امروزه ارزیابی عملکرد سازه ها در برابر زلزله، به یکی از بحث های رایج در بین محققین تبدیل شده است. یکی از ابزارهای کلیدی در ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای سازه ها، توابع شکنندگی است که احتمال فراگذشت سرویس سازه از یک سطح سرویس مشخص را برای چندین سطح خطر از جنبش های لرزه ای زمین بیان می نماید. هدف از این مطالعه، تعیین منحنی شکنندگی آسیب پذیری لرزه ای سیستم ساختمانی قاب مهار بندی هم محور فولادی طراحی شده بر اساس آیین نامه ی طراحیasce7-10/ibc2012 بر روی خاک نوع d در منطقه ای با خطر لرزه ای زیاد می باشد. مدل های مورد نظر، ساختمان 6 طبقه ی مهار بندی فولادی با دو حالت، یکی با اجرای صحیح و دیگری دارای 10% خطای اجرایی در نصب بادبند می باشند. مدلسازی این ساختمان ها با در نظر گرفتن 13 نوع زلزله ی حوزه ی نزدیک در نرم افزار opensees انجام شده و تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی افزایشی برروی مدل ها انجام گرفته است. در این بررسی، تغییر مکان جانبی نسبی سازه ها به عنوان شاخص خرابی در نظر گرفته شده است. حدود تعیین شده برای تغییر مکان جانبی نسبی برای حالات فرو گذشت مختلف از آیین نامه ی asce41-06 استفاده شده است که این حالات فروگذشت عبارتند از: immediate operation(io)، life safety(ls) و collapse pervision(cp) سپس منحنی شکست سازه ها برای دو حالت یاد شده ترسیم گردیده و با حذف تک ستون بحرانی در همان آنالیز برای تمامی مقادیر افزایشی هر زلزله، dcr ستون های باقی مانده از هر ساختمان مورد برسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مقایسه ی دو ساختمان با دو منحنی شکست متفاوت نشان می دهد که سطح سرویس ls برای ساختمانی که با 10% خطای اجرایی مدل شده است از لحاظ dcr ،28/21% و برای سطح سرویس cp، 23/44% بیشتر از ساختمانی که به طور صحیح مدل شده، می باشند.

با توجه به آن که در دستورالعمل fema-356 مشخصات مفاصل پلاستیک، تنها برای ستون های معمولی (تقویت نشده) تعیین شده در این تحقیق سعی بر آن است تا برای ستون های تقویت شده با frp نیز مشخصات مفاصل پلاستیک تعیین شوند. بنابراین هدف این تحقیق بررسی تأثیر بهسازی ستون های بتن آرمه مستطیلی با الیاف پلیمری و منظور از آن دستیابی به مشخصات مفاصل پلاستیک این ستون ها می باشد تا با داشتن این مشخصات بتوان به جای استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی برای آنالیز ستون های تقویت شده، از تحلیل استاتیکی غیرخطی استفاده کرد؛ که این مسئله موجب ساده سازی قابل قبولی جهت تحلیل ستون های تقویت شده می شود. برای این منظور بیست نمونه ستون بتن آرمه مستطیلی تحت نیروی فشاری و خمش طراحی شدند و مقدار آرماتور طولی و عرضی آنها بدست آمد؛ برای مدل سازی و تحلیل غیرخطی نمونه ها از نرم افزار اجزا محدود ls-dyna-971 استفاده شده است. نمونه ها با استفاده از پوشش frp در ناحیه مفصل پلاستیک ستون ها تقویت شدند و منحنی های هیسترزیس نیرو- تغییرمکان آنها تحت تغییرمکان های سیکلی بدست آمد. نتایج بدست آمده از منحنی های هیسترزیس نمونه های بدون تقویت با مقادیر ارائه شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های ایران مطابقت دارند. همچنین بررسی نتایج بدست آمده برای ستون های بتن مسلح تقویت شده با frp نشان می دهد که این نوع تقویت به طور متوسط سبب افزایش پارامتر a به مقدار 59% ، پارامتر b به مقدار 14% و پارامتر c به مقدار 41% گردیده است؛ همچنین مشخصات مفاصل پلاستیک مربوط به ستون های مقاوم سازی شده با frp به صورت جدولی ارائه شده است.

با توجه به آن که دردستور العمل fema-356، برای تیرهای معمولی (تقویت نشده) مشخصات مفاصل پلاستیک، تعیین شده در این جا نیز سعی بر آن است تا برای تیرهای تقویت شده با مصالح frp نیز مشخصات مفاصل پلاستیک به صورت ساده شده ای تعیین شود تا بدین ترتیب با داشتن این مشخصات تیرهای تقویت شده بتوان به جای استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی، ازتحلیل استاتیکی غیرخطی جهت آنالیز این اعضا استفاده کرد که این مسئله یعنی استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی به جای تحلیل دینامیکی غیرخطی موجب ساده سازی قابل قبولی در تحلیل این اعضا می شود. بنابراین هدف اصلی این پایان نامه تعیین پارامترهای مورد نیاز مفاصل پلاستیک در تحلیل استاتیکی غیرخطی برای تیرهای تقویت شده با frp می باشد. در این تحقیق با توجه به جدول آیین نامه بهسازی ایران 18 نوع تیر بتن آرمه با ابعاد و درصد آرماتور متفاوت و با پوشش frp توسط نرم افزار اجزا محدود ls-dyna و نیز 3 نمونه از این نمونه ها قبل از تقویت با frp مدل و تحلیل شدند. در انتها نیز مشخصات مفاصل پلاستیک بدست آمده برا ی تیرهای تقویت شده با frp به صورت جدولی ارائه شده است.

تحلیل پایداری شیروانیهای سنگی به کمک روشهایی مانند تعادل حدی، عددی، تجربی و تصاویر استریوگرافیکی صورت می پذیرد. روش تحلیل با توجه به شرایط محلی و نوع پتانسیل گسیختگی و با در نظر گرفتن محتاطانه ضعفها، قوتها و محدودیتهای هر روش انتخاب می شود. در این تحقیق پایداری سطوح شیبدار مشرف به نیروگاه سد خرسان 3 در اثر بارگذاری زلزله بررسی می گردد. در هنگام وقوع زمین لرزه های بزرگ خسارت فراوانی به سازه های سطحی وارد می شود و با توجه به اینکه بار دینامیکی زلزله یکی از عواملی است که می تواند شیبهای سنگ را ناپایدار سازد برای ارزیابی پایداری سطوح شیبدار در مقابل زلزله می توان از تحلیل دینامیکی استفاده کرد. در این تحقیق ابتدا با بررسی گزارش ها و اطلاعات موجود و برداشتهای زمین شناسی در منطقه، اطلاعات لازم جهت تحلیل پایداری شیروانی، استخراج می گردد و سپس تحلیل پایداری شیروانی در سه مرحله صورت می گیرد: مرحله اول، تحلیل پایداری به کمک تصاویر استریوگرافیکی، مرحله دوم، تحلیل پایداری استاتیکی به روش عددی و در مرحله سوم، تحلیل پایداری شبه استاتیکی و تحلیل دینامیکی تحت بارگذاری زلزله به کمک روش عددی انجام می شود. برای بررسی پایداری سطوح شیبدار سنگی به کمک روش عددی از نرم افزار udec استفاده می گردد. این نرم افزار براساس روش المان مجزا کار می کند و در محیطهایی که ناپیوستگیها نقش اساسی را در رفتار سنگ ایفا می کنند کاربرد دارد. نتایج تحلیل نشان می دهد شیروانی مشرف به نیروگاه سد خرسان 3 تحت بارگذاری زلزله ناپایدار است و بنابراین نصب سیستم نگهداری ضروری است.

هدف از ارائه این کار پژوهشی، گسترش مطالعه درپیدا کردن آسیب درون سازه های فولادی و بتنی با استفاده از آنالیز انتشار امواج با استفاده از روش المان طیفی است. از اینرو به سازه هایی همچون قابهای دوبعدی با تکیه گاه های گیردار، میله یک سرگیردار و در نهایت به تیربتن مسلح در پیدا کردن آسیب با استفاده از روش فوق پرداخته ایم. همچنین می بایست خاطر نشان گردد که از انواع آسیب از جمله کاهش مدول الاستیسیته و مدل ترک به صورت انعطاف پذیری موضعی با استفاده از روش کاستیگلیانو و مکانیک شکست و به صورت فنرهای انتقالی و دورانی درسازه ها استفاده شده است. در ابتدا به منظور اطمینان حاصل کردن ازصحت این موضوع که آیا برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب برای این روش درست می باشد، توسط روش المان محدود مرسوم راست آزمایی گردید و نتایج آن نیز ارائه شد. نتایج حاکی از این امر می باشند که در روش المان محدود طیفی بدون وجود هیچگونه ناپیوستگی در عضو ما قادر به مدل این عضو تنها با یک المان میباشیم ، این در حالی است که در روش المان محدود مرسوم با افزایش تعداد المانها، نتایج حاصل شده نسبت به مدل اعضاء با روش المان طیفی که تنها با یک المان مدل گردیده بود همگرا گردیدند که این امر حاکی از دقت بالا و سرعت بالای این روش در محاسبات میباشد. همچنین در این کار پژوهشی ما به بررسی تاثیر انواع امواج با فرکانسهای مختلف در پیدا کردن آسیب در سازه ها نیز پرداخته ایم که نتایج نشان می دهند با افزایش محتوای فرکانسی قادر به پیدا کردن آسیب (حتی آسیبهای کوچک) در سازه ها نیز میباشیم.

در تئوری های مختلفی که تاکنون برای بررسی رفتار برشی تیرورق های فولادی ارائه شده است، مکانیزمی برای تشکیل مفاصل پلاستیک در بال ها و نواحی تسلیم در جان فرض میشده و ظرفیت نهایی تیر بر اساس آن محاسبه میشده است. در این پروژه با استفاده از روش اجزای محدود ونرم افزار تحلیل آباکوس، تیرورق های فولادی به انداز هواقعی مدل شده و رفتار آنها پس از مراحل الاستیک خطی و غیر خطی تا پلاستیک و شکست مورد بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود در لحظه ای که تیرورق به باربری برشی نهایی خود میرسد، بالهای تیرورق در حالت الاستیک باقی مانده و فقط جان تسلیم میشود. با افزایش تغییر مکان قائم تیر، در حالی که برابری ثابت است، کرنش های بال افزایش می یابد تا اینکه در بالها مفاصل پلاستیک تشکیل گردد. چگونگی آرایش مفاصل پلاستیک در تیرورق هایی با مشخصات هندسی مختلف مورد بررسی قرار میگیرد و مشاهده میشود نسبت a/h در ترتیب تشکیل نواحی پلاستیک در بال ها و جان تاثیری نداشته و افزایش ضخامت بال نیز فقط باعث افزایش شکل پذیریشده و تاثیری در ظرفیت برشی نهایی ندارد. در انتها مقایسه ای بین ظرفیت برشی حاصل از تحلیل اجزا محدود و نتایج حاصل تئوری ها و آیین های مختلف میشود.

هدف از ارائه این کار پژوهشی، گسترش مطالعه درپیدا کردن تخلخل به عنوان یک آسیب، در سازه های بتن مسلح، بویژه تیر تیموشنکو با استفاده از آنالیز انتشار امواج به روش المان طیفی است. از اینرو به سازه هایی همچون: قابهای دوبعدی با تکیه گاه های گیردار، میله یک سرگیردار و در نهایت به تیر بتن مسلح تیموشنکو در پیدا کردن تخلخل با استفاده از روش فوق پرداخته شد. همچنین خاطر نشان می گردد که از کاهش مدول الاستیسیته برای مدل کردن تخلخل استفاده شده است. در این مطالعه مقدار تخلخل و مکان یابی آن توسط آنالیز انتشار امواج تخمین زده می شود. در اینجا بر پایه روش موج، یک محدوده متخلخل که باعث تغییر در سختی می شود، در نظر گرفته می شود. این روش ساده ای برای نمایان ساختن تخلخل با استفاده از( sfem )می باشد. در این تحقیق نشان داده شده است که انتشار موج برای نمایان کردن تخلخل در تیر بسیار موثر می باشد. همچنین به تعداد کمتری از مش بندی برای ( sfem )نسبت به( fem) نیاز می باشد.

زلزله یکی از مخرب ترین پدیده های طبیعی است و بشر همواره سعی در کاهش تلفات ناشی از آن داشته است. برای حذف یا کاهش خسارت و خرابی ناشی از ضربه ساختمانهای مجاور به یکدیگر، باید با پیش بینی درز انقطاع از یکدیگر جدا شده و یا با فاصله ای حداقل از مرز مشترک، ساخته شوند. شایان ذکر است که در این میان رکورد های حاصل از زلزله های حوزه نزدیک به جهت نزدیکی فاصله محل منبع انتشار موج دارای خواص ویژه ای می باشند که رفتار آنها را از سایر رکوردها متفاوت می سازد. آیین نامه زلزله 2800 ایران اشاره ای به زلزله های حوزه نزدیک نکرده است و طیف طرح 2800 بسیار نزدیک به طیف پاسخ زلزله های حوزه دور می باشد. از طرفی یکی از روش های نوین برای کاهش اثرات زلزله در سازه ها، استفاده از جداگرهای لرزه ای می باشد. در این پژوهش تأثیر وجود جداگر برای پیش بینی درز انقطاع در رفتار سازه های بتنی قاب خمشی (متوسط) در نزدیک گسل مورد بررسی قرار گرفته است، به این منظور مدل های دو بعدی با دهانه های یکسان و تعداد طبقات متفاوت که معرف سازه های کوتاه، متوسط و بلند مرتبه می باشند، در نظر گرفته شده است. نتایج بیانگر آنست که پاسخ زلزله های نزدیک گسل در مدل های جداسازی شده، به مراتب بیشتر از پیش بینی مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (برای سازه های ساده تحت زلزله حوزه دور) می باشد.

در این تحقیق به بررسی نمودار طیف دریفت ماکزیمم سازه تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک پرداخته شده است. برای بررسی طیف دریفت، نیاز به داشتن چندین سازه مورد مطالعه جهت محاسبه نقاط مختلف زمان تناوب برای مولفه افقی نمودار طیف دریفت ماکزیمم بود. جهت محاسبه دریفت ماکزیمم، هر سازه با روش تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی مورد تحلیل قرار گرفت. جهت مطالعه بیشتر نسبت ارتفاع به عرض سازه نیز مورد بررسی قرار گفته است و در کل 10 سازه قاب خمشی بتنی متوسط در دو حالت با نسبت ارتفاع به عرض سازه برابر 2 و 4 جهت مطالعه در نظر گرفته شده است. برای افزایش دقت نتایج از چندین رکورد در حوزه دور و حوزه نزدیک استفاده شد که نشانگر رفتار متفاوت طیف دریفت در برابر زلزله های حوزه دور و حوزه نزدیک می باشد. در نهایت میانگین طیف دریفت حاصله با ضریب اصلاح طیف n آئین نامه 2800 ویرایش چهارم، مقایسه گردید و مشاهده می شود در سازه های با نسبت ارتفاع به عرض 2، 21 درصد اختلاف و در سازه های با نسبت ارتفاع به عرض 4، 18 درصد اختلاف با نمودار آئین نامه وجود دارد.

در سالهای اخیر کاربرد مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش با توجه به مزایای رفتاری آن ها نسبت به مهاربندهای معمولی،گسترش چشمگیری داشته است.ازجمله این مزایا می توان به ظرفیت بالای استهلاک انرژی و قابلیت شکل پذیری زیاد با حذف مسئله کمانش اشاره نمود.همچنین یکی از گزینه های برتر در طراحی و مقاوم سازی سازه که در سالهای اخیر موردتوجه کارشناسان سازه قرارگرفته است به کارگیری مهاربندهای با جذب انرژی بالا و سختی مکفی می باشد که مهاربندهای کمانش تاب این دو مهم را همزمان باهم اقناع می کنند. همچنین تأثیر این نوع مهاربندها در مقاوم سازی سازه های فولادی تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک بررسی شده است و در انتها برآوردی از ضریب رفتار این سیستم ارائه شده است. مطالعه اثر زلزله های نیرومند سالهای گذشته نشان دادند نگاشتهای نزدیک گسل دارای مدت زمان موثر کمتری نسبت به نگاشتهای دور از گسل هستند و در نگاشتهای نزدیک گسل ، یک یا چند پالس ضربه ای با دامنه بزرگ و دوره تناوب زیاد وجود دارد که باعث افزایش نیاز شکل پذیری برای سازه ها در زلزله های نزدیک گسل می شود. به طور خلاصه نتایج نشان دهنده بهبود رفتار سازه ها پس از مقاوم سازی آنها بوده، همچنین نسبت دریفت بین طبقه ای قاب ها با کاهش روبرو بوده است.

خرابی پیش رونده زمانی اتفاق می افتد که خرابی یک عضو سازه ای منجر به خرابی و گسیختگی اعضای مجاور و یا حتی گسیختگی کلی سازه گردد. عوامل ایجاد خرابی پیش رونده شامل خطاهای طراحی و یا ساخت، آتش سوزی، انفجار گازها، اضافه بار تصادفی، تصادف وسایل نقلیه، انفجار بمب و غیره می باشد. باتوجه به قابل توجه بودن تلفات ناشی از خرابی پیش رونده در ساختمان ها و همچنین کیفیت پایین اجرا در پروژه های کوچک، لزوم بررسی دقیق رفتار سازه ها در برابر خرابی پیش رونده احساس می شود. برای این منظور دو قاب فولادی دارای سیستم قاب خمشی ویژه 5 و10 طبقه با استفاده از نرم افزار etabs مدلسازی، تحلیل و طراحی شده اند. سپس قاب ها با استفاده از نرم افزارopensees شبیه سازی شده و در دو حالت بدون برداشت ستون و با برداشت ستون تحت تحلیل دینامیکی افزاینده (ida) قرار داده شده اند. در حالت دوم با درنظر گرفتن ضعف وصله ی ستون و با توجه به اینکه زلزله می تواند نیروهای جانبی و واژگونی شدیدی ایجاد کند و باعث حذف تکیه گاه ها گردد، سناریوهای حذف ستون مورد بررسی قرار گرفته است و میزان پتانسیل خرابی پیش رونده ناشی از زلزله های حوزه ی دور و حوزه نزدیک مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن است سازه ای که یک ستون آن به علت نقص طراحی یا اجرا حذف شده است در حوزه نزدیک، توانایی تحمل ضریب کمتری از نیروی زلزله قبل از وقوع خرابی پیش رونده را داشته است. همچنین با افزایش تعداد طبقات قاب، عملکرد سازه در مقابله با خرابی پیش رونده بهبود یافته است.

مساله اصلی در طرح سازه ها نحوه برخورد مناسب با پدیده زلزله و پیش بینی صحیح و دقیق اثرات آن بر سازنده می باشد. با رخ دادن زلزله های بزرگ و مخرب در چند دهه اخیر همچنین توسعه روش های مطالعاتی و امکانات آزمایشگاهی ثابت شده است که افزایش مقاومت سازه به عنوان تک پارامتر طراحی نمی تواند به تنهایی ایمنی کافی را تامین نموده و یا مقدار خسارت سازه ای را کاهش دهد. به همین دلیل طی 10 سال اخیر، روش های جدیدتری برای پیش بینی رفتار سازه حین زلزله به وجود آمده اند که روش تحلیل استاتیکی غیر خطی یکی از مفیدترین این روش ها است. ولی در این روش نیز در صورت در نظر نگرفتن رفتار واقعی دینامیکی سازه، نتایج دچار خطا خواهند بود. یکی از مشکلات این روش، استفاده از یک چهارم چرخه های هیسترزیس برای تحلیل می باشد که به همین دلیل دقت کافی برای در نظر گرفتن کاهش سختی و مقاومت که به دلیل رفتار دینامیکی سازه به وجود می آید را ندارد. هدف اصلی این پژوهش، محاسبه مقدار ضریب موجود در محاسبه تغییر مکان هدف (ضریب ‍c2 ) در تحلیل استاتیکی غیر خطی، با در نظر گرفتن اثرات کاهش سختی و کاهش مقاومت حلقه های هیسترزیس می باشد. برای محاسبه این ضریب، با بررسی اثرات کاهش سختی و کاهش مقاومت در حلقه های هیسترزیس اعضای بتن مسلح، رفتار لرزه ای تعداد سازه بتن مسلح چند درجه آزاد، با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی تازیخچه زمانی تحت اث شتابنگاشت های مختلف و قاعده های هیسترزیس مختلف بررسی شده است. محاسبه این ضریب با مقایسه نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیر خطی با در نظر گرفتن چرخه های مختلف هیسترزیس و تحلیل استاتیکی غیر خطی انجام شده است. همچنین برای بررسی تاثیر شکل مفاصل پلاستیک در تحلیل استاتیکی غیر خطی نیز، این تحلیل با چند نوع مفصل انجام شده و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه، با توجه به محدود بودن منابع و انرژی در بسیاری از پروژه های عمرانی، استفاده بهینه از منابع امری ضروری می باشد. توجه فزاینده به کمبود مواد خام و نقصان شدید منابع انرژی، موجب تمایل به داشتن سازه هایی سبکتر، کاراتر و ارزانتر شده است. از طرف دیگر با توجه به لزوم در نظر گرفتن عملکرد لرزه ای سازه، طراحی باید به گونه ای صورت گیرد که سازه در عین بهینه بودن از نظر اقتصادی، از عملکرد لرزه ای خوبی برخوردار باشد. در این پایان نامه سعی شده است با استفاده از چند الگوریتم بهینه سازی فرا ابتکاری، به طراحی بهینه لرزه ای قاب خمشی فولادی پرداخته شود، به گونه ای که از این طریق هزینه های ساخت کاهش یافته و در عین حال سازه ای با عملکرد لرزه ای قابل قبول به دست آید. بدین منظور سیستم قاب خمشی فولادی طراحی اولیه با استفاده از نرم افزار opensees مدلسازی شده و با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی افزاینده و همچنین بکارگیری الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری نظیر تبرید شبیه سازی شده، جستجوی هارمونی، زنبور عسل مصنوعی، رقابت استعماری،گرده افشانی گلها و عنکبوت اجتماعی که همگی در نرم افزار matlab کدنویسی شده اند، مقاطع بهینه در قاب خمشی فولادی به گونه ای تعیین می شود که نسبت وزن سازه به شتاب طیفی متناظر با مود اول سازه در سطح عملکرد ایمنی جانی، حداقل شود. همچنین برای بررسی اثر زلزله حوزه نزدیک در فرآیند طراحی توسط هر الگوریتم، از سه رکورد زلزله نزدیک و سه رکورد زلزله حوزه دور استفاده شده است. در تمامی موارد سازه بهینه بدست آمده دارای عملکرد قابل قبولی تحت زلزله های اعمالی بوده و در عین حال قید های طراحی را ارضا می کند. در پایان با مقایسه نتایج تحلیل حاصل از هر الگوریتم، کارایی الگوریتم ها در زمینه حل بهینه مسائل سازه ای سنجیده می شود. در این تحقیق آیین نامه fema356 به عنوان معیار طراحی بر اساس عملکرد در نظر گرفته شده است.