیرستونی با رفتار الاستیک با تعدادی مفاصل پلاستیک که بیانگر پلاستیسیته متمرکز می باشد. • استفاده از المان های غیرخطی تیرستونی با در نظر گرفتن گسترش رفتار غیرخطی در طول و مقطع اعضا. در پژوهش حاضر روش فرمول بندی مدلسازی غیرخطی گسترده انتخاب شده است. با استفاده از المان فایبر، رفتار غیرخطی سازه به صورت گسترده در طول و مقطع هر عضو شبیه سازی شده است و به منظور اعمال رفتار برشی، مود خرابی لغزشی ملات و کششی قطری در المان های بنایی و همچنین رفتار غیرخطی برشی پوشش بتن مسلح، یک المان تماسی مبتنی بر روش ترک پخشی معرفی و توسعه داده شده است که جهت شبیه سازی سازه های بنایی در قالب کد نرم افزاری در matlab پیاده سازی می شود. شکل 1-1- مدلسازی فایبری روش قاب معادل یک سازه بنایی 1-2- فرضیه ها و حدود پژوهش با توجه به طبیعت پیچیده سازه های بنایی، در این پژوهش یک سری فرضیات و ایده آل سازی برای مدلسازی در نظر گرفته شده است: 1- نظر به اینکه واحدهای ملات و آجر دیوارهای بنایی دارای رفتار ناهمگن و ناهمسانگرد می باشد، در مقیاس کلی سازه، برای المان ها رفتاری همگن منظور شده است. 2- شکست و گسیختگی خارج صفحه دیوار، خارج از موضوع بحث این پژوهش است. 3- بارگذاری به صورت اعمال جابجایی یکنوا در نظر گرفته می شود. 4- این پایان نامه بر مدلسازی دوبعدی با رفتار غشایی و المان های تنش مسطح متمرکز می شود.

پیچیدگی ماهیت مکانیزم انتقال برش در سطوح ترک خورده موجب شده تا ارزیابی و تحلیل عملکرد سازه های بتن مسلح بدون استفاده از مدلهای رفتاری مناسب از دقت قابل قبولی برخوردار نباشد. سطوح تماسی و ترک خورده به عنوان نقاط حساس و تاثیرگذار در رفتار کلی سازه های بتن مسلح شناخته شده اند. در حقیقت پاسخ سازه، مودهای گسیختگی و حتی ظرفیت نهایی المانهای بتن مسلح می تواند متاثر از مکانیزم انتقال تنش در سطوح ترک خورده و تماسی باشد. از طرفی شناخت و بیان انواع مکانیزمهای انتقال تنش در تحلیلهای مبتنی بر روش اجزاء محدود بسیار حائز اهمیت است. بنابراین شناخت انواع مکانیزمهای گسیختگی و خرابی و همچنین انواع ساز و کارهای انتقال تنش در سطوح ترک خورده و تماسی و نیز سطوح تاثیرگذار یکی از موارد اساسی در بررسی و ارزیابی پاسخ و تعیین میزان شکل پذیری انواع سازه های بتن مسلح می باشد. در ابتدا، ماهیت انتقال برش از طریق آرماتور عبوری (عمل شاخه ای) بصورت آزمایشگاهی تحت بارگذاریهای چرخه-ای و تکراری و همچنین بارگذاری دوجهته مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به داده های حاصله از مطالعه آزمایشگاهی در این تحقیق و همچنین دسته بندی داده های آزمایشگاهی دیگر محققین، مکانیزم انتقال برش به واسطه آرماتورهای عبوری مدنظر قرار گرفته است. تئوری تیر بر بستر ارتجاعی به عنوان ابزار پیشنهادی در این مورد معرفی شده و سپس با ارائه رابطه ای مناسب برای تغییرات سختی فنرهای بستر در حین بارگذاری، اندرکنش غیرخطی آرماتور و بستر بتنی آن درنظر گرفته شده و به وضعیت تیر بر بستر غیر ارتجاعی توسعه یافته است. با دسته بندی و مطالعه آماری داده های آزمایشگاهی موجود، رابطه مذکور برای بارگذاری چرخه ای و تکراری تعمیم یافته است. با در اختیار داشتن مشاهدات آزمایشگاهی بارگذاری دوجهته، اندرکنش راستاهای مختلف بارگذاری بر ظرفیت شاخه ای در معادلات مربوطه لحاظ گردیده است. در ادامه مدل و رویکرد پیشنهادی، برای مطالعه مکانیزم باربری روسازیهای بتن مسلح تعمیم و توسعه داده شده است. همچنین با توجه به تئوری تیر بر بستر ارتجاعی، با ارائه یک ریز مدل مکانیزم شاخه ای مد نظر قرار گرفته و از این طریق تغییرات سختی بستر و همچنین اندرکنش غیرخطی بتن بستر و آرماتور به نحو مناسبی شبیه سازی شده است. مکانیزم انتقال تنش از طریق بتن ترک خورده با توسعه مدل چگالی تماسی مد نظر قرار گرفته است. تابع چگالی تماسی اولیه با لحاظ نمودن تاثیر مسیر بارگذاری، مقاومت فشاری بتن، اندازه سنگدانه و زبری سطح ترک اصلاح شده است. با توجه به اعتبارسنجیهای گسترده بصورت جداگانه برای هر مکانیزم و نیز بصورت ترکیبی، دقت مناسب و همچنین کارایی قابل قبول فرضیات و مدلهای پیشنهادی نشان داده شده است. از سوی دیگر مقایسه با نتایج موجود آزمایشگاهی کارایی و دامنه کاربرد گسترده مدلهای پیشنهادی را نشان می-دهند.

در دهه های اخیر، میزان آسیب های وارد شده بر سازه های بتن مسلح ناشی از عوامل محیطی و ویژگی های وابسته به زمان بتن، با نرخ رو به رشدی در حال گسترش بوده است. این مکانیزم های تخریبی که باعث کاهش دوام و عمر خدمت پذیری سازه ها می شوند، امروزه مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته اند. هدف از انجام این پژوهش، بررسی احتمالاتی عملکرد لرزه ای سازه های بتن مسلحی است که تحت تاثیر تعدادی از این پدیده ها قرار گرفته اند. در گام ابتدایی این تحقیق، مطالعات و مدل های پیشین ارائه شده در این موضوع مورد بررسی قرار می گیرد. سپس اثرات این پدیده ها بر عملکرد لرزه ای سازه ها به صورت عددی شبیه سازی می شود. در این تحقیق، خزش و انقباض بتن در بخش ویژگی های رفتاری وابسته به زمان بتن و خوردگی آرماتور ها در قسمت عوامل محیطی مهاجم مورد بررسی قرار گرفته است. نحوه شبیه سازی این عوامل مورد بحث قرار گرفته و سعی شده ضمن ساده سازی مدل های عددی، اثرات عوامل فوق بر پاسخ لرزه ای سازه ها با دقت قابل قبولی تعیین شود. در حقیقت با بررسی های صورت گرفته، از یک ایده قابل قبول برای مدل سازی آثار این پدیده ها استفاده شده و سپس شبیه سازی ها بر روی سازه های مورد نظر انجام شده است. با توجه به اهمیت خوردگی و لزوم مدل سازی آن، روش دنبال شده در این تحقیق را می توان به عنوان یک روش کاربردی در ساختمان ها پیاده نمود. با توجه به وجود عدم قطعیت های متعدد در این بحث، نتایج به دست آمده از تحلیل ها با استفاده از منحنی های شکنندگی احتمالاتی، کمی شده اند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که خرش و انقباض بتن تاثیر چندانی بر ظرفیت فروریزش سازه ها نداشته اما در شتاب های پایین، منجر به افزایش دریفت سازه می شوند. ضمن آن که این دو، اثرات p-? را تشدید نموده و در سازه های لاغر منجر به کاهش ظرفیت فروریزش سازه می شوند. به عنوان مثال، در قاب 4 طبقه بررسی شده، تنها در حدود 10% رکورد ها، خزش منجر به کاهش شتاب فروریزش سازه شد و در 15% از رکورد ها، مدل سازی خزش در سازه منجر به تغییر دریفت در شتاب های حدود شتاب طراحی شد. همچنین با توجه به این که نرخ رشد کرنش های خزشی طی زمان کاهش می یابد، لحاظ نمودن دوره های خزشی مختلف، تفاوت چندانی در نتایج ایجاد نمی نمایند. خوردگی آرماتور ها بر کاهش سختی، ظرفیت و شکل پذیری سازه موثر بوده به گونه ای که تحلیل های انجام شده روی قاب 4 طبقه نشان دادند که درصد های خوردگی برابر با 1%، 2/6%، 4/9%، 7/7% و 11/9% منجر به کاهش شتاب فروریزش سازه و تقلیل آن به مقدار 83%، 69%، 58%، 49% و 37% شتاب فروریزش سازه خورده نشده، می شوند. در نتیجه در شرایط خوردگی شدید، این اثرات باید به خوبی شناسایی و در بررسی عملکرد لرزه ای سازه ها مورد توجه قرار گیرد. کلید واژه: رفتار وابسته به زمان بتن، خوردگی آرماتور ها، تحلیل احتمالاتی، اعضای بتن مسلح.

محققین بسیاری تاثیر frp بر رفتار خمشی، محوری و نیز رفتار برشی اعضای بتنی را مورد مطالعه و آزمایش قرار داده اند. با این وجود، تحقیقات اندکی در زمینه تقویت اعضای بتن مسلح تحت پیچش انجام شده است که عمده مطالعات انجام شده در این زمینه، تحقیقات آزمایشگاهی و یا مدل های تحلیلی ساده شده بر پایه فرضیات مشخص برای وضعیت های خاص می باشد. در این پژوهش، تیرهای بتن مسلح مستطیلی توپر و توخالی تحت اثر لنگر پیچشی خالص با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی مدل سازی شده است. بدین منظور، رفتار بتن با استفاده از مدل خسارت – خمیری همسانگرد موجود در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است، اما به منظور در نظرگیری رفتار غیرهمسانگرد المان های بتن مسلح تحت پیچش، مدل های رفتاری آرماتور و بتن با استفاده از روش های موجود اصلاح می گردد. منحنی های پاسخ لنگر پیچشی – زاویه پیچش، الگوهای ترک خوردگی و سازوکارهای خرابی حاصل از مدل اجزای محدود غیرخطی، انطباق بالایی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. پس از صحت سنجی مدل عددی، اثر عوامل مختلفی از جمله مشخصات مصالح، درصد آرماتور، مقدار frp و همچنین اندازه عضو بر ظرفیت پیچشی این اعضا بررسی شده است و با بررسی رفتار نمونه ها و سازوکار شکست حاکم، الگوهای مختلف مقاوم سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد نصب نوارهای frp با الیاف 45 درجه نسبت به محور طولی تیر به صورت دورپیچ پیوسته، از دیدگاه مقاومتی کارآمدترین الگوی مقاوم سازی در این اعضا می باشد.

بر اساس آمار سرشماری مسکن ایران در سال 1390، ساختمان های آجری 6/54 درصد از تعداد کل ساختمان های موجود در ایران را شامل می شوند. این در حالی است که به دلیل استقرار فلات ایران بر روی کمربند فعال آلپ-هیمالیا، از سال 1990 تا 2008، 14 زلزله شدید در ایران رخ داده و حدوده 75000 نفر تلفات جانی داشته، که ساختمانهای آجری مهمترین عامل این مرگ و میرها می باشند. این موضوع نشان دهنده اهمیت ارزیابی و بهسازی این گونه از ساختمان ها میباشد. در بین انواع روشهای بهسازی، استفاده از پوشش بتن مسلح(شاتکریت) به دلیل عملکرد مناسب، سهولت اجرا و کم هزینه بودن، پرکاربردترین روش برای مقاوم¬سازی سازه¬های آجری موجود در ایران می¬¬باشد. در این تحقیق ابتدا 6 نمونه آجری با مقیاس ابعادی 6/0 ساخته شده و تحت بار تناوبی درون صفحه آزمایش شده است. این نمونهها شامل دیوار آجری بدون کلاف، دیوار آجری محصور شده در کلاف، دیوار آجری کلاف دار بهسازی شده به وسیله پوشش بتن مسلح، دیوار آجری کلافدار بهسازی شده با پوشش بتن مسلح همراه با تقویت کلاف، دیوار آجری محصور شده با المان های مرزی بتنی و دیوار آجری محصور شده با المانهای مرزی بتنی همراه با تقویت پوشش بتن مسلح می باشند. سپس با ساخت مدل های عددی و اعتبار سنجی آنها با نمونه¬های آزمایشگاهی و انجام مطالعات پارامتریک به بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر رفتار دیوارهای آجری کلاف دار در هر دو حالت بدون و با تقویت پوشش بتن مسلح پرداخته می شود. در نهایت با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود و وضعیت خرابی متداول دیوارهای بنایی کلاف دار، مدل تحلیلی سه خطی برای دیوارهای آجری کلاف دار درحالت مود خرابی لغزشی و دیوارهای تقویت شده با شاتکریت در حالت مود خرابی بلندشدگی پیشنهاد شده است. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد، تقویت دیوارهای آجری کلاف دار به وسیله پوشش بتن مسلح در دو حالت با و بدون تقویت کلاف به ترتیب باعث افزایش 58/1 و 3/2 برابری مقاومت حداکثر و افزایش 30 و 50 درصدی انرژی مستهلک شده نسبت به نمونه کلاف دار مرجع شده است. همچنین مقدار مقاومت حداکثر نمونه محصور شده با المان های مرزی در دو حالت با و بدون تقویت پوشش بتن مسلح به ترتیب حدود 3/7 و 7/3 برابر و مقدار انرژی مستهلک شده به ترتیب 7/3 و 6 برابر نمونه مرجع بدون کلاف می¬باشند. نتایج عددی نشان می دهد که مهمترین تاثیر افزایش درصد آرماتور طولی کلاف قائم بر ناحیه نرم شدگی منحنی دیوارهای آجری کلاف¬دار می باشد. همچنین با افزایش سه برابری بار ثقلی روی دیوار مقاومت حداکثر دیوار آجری کلاف دار تنها 30 درصد افزایش می یابد. همچنین تاثیر ضخامت و درصد آرماتور لایه پوشش بتن مسلح بر رفتار دیوارهای تقویت شده با پوشش بتن مسلح در حالت مود خرابی بلندشدگی ناچیز است.

با توجه به آسیب پذیری ساختمان های بنایی که درصد بسیار بالایی از ساختمان های موجود در کشور را شامل می شوند، لزوم توسعه روش های مناسب جهت مقاوم سازی اینگونه ساختمان ها در مقابل زلزله احساس می شود. یکی از روش های متداول تقویت لرزه ای ساختمان های بنایی در ایران، استفاده از پوشش بتن مسلح است. در چند سال اخیر این روش به عنوان روشی کارا و اقتصادی در بیشتر طرح-های بهسازی ساختمانهای بنایی موجود در کشور مورد استفاده مهندسین قرار گرفته است. با این وجود به دلیل محدود بودن اطلاعات آزمایشگاهی در خصوص رفتار و عملکرد لرزه ای این دیوارها، عموما طراحی آن ها مبتنی بر ضوابط آیین نامه های بتنی یا قضاوت مهندسی بوده است. از طرفی وجود بازشو در دیوارهای بنایی بر پیچیدگی شبیه سازی رفتار آن و نحوه بهسازی و تقویت آنها می افزاید موضوعی که کمتر در تحقیقات پیشین به آن پرداخته شده است. در این تحقیق به بررسی رفتار درون صفحه ای دیوارهای بنایی بازشودار غیرمسلح و تقویت شده با پوشش بتن مسلح پرداخته می شود و نحوه شکل گیری ترک و تغییرشکل دیوار تحت تاثیر نیروهای جانبی مورد مطالعه قرار می گیرد. مطالعات انجام گرفته را می توان به دو بخش کلی تقسیم بندی کرد. در بخش اول به مطالعه آزمایشگاهی درون صفحه ای 3 نمونه دیوار بنایی شاهد غیر مسلح که 2 عدد آن بازشودار است و 2 نمونه دیوار بنایی مسلح پرداخته می شود. هدف از این آزمایشات بررسی تاثیر بازشو در رفتار نمونه های بنایی و همچنین اثر تقویت بر نمونه های بازشودار است. با بررسی نتایج حاصل از آزمایش، میزان تاثیر بازشو بر کاهش سختی و مقاومت دیوارهاو همچنین کارایی روش تقویت با پوشش بتن مسلح در افزایش مقاومت و سختی و شکل پذیری نمونه های بازشودار مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش دوم با ساخت مدل های تحلیلی نمونه های آزمایشگاهی و اعتبارسنجی آنها، رفتار لرزه ای دیوارهای بازشودار و تقویت شده مورد مطالعه قرار گرفته و نقش پارامترهای موثر همچون بازشو و اتصال پوشش بتن مسلح به فونداسیون بررسی می شود. با استفاده از نتایج به دست آمده رابطه ای برای تعیین ظرفیت دیوارهای بازشودار ارائه می شود. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد استفاده از پوشش بتن مسلح در تقویت دیوارهای بازشودار باعث افزایش متوسط مقاومت و سختی به ترتیب حدود 40 و 30 درصد می شود و به خوبی عملکرد لرزه ای دیوار را بهبود داده و منجر به کاهش خسارت می شود. نتایج مطالعات عددی نشان می دهد اتصال پوشش بتن مسلح به شالوده افزایش 7 برابری مقاومت را به همراه داشته و همچنین این افزایش مقاومت باعث افزایش سختی و کاهش نیاز چکیده تغییرشکلی دیوار می شود اما میزان شکل پذیری دیوار کاهش می یابد. لذا در مواردی که بتوان روی حرکت گهواره ای دیوار حساب نمود عدم اتصال آرماتورها به شالوده گزینه مناسبی برای کاهش هزینه ها و دشواری اجرا می باشد. کلیدواژه: دیوار بنایی بازشودار، پوشش بتن مسلح، بررسی آزمایشگاهی، بررسی عددی

دیوارهای برشی بتن مسلح اغلب برای مقاومت در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله مورد استفاده قرار می گیرند. ارزیابی دقیق و درست نیاز لرزه ای دیوارهای برشی نیازمند توجه کافی به رفتار غیرخطی المان های سازه و پی و اندرکنش بین آن ها و همچنین عدم قطعیت های مرتبط است. در این پژوهش نیاز لرزهای دیوارهای برشی بتن مسلح با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مشخصات خاک و اثرات اندرکنش خاک و سازه بررسی می شود. همچنین تاثیر عدم قطعیت های مشخصات خاک به همراه تغییرپذیری عمق خاک تا سنگ بستر بر شدت حرکات رسیده از سنگ بستر به سطح زمین مورد مطالعه قرار می گیرد. مهم ترین پارامترهای خاک که بر پاسخ شتاب رسیده به سطح زمین تاثیر می گذارند از طریق آنالیز دیاگرام تورنادو شناسایی می شوند. از میان پارامترهای مشخصه خاک، مدول برشی اولیه در کرنش های کوچک به عنوان پارامتری که بیشترین تاثیر را بر شدت حرکات رسیده به سطح زمین دارد شناخته می شود. در بررسی رفتار دیوارهای برشی، پراکندگی پاسخ ها در دیوارهای با ارتفاع متفاوت به نحوی است که در دیوار کوتاه تر عدم قطعیت مشخصات خاک باعث پراکندگی بیشتر پاسخ ها می شود و این پراکندگی در پاسخ دیوارهای بلندتر کاهش می یابد. پراکندگی پاسخ ها در حالتی که از شتابنگاشت مختص سایت متناسب با مشخصات ژئوتکنیکی خاک زیر سازه به عنوان ورودی لرزه ای استفاده شود نسبت به حالتی که از یک شتابنگاشت برای تحلیل استفاده شود افزایش می یابد. در این پژوهش نیاز لرزه ای دیوار برشی به دو روش دقیق مونت کارلو و تقریبی مرتبه اول لنگر دوم مطالعه می شود. از آنجایی که تحلیل های احتمالاتی به روش دقیق نیازمند تعداد شبیه سازی های زیادی است، دقت و قابلیت کاربرد روش های تقریبی در تحلیل احتمالاتی دارای اهمیت است. نتایج تحقیق نشان می دهد که روش تقریبی در تخمین پاسخ لرزه ای دیوارهای بلندتر دارای دقت بیشتری است و دلیل آن، این است که با توجه به معیار طراحی مشابه دیوارها، سازه بلندتر نسبت به سازه کوتاه تر کمتر وارد ناحیه رفتار غیرخطی می شود. مورد دیگری که در رابطه با اثرات اندرکنش خاک و سازه در این پژوهش بدست آمد، تاثیر بلندشدگی و دوران شالوده بر پاسخ دیوار برشی است.

میانقاب های آجری غیر مسلح بطور گسترده ای در ساختمان ها به عنوان دیوار پیرامونی ساختمان ها و جداکننده فضاهای داخلی مورد استفاده قرار می گیرند. وجود میانقاب در یک ساختمان باعث تغییرات مقاومت، سختی، پریود و بطور کلی عملکرد لرزه ای ساختمان میشود. به علت وجود نیروی اندرکنشی بین قاب و میانقاب، ظرفیت باربری و سختی قاب مرکب نسبت به قاب تنها افزایش می یابد. معمولاً در فرآیند تحلیل و طراحی، ساختمان های بتنی صرفا به صورت قاب هایی متشکل از اعضای اصلی سازه ای از قبیل تیرها، ستون ها و دیوارهای برشی در نظر گرفته شده و از نقش میانقاب در روند تحلیل و طراحی ساختمان ها صرفنظر می شود. بررسی های قبلی در خصوص ساختمان های موجود در کشور خصوصاً ساختمان های نیم اسکلت نشان داده است که وضعیت میانقاب های موجود در کشور شرایط کاملاً متفاوتی با فرضیات مدل های رفتاری موجود در آئین نامه ها و تحقیقات قبلی دارد که عموماً در خارج از کشور توسعه یافته اند. مواردی مانند عدم درنظرگیری بار ثقلی و نادید گرفتن اثر محلی میانقاب بر روی سازه، از دیگر کاستی های مدلهای پیشین میباشد. لذا شناسایی این پارامترها و ارائه ی مدل جامع رفتاری که تاثیر این عوامل را به صورت جامع تری در برگیرد، هدف این تحقیق قرار گرفته است. مطالعات انجام گرفته در این تحقیق را میتوان به دو بخش کلی تقسیم بندی کرد: در بخش اول با استفاده از نرم-افزار com3 به بررسی پارامترهای موثر در رفتار قاب مرکب و مواردی همچون پدیده ی ستون کوتاه، مسلح کردن قاب مرکب توسط دوخت میانقاب به قاب و طول مهاری در اتصال ستون و تیر قاب پرداخته شده است. در بخش دوم با جایگزین کردن میانقاب با دستک فشاری، مدلی پیشنهاد میشود که سعی شده است نواقص مدلهای پیشین را تا حدی رفع کند. این مدل شامل چند پارامتر و نقطه کلیدی شامل سختی اولیه، نقطه ترک خورگی، سختی ثانویه، ظرفیت بیشینه و نقطه گسیختگی میباشد.

تغییر نگرش آیین نامه های لرزه ای به سمت روش های طراحی بر مبنای رفتار و عملکرد، لزوم بیان کمی ظرفیت سازه ها را تحت اثر زلزله روشن می نماید. روش آنالیز دینامیکی غیرخطی فزاینده، که به عنوان یکی از کاربردی ترین روشها در ارزیابی احتمالاتی رفتار لرزه ای سازه ها شناخته می شود، نیازمند تحلیل های غیرخطی متعدد زمان بر می باشد.از این رو توسعه روش های تقریبی به منظور کاهش حجم و زمان محاسبات و با هدف تخمین پاسخ احتمالاتی سازه ها تحت اثر زلزله، در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.

این پایان نامه مدلی جدید برای منحنی تنش-کرنش محوری بتن تحت فشار محصورکنندگی فعال ارائه می کند. به این منظور مدل های موجود برای این نوع بتن گردآوری و در برابر نتایج آزمایشگاهی ارزیابی می شوند. لازم به ذکر است که سه نوع بارگذاری سه محوری، هیدروستاتیکی و ادومتری در این ارزیابی در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی مدل ها در حالت سه محوری، مدل ها و نتایج آزمایشگاهی بتن محصورشده فعال موجود برای مقاومت بیشینه و کرنش متناظر با آن، قسمت سخت¬شونده و قسمت نرم شونده منحنی تنش-کرنش در بارگذاری سه محوری در نظر گرفته می¬شوند. برای بررسی عملکرد مدل¬ها در حالت ادومتری، از مدل های بتن محصورشده غیرفعال استفاده می شود. سپس، خطاهای موجود در هر قسمت شامل خطا در پیش بینی شیب ابتدایی ، نقطه بیشینه ، قسمت سخت¬شونده و نرم شونده منحنی تنش-کرنش بتن محصورشده فعال و منحنی ادومتری بتن محصورشده غیرفعال به تفصیل بیان می شوند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی مقاومت بیشینه منحنی باید شکلی شبیه منحنی هیدروستاتیکی داشته باشد. علاوه بر آن، شیب تغییرات کرنش متناظر با مقاومت بیشینه با افزایش فشار محصورشدگی کاهش می یابد. با در نظر گرفتن این خطاها و مسیر بارگذاری در یک آزمایش بتن محصورشده فعال، مدلی متشکل از پنج بخش اصلی ارائه می¬شود. بخش های اصلی این مدل عبارتند از: 1) معیار تعریف کننده مقاومت بیشینه یا شکست، 2) رابطه ای برای کرنش متناظر با مقاومت بیشینه، 3) منحنی هیدروستاتیکی پایه، 4) منحنی سخت شونده که نقطه جدا شدن از منحنی هیدروستاتیکی را به نقطه مقاومت بیشینه وصل می کند و 5) روابطی برای تعریف ناحیه نرم شونده. همچنین، جزئیات مدل های موجود در هر بخش شرح داده خواهد شد. در نهایت، نتایج مدل پیشنهادی با نتایج آزمایش های موجود مقایسه می شود.

اضافه کردن الیاف به ماتریس های پایه سیمانی علاوه بر بهبود شکل پذیری و مقاومت در برابر ترک خوردگی، باعث افزایش قابلیت جذب انرژی و طاقت این مصالح مرکب، در مقایسه با ماتریس های پایه سیمانی بدون الیاف می شود. با این حال بدلیل عدم شناخت کافی در خصوص مشخصات رفتاری این مصالح امکان استفاده از آن ها در کاربرد های عملی بسیار محدود می باشد. در این پایان نامه، به منظور درک بهتر رفتار این مصالح مرکب، با استفاده از یک رویکرد آزمایشگاهی به بررسی جامع رفتار این مصالح می پردازیم. هدف اصلی این پژوهش بررسی رابطه بین رفتار بیرون کشیدگی الیاف فولادی قلابدار و مشخصات مکانیکی مصالح سیمانی مسلح به الیاف می باشد. بدین منظور در گام اول، با انجام آزمایشات مربوط به تعیین مقاومت فشاری، مقاومت کششی دونیم شدن، مقاومت خمشی و مقاومت کششی مستقیم بر روی نمونه های ماتریس سیمانی به ارزیابی مشخصات مکانیکی آن می پردازیم. در گام دوم، با انجام آزمایشات بیرون کشیدگی الیاف از ماتریس سیمانی، در زوایای تمایل مختلف و طول های مدفون متفاوت، رفتار بیرون کشیدگی الیاف با جزییات کامل مورد بررسی قرار می گیرد. در گام سوم با انجام آزمون های خمش و کشش مستقیم رفتار کششی مصالح مرکب پایه سیمانی مسلح به درصدهای مختلف الیاف مورد بررسی قرار می گردد در گام آخر به منظور بررسی رابطه میان رفتار بیرون کشیدگی الیاف از ماتریس و رفتار کششی مصالح مرکب، با استفاده از یک روش گام به گام و با استفاده از نمودارهای بیرون کشیدگی بدست آمده برای الیاف از ماتریس در زوایای تمایل مختلف و طول های مدفون مشخص، به پیش بینی نمودارهای نیرو-بازشدگی عرض ترک برای مصالح مرکب می پردازیم نتایج حاصل از این پیش بینی ها نشان از انطباق خوب آن ها با نتایج بدست آمده از آزمون های کشش مستقیم بر روی نمونه ها دارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

یکی از روش های متداول تقویت لرزه ای سازه های آجری در ایران، استفاده از پوشش بتن مسلح می باشد. اما به دلیل عدم وجود نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی جامع در مورد این روش تقویت، رفتار المان های تقویت شده با این روش به روشنی مشخص نمی-باشد. خوشبختانه در سال های اخیر توجه بیشتری به بررسی رفتار این نوع سازه ها شده و تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی معدودی نیز بر روی این سازه ها انجام شده است. یکی از مشکلات اصلی در بررسی این نوع سازه ها عدم وجود مدل تحلیلی مناسب جهت بررسی رفتار غیرخطی آن ها و همچنین روشی برای طراحی و ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای سازه های تقویت شده با این روش می باشد. در این تحقیق سعی شده است تا گامی هر چند کوچک در برطرف نمودن بعضی از این مشکلات برداشته شود. به همین منظور با استفاده از یک روش همگن سازی پیشنهادی در محدوده ارتجاعی، روابطی جهت محاسبه پارامترهای ارتجاعی سه بعدی ارتوتروپیک المان آجری تقویت نشده و تقویت شده استخراج و ارائه شده است. با استفاده از این روابط می توان سازه بنایی تقویت شده و تقویت نشده را با استفاده از یک المان خطی و با مشخصات متوسط به راحتی مدل سازی نمود و مورد ارزیابی خطی قرار داد. در ادامه مدل های تحلیلی ساده و مناسبی جهت تحلیل استاتیکی غیرخطی دیوار آجری تقویت نشده و تقویت شده با در نظر گرفتن تغییرشکل های خمشی و برشی پیشنهاد و با استفاده از آن برنامه ای تهیه شده است که قادر به تحلیل استاتیکی غیرخطی دیوار آجری تقویت نشده، دیوار آجری تقویت شده با پوشش بتن مسلح و دیوار بتن مسلح در زمانی بسیار اندک می-باشد. برنامه تهیه شده با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود، برای هر سه نوع دیوار مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج تحلیلی برنامه تهیه شده و نرم افزارwcomd، به بررسی تغییرات رفتاری دیوار تقویت شده نسبت به دیوار تقویت نشده پرداخته شده است. در نهایت روابطی جهت محاسبه ظرفیت دیوار تقویت شده ارائه شده و روشی جهت ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این نوع سازه ها پیشنهاد شده است. دقت روابط ارائه شده نیز با مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است.

امروزه با توجه به رویکردی که به سوی طراحی لرزه ای سازه ها بر مبنای عملکرد ایجاد شده است و همچنین اهمیت و ضرورت مدیریت مناسب و اصولی بحران های احتمالی مانند زلزله، نیاز به ابزارهایی برای ارزیابی و درک رفتار واقعی سیستم های سازه ای و همچنین برآورد مناسب خسارات احتمالی و به دنبال آن تصمیم گیری های منطقی، بیش از پیش اهمیت و ضرورت پیدا می کند. ارزیابی آسیب پذیری شریان های حیاتی و تاسیسات زیربنایی و بررسی قابلیت اطمینان خدمت رسانی این تاسیسات، برای مواردی مانند تصمیم گیری جهت بهسازی لرزه ای، مدیریت بحران و تخمین خسارت مالی ضروری است. در سیر تکاملی دیدگاه طراحی بر مبنای عملکرد در مهندسی زلزله، روش های رایج ارزیابی عملکرد لرزه ای و آسیب پذیری، به سوی منحنی های شکنندگی متمایل شده است که این منحنی ها برای پیش بینی رفتار و مقدار خسارت احتمالی به کار می روند. در این پایان نامه سعی بر آن شده است که با استفاده از منحنی های شکنندگی، به بررسی آسیب پذیری مورد انتظار در سازه های نگهدارنده تجهیزات نیروگاه ها به عنوان اجزاء اصلی نیروگاه، پرداخته شود. اثر انعطاف پذیری خاک، ابعاد دستگاه و همچنین دیدگاه آیین نامه های مختلف در تحلیل لرزه ای و تعیین نیروهای اعمالی به سیستم نگهدارنده دستگاه، مورد بررسی قرار می گیرد و بر مبنای آن منحنی های شکنندگی تولید می شود. تمامی مدل سازی ها سه بعدی بوده و از هر سه مولفه شتاب زمین، جهت تحلیل غیرخطی سیستم ها استفاده شده است. در انجام این پایان نامه، از نرم افزار opensees (توسعه یافته در دانشگاه برکلی) استفاده شده است.

یکی از مشکلاتی که سازه های بتن مسلح با آن روبرو هستند, خوردگی آرماتور می باشد, که بررسی سازه ای آن به دلیل ایجاد تغییرات زیاد در رفتار سازه تحت بارهای وارده, که عمدتاً بصورت کاهش در مقاومت نمایان می شود, حائز اهمیت است. از طرفی در سالهای اخیر استفاده از ورقهای frp در تقویت سازه های بتنی خورده شده, بسیار موثر بوده است. در این پایان نامه سعی شده با مدلسازی المان های بتنی خورده شده که توسط frp تقویت شده اند, به کمک برنامه اجزاء محدود com3 (توسعه یافته در دانشگاه توکیو) و برنامه دیگری به زبان فرترن و اعمال درصد خوردگی های مختلف, به بررسی رفتار فشاری و کششی آن, پرداخته و در نهایت روشها و روابطی برای مدل رفتاری فشاری و کششی چنین المانی به دست آید. روش تحلیل به صورت غیرخطی و بر اساس در نظرگرفتن بتن مسلح به صورت یک محیط پیوسته و ترکهای پخش شده در آن یا اصطلاحاً ترک پخشی بوده که در این روش رفتار متوسط برای بتن, آرماتور و frp مدنظر می باشد. پس از بدست آوردن مدل های رفتاری فشاری و کششی المان بصورت یک محیط پیوسته, اعتبارسنجی این مدلها با نتایج آزمایشگاهی صورت پذیرفته است.

با توجه به اهمیت آثار باستانی و بناهای تاریخی که مبین تمدن و قدمت تاریخی هر ملتی محسوب می گردد و همچنین با توجه به سرعت گرفتن تخریب بناهای باستانی در دهه های اخیر به علت آلودگی های زیست محیطی ناشی از فعالیت های بشر، بحث مرمت و مقاوم سازی بناهای تاریخی اهمیت ویژه ای یافته است. از میان روشهای مقاوم سازی که جنبه کاربردی دارد می توان به استفاده از تزریق مواد شیمیایی در بنا اشاره نمود. از مواد شیمیایی قابل تزریق می توان به پلیمرها، دوغاب سیمان و دوغاب آهک اشاره نمود که با توجه به سازگاری بیشتر دوغابهای سیمان و آهک از جنبه فیزیکی با مصالح بنای اصلی تأکید بیشتر بر استفاده از دوغاب سیمان به علت ایجاد مقاومت بیشتر و سریعتر نسبت به دوغاب آهک می باشد. از آنجایی که تزریق دوغاب باعث ایجاد یکپارچگی و پیوستگی مصالح در بنا می گردد، سبب انتقال بهتر نیروهای فشاری به زمین و جلوگیری از ایجاد تنشهای کششی در بنا می گردد. تزریق دوغاب علاوه بر یکپارچگی بنا سبب چسبندگی داخلی بیشتر مصالح و افزایش مقاومت فشاری و برشی بنا می گردد. اما از آنجائیکه از مهمترین عوامل تخریب بناها در ایران زلزله می باشد، افزایش مقاومت برشی بنا جهت مقابله با نیروهای جانبی زلزله اهمیت ویژهای در بناهای تاریخی را بخود اختصاص میدهد. لذا در این تحقیق نسبت به دسته بندی مصالح بناهای تاریخی ایران که عموماً شامل آجر با ملاتهای گچ خاکی و ماسه آهکی می باشد، اقدام گردید، سپس سه نوع دوغاب آهک ، آهک- سیمان و سیمان در نمونه های ساخته شده با مصالح فوق به تفکیک با رعایت ضوابط مربوطه تزریق گردید، و برروی نمونه های تزریق شده آزمایشات برش انجام گردید که مقایسه نتایج آزمایشات نسبت به حالت تزریق نشده حاکی از افزایش پارامترهای مقاومتی، افزایش دانسیته و کاهش انعطاف پذیری بنا میباشد.

ساختمان های مصالح بنایی از رایج ترین انواع ساختمان ها و در عین حال آسیب پذیرترین آنها در هنگام زلزله بشمار می رود، از این رو مقاوم سازی این قبیل ساختمان ها حائز اهمیت می باشد. یکی از روش های مقاوم سازی این قبیل ساختمان ها در برابر زلزله استفاده از پوشش بتن مسلح است. پوشش بتن مسلح بعنوان یک فراورده بتنی در صنعت ساختمان سازی بسیار مورد استفاده می باشد و همچنین در مقاوم سازی ساختمان ها بدلیل قابلیت دسترسی و سهولت در اجرا نیز نقش مهمی را ایفا می نماید. این پوشش بتنی در واقع از یک لایه نازک بتن یا ملات ماسه سیمان مسلح شده با شبکه فولادی ساخته شده است. رفتار ساختمان مقاوم شده با پوشش بتن مسلح وابسته به قطر و فاصله میلگردهای شبکه فولادی، مقاومت و ضخامت پوشش بتنی می باشد. تا کنون بررسی های آزمایشگاهی صورت گرفته بیشتر در مورد رفتار داخل صفحه دیوار و مودهای خرابی مرتبط بوده است و محققین کمتر به بررسی رفتار پیچشی ساختمان بنایی غیر مسلح و مودهای خرابی آن پرداخته اند. بر این اساس در این پژوهش آزمایشگاهی به منظور بررسی رفتار پیچشی ساختمان بنایی غیر مسلح، ابتدا یک ساختمان آجری غیر مسلح ساخته شده و تحت یک لنگر پیچشی یکنوا واقع شد و بعنوان نمونه مبنا قرار گرفت و در حالت بعد نمونه دیگری ساخته شده و دیوار خارجی آن توسط شبکه فولادی و پوشش بتنی تقویت گردید و اثر تقویت بر رفتار پیچشی ساختمان بنایی غیر مسلح، مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای سختی، مقاومت، شکل پذیری و جذب انرژی ساختمان آجری مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس مدلسازی عددی نمونه های آزمایشگاهی توسط نرم افزار abaqus انجام شد و نتایج مدلسازی عددی نمونه های مورد آزمایش با نتایج آزمایشگاهی آنها مورد مقایسه قرار گرفته است.

کاربرد شمع در سازه ها، دارای طیف کاربردی بسیار گسترده ای است که از موارد استفاده آنها می توان به پی ساختمان های بلند ساخته شده در زمین های سست، پی پل ها، پی اسکله ها و ... اشاره کرد. شمع ها در واقع ستون های لاغری هستند که خاک اطراف آنها به صورت تکیه گاه جانبی عمل می کند. شمع هایی که از لایه های خاک روانگرا عبور می کنند در اثر روانگرایی حاصل از زلزله، نیروی جانبی کمتری به آنها وارد می شود. در این حالت شمع می تواند همانند ستون حمایت نشده مستعد ناپایداری محوری قرار گیرد. این ناپایداری می تواند باعث کمانش جانبی شمع در جهت ضعیف تر و ایجاد مفصل پلاستیک شود. علاوه بر اهمیت بالای سازه هایی که در آنها از شمع استفاده می شود، تا کنون موارد زیادی از گسیختگی شمع ها در اثر زلزله و روانگرایی یک لایه خاک گزارش شده در حالی که این شمع ها بر پایه آیین نامه های موجود از قبیل jra و nehrp طراحی شده بودند. لذا به نظر می رسد رفتار این گونه شمع ها و روش تحلیل آنها به طور کامل شناخته شده نیست. بنابراین در این تحقیق با ارائه یک روش کاربردی جهت ارزیابی کمانشی شمع ها در خاک های لایه ای، روابطی برای محاسبه طول موثر شمع در خاک های روانگرا ارائه می شود که به وسیله آن می توان با در اختیار داشتن سختی شمع و خاک و نیز ضخامت لایه روانگرا، نیروی کمانشی شمع را بدست آورد. همچنین با مدل سازی محیط پیوسته شمع و خاک به روش اجزا محدود به بررسی رفتار غیرخطی شمع و خاک پرداخته می شود. به طور مثال تغییراتی که در اثر رفتار غیرخطی شمع در منحنی های p-y بوجود می آید و نیز چگونگی مدل سازی روانگرایی در نرم افزار در حالت سه بعدی و بررسی تأثیر لاغری بر پایداری شمع در خاک های روانگرا برخی از نتایج حاصل از مدل سازی محیط پیوسته است.