فلات ایران بر روی کمربند لرزه ای آلپ-هیمالیا واقع شده است. مطالعات زمین شناسی نشان دهنده ی تراکم گسل های فعال در این فلات است، در نتیجه ایران در معرض خطر زلزله های مخرب می باشد. تجربه ی زلزله های شدید گذشته نشان دهنده ی عدم مقاومت کافی برخی از سازه های موجود و طرح شده در گذشته در برابر نیروهای واقعی زلزله است، در چنین شرایطی مطالعه آسیب پذیری سازه های موجود و مقاوم سازی و بهسازی آن ها که توجیه فنی و اقتصادی نیز داشته باشد حائز اهمیت است. راهکارهای کلی برای بهسازی لرزه ای سازه ها شامل افزایش ظرفیت باربری سازه به لحاظ سختی و مقاومت، کاهش نیاز لرزه ای، حذف یا کاهش بی نظمی در ساختمان با استفاده از روش هایی مانند جداسازی سازه از پی، کاهش جرم سازه و افزودن دیوار برشی و مهاربند به آن می باشد. به این منظور در فصل آخر پایان نامه، ارزیابی و بهسازی لرزه ای یک ساختمان واقعی، با قدمتی بیش از سی سال، مورد بررسی قرار گرفته، رهیافت های متفاوت برای بهسازی آن ارائه و با یکدیگر مقایسه شده اند. در این مطالعه پاسخ های لرزه ای سازه ی بتنی مسلح در حالت های مختلف ارزیابی شده است. جهت تعیین پاسخ های لرزه ای، از تحلیل های خطی و غیرخطی استفاده شده است. جهت مدل سازی سه بعدی ساختمان و انجام تحلیل های استاتیکی غیرخطی از نرم افزارهای sap2000 و etabs استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پاسخ لرزه ای سیستم های بهسازی شده به میزان قابل توجهی کاهش یافته و سطح عملکرد لرزه ای اعضای سازه بهبود یافته است. از بین گزینه های پیشنهاد شده برای بهسازی این ساختمان، استفاده از جداگر لرزه ای بیشترین امتیاز را به خود اختصاص داده است. جداسازی ساختمان ها از ارتعاشات زمین روش جدیدی است که در چند دهه اخیر توجه زیادی بدان شده است. در این روش سیستم جداساز با متمرکز کردن تغییرمکان های حاصله در تراز جداساز، نرمی مورد نیاز سازه را فراهم و ساختمان را از مولفه های افقی حرکت زمین جدا ساخته و سیستمی را به وجود می آورد که فرکانس پایه آن بسیار پایینتر از فرکانس های غالب زمین لرزه و نیز فرکانس پایه همان ساختمان با اتصال گیردار است

دیوارهای برشی هم بسته از سیستم های سازه ای موثر در مقابله با نیروهای جانبی نظیر باد و زلزله هستند. رفتار سازه ای این دیوارها به طور قابل توجهی متاثر از سختی، شکل پذیری و مقاومت تیر پیوند می باشد. امروزه، ترمیم و مقاوم سازی تیرهای هم بند موجود با نصب ورق های فولادی بر روی تیر انجام می گیرد. تیرهای فولادی و مقاطع مرکب بتنی و فولادی نیز به عنوان گزینه ای برای ساخت تیرهای هم بند جدید ارائه شده است و آیین نامه ی aci318-05 آرماتورگذاری قطری را به عنوان آرماتورگذاری ویژه تیرهای هم بند بتنی مسلح پیشنهاد می دهد. از طرفی استفاده از کامپوزیت های frp در بهسازی و افزایش ظرفیت اعضای بتنی، در سال های اخیر گسترش یافته است. مروری بر تحقیقات صورت پذیرفته در زمینه تقویت اعضاء بتنی با frp نشان می دهد، با وجود مطالعات زیادی که در زمینه ی تقویت اعضایی نظیر تیر، ستون، دال و دیوار برشی انجام شده است، تحقیقات انجام گرفته در زمینه ی تقویت تیرهای هم بند با استفاده از این مصالح بسیار محدود بوده است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل اجزای محدود، به بررسی تاثیر استفاده از کامپوزیت های frp جهت بهبود خصوصیات رفتاری تیر هم-بند پرداخته شده است. بدین منظور نمونه های تیر هم بند، در محیط کامپیوتری، مدل سازی و رفتار آن با نمونه ی آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. نمونه ی مذکور، در ادامه، با استفاده از کامپوزیت های frp تقویت و منحنی های رفتاری سازه در هر حالت ارائه شده است. تمامی تحلیل های انجام شده در این مطالعه با استفاده از نرم افزار abaqus v. 6.8 انجام گرفته است. مطالعات انجام شده در سه بخش تقسیم بندی شده اند. در مرحله ی اول، تاثیر پارامترهای هندسی تیر، نظیر نسبت دهانه به ارتفاع و میزان آرماتور طولی و عرضی بر رفتار تیر سنجیده شده است. سپس تاثیر استفاده از کامپوزیت frp به صورت چسبانده شده ی خارجی مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این بخش تاثیر نحوه ی قرارگیری الیاف و ضخامت آن بر رفتار تیر سنجیده شده است. به علاوه تاثیر تقویت المان مرزی دیوار برشی نیز در این بخش بررسی شده است . در نهایت در بخش سوم استفاه از روش کامپوزیت frp چسبانده شده ی خارجی در تقویت تیر هم بند با روش های استفاده از آرماتور قطری و ورق فولادی مقایسه و منحنی های رفتاری ارائه شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از کامپوزیت frp می تواند به عنوان یک روش موثر در بهبود خصوصیات رفتاری تیر هم بند مطرح شود. استفاده از این کامپوزیت ها، بسته به نوع قرارگیری بر روی عضو، موجب افزایش ظرفیت باربری نمونه می گردد. در این حالت افزایش ضخامت لایه ی frp، به شرطی که تیر از دیوار قوی تر نشود، باعث افزایش ظرفیت باربری سیستم می-گردد. تقویت المان مرزی نیز، مخصوصا در حالتی که الیاف به صورت افقی قرار گیرند، در ارتقای ظرفیت باربری سیستم موثر است.

روشن است که با تقویت مقطع یک عضو سازه ای در یک سازه موجود، نمی توان تنشها را در مقطع عضو تحت بارهایی که در شرایط بهره برداری و به طور بالفعل بر روی آن وارد می شوند، کاهش داد. در حقیقت تقویت عضو می تواند برای تعدیل تنشها در مقطع عضو تحت بارهایی که بعد از تقویت بر روی آن اضافه می گردد، موثر باشد. به طوری که در این پایان نامه نشان داده شده است، عدم توجه به تاریخچه و سابقه تنش های موجود در اعضای تقویت شده در روش تحلیل استاتیکی خطی می تواند منتهی به طرح مقاطع غیر ایمن گردد. لیکن با توجه به فرض جاری شدن مقاطع در محل تشکیل مفاصل پلاستیک در روش تحلیل استاتیکی غیرخطی در نظر نگرفتن سابقه تنش ها در مقاطع تقویت شده می تواند نتایج درستی از تحلیل نیروها در اعضای سازه را بدست دهد. صحت و درستی این نظریه احتیاج به مطالعه و بررسی دقیق تری دارد که در این پایان نامه به آن پرداخته شده است. تنش ها در مقطعی که تحت مقاوم سازی قرار می گیرد به دو دسته تقسیم می شوند:1- تنش هایی که در مقطع اولیه المان به علت بارهای مرده و زنده ساخت و بهره برداری وجود دارد ،2- تنش هایی که در مقطع ثانویه (تقویت شده) در هنگام زلزله ایجاد میگردد. در حال حاضر عموماً نرم افزارهای etabs و sap2000 جهت انجام محاسبات مربوط به مقاوم سازی لرزه ای به کار می روند که هیچ یک از این دو نرم افزار قابلیت بارگذاری روی مقطع به صورت مرحله ای، به روشی که گفته شد را ندارند. در مطالعه حاضر، بارگذاری مرحله ای با استفاده از لنگرهای حاصل از تحلیل خطی در نرم افزار etabs و استفاده از اصل جمع آثار قوا انجام شده و تنش های موجود در مقطع قبل و بعد از مقاوم سازی بدست آمده است، سپس مقاطع مورد نظر با استفاده از آنالیز استاتیکی غیر خطی مورد تحلیل قرار داده و منحنی های ظرفیت المانهای مقاوم شده بدست آورده شده است. با توجه به نتایج استفاده از روش غیر خطی سبب طراحی مقطع به صورت محافظه کارانه می شود که همین موضوع می تواند توجیهی برای کاربرد روش مرسوم در مسائل عملی مربوط به مقاوم سازی ساختمانها (یعنی در نظر نگرفتن بار به صورت مرحله ای در مقطع)، باشد. در نهایت روشهای مختلف تقویت تیرها و ستونهای مرکب با استفاده از نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی بررسی و مقایسه شده اند. با توجه به اینکه رابطه ی بین لنگر و انحنا (چرخش) برای مقاطع مرکب بتنی-فولادی در fema356 و نرم افزار sap2000 تعریف نشده است،این رابطه با مدل سازی مقاطع در نرم افزارopensees تعیین شده است. با استفاده از منحنی ظرفیت قابها و نتایج حاصل از تقویت تیرها و ستونها به مقایسه روشهای تقویت مقطع و ارائه راهکار مناسب برای تقویت پرداخته شده است.

مسئله ظرفیت باربری نهایی پی ها یکی از مهمترین ملاحظات طراحی سدها، جاده ها، پل ها و دیگر سازه های مهندسی است، بخصوص هنگامی که مصالح شالوده توده سنگ های بزرگ هستند. به غیر از سنگ های خیلی نرم و محیط خیلی درزدار، اکثریت توده سنگ ها مصالح عالی به عنوان شالوده هستند. با این وجود، تخمین صحیح ظرفیت باربری نهایی برای سازه های با بار فونداسیون زیاد همانند سازه های بلندمرتبه و سدها ضرورت دارد. ظرفیت باربری نهایی پی های سطحی واقع بر توده سنگ بر مبنای معیار خرابی هوک-براون در چارچوب رهیافت سینماتیکی از تئوری تحلیل حدی تحقیق می شود. پی نواری دارای طول کافیست و به مسئله می تواند همانند یک مسئله کرنش مسطح نگریسته شود. توده سنگ همگن و همسان همانند یک ماده پلاستیک کامل ایده آل سازی می شود و از قانون جریان همراه پیروی می کند . روش مورد استفاده جهت تحلیل، روش تحلیل حدی مرز بالاست که از قوی ترین روش های تحلیلی برای تحلیل ظرفیت باربری است. در اینجا جواب های حدبالا از تحلیل مستقیم مکانیزم های خرابی بدست می آید. بر اساس میدان سرعت مکانیزم های خرابی تعمیم یافته نوع پرانتل و انتقالی چندگوه ای، نرخ کار خارجی انجام شده به وسیله بارهای خارجی و نرخ انرژی مستهلک شده می تواند براساس اصل جمع آثار قوا محاسبه گردد. با مساوی قرار دادن نرخ کار بارهای خارجی و کل انرژی داخلی مستهلک شده، می توانیم معادله کلی ظرفیت باربری نهایی را با استفاده از روش حدبالا بدست آوریم. بهترین مقدار ظرفیت باربری می تواند با مینیمم سازی معادله کلی نسبت به پارامترهای مکانیزم خرابی بدست آید، که به صورت عددی انجام می شود. جواب بهینه مسئله، کمینه مقدار حاصل شده از دو مکانیزم مفروض است. مقایسه نتایج با جواب های تحلیل حدی المان محدود نشان دهنده بازدهی رهیافت حاضراست. برای بهینه سازی تابع هدف از نرم افزار matlab و از روش الگوریتم ژنتیک استفاده می شود.

یکی از روشهای موثردر بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش نشست پی ها ، اجرای ریزشمع در زیر فونداسیون می باشد. روشهای متداول اجرای شمعهای بتنی در جا و یا کوبیدن شمعهای پیش ساخته توأم با دست خوردن خاک اطراف شمع می باشد، لیکن ریز شمع ها به دلیل قطر کوچک و نحوه خاص اجرا کمترین دست خورد گی را در خاک زیر پی ایجاد کرده و بعلاوه سرعت اجرای بالاتر و هزینه کمتری را نیز به همراه دارند. از اینرو در دو دهه اخیر استفاده از ریز شمع به عنوان یک گزینه مناسب و آسان نسبت به استفاده از شمع و یا سایر روشهای بهبود ظرفیت باربری خاک همچون تراکم دینامیکی مطرح شده و در بسیاری از پروژه ها به کار برده شده است. مسئله کمینه سازی هزینه های ساخت همواره یکی از چالش های پیمانکاران و مهندسین ژئوتکنیک بوده است. در مورد ریز شمعها، تحلیل هزینه ای بسیارکمی درزمینه کاهش هزینه های اجرایی با رویکرد تغییر چیدمان ریز شمع ها در پی و کاهش تعداد آنها با استفاده از روش های بهینه سازی انجام گرفته است. در این تحقیق ضمن بررسی روشهای متداول طراحی ریز شمع ها، به ارائه یک الگوریتم طراحی برای تعیین چیدمان ، قطر میلگرد تقویتی و طول بهینه ریز شمع ها، مبتنی بر یک الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. تابع هدف شامل کلیه هزینه های اجرائی ریز شمعها بوده و قیود طراحی حاکم بر مسئله بهینه سازی نیز با توجه به محدودیت های اجرایی فواصل ریز شمع ها از یکدیگر ، تنشها و تغییر مکانهای مجاز زیر پی تعریف شده اند. در انتها برای نشان دادن قابلیت و عملکرد برنامه نوشته شده،یک مثال عددی از طراحی ریز شمع ها در زیر یک مجموعه فونداسیون بر اساس روش مرسوم طراحی ارائه و سپس طرح مزبوربا استفاده از برنامه نوشته شده در محیط ویژوال بیسیک بهینه سازی شده و با طرح غیر بهینه مقایسه شده است. به کمک مثال مزبور اثر پارامترهای موثر بر روی طراحی ریز شمعها بصورت عددی بررسی شده است.

بعد از زلزله نورتریج مشاهده شد اتصالاتی که تا آن زمان به عنوان اتصالات کاملا صلب مورد استفاده قرار می گرفتند دچار آسیب های فراوانی شده اند و در نتیجه دارای نقوص و معایبی هستند . متاسفانه در ایران به دلیل نبود پروفیل بال پهن جهت استفاده برای ستون ها غالبا از ستون دوبل استفاده میشود . برای اتصال صلب این نوع ستون ، از اتصال تیر، به ورق روپوش ستون با استفاده از ورق های روسری و زیر سری استفاده می شود که دارای معایبی می باشد. عمده ترین نقص این نوع اتصال جدا شدن ورق روپوش ستون ، از پروفیل های فولادی ، در محل اتصال صفحات روسری و زیر سری میباشد. برای برطرف شدن این معضل طرحی توسط دیلمی و شیرآوند ارئه شد ، که در این طرح تیر به کمک صفحات کناری ذوذنقه ای ، مستقیم به پروفیل ستون جوش میشود .طرح شیرآوند فقط برای یک مدل یررسی شده است . در این پایان نامه در ابتدا به بررسی طبقه بندی اتصال برای تیرهای مختلف پرداخته شده است که برای این منظور هفت نمونه برای تیرهای با ارتفاع متفاوت تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفته و مشخص شد که تمام نمونه ها جز اتصالات کاملا مقاوم بوده و قابلیت استفاده در قاب های خمشی ویژه را دارا می باشد. در ادامه برای بررسی اثر تغییر اجرا اتصال (تغییر طول ، ضخامت و ارتفاع بزرگتر صفحات کناری) بر رفتار اتصال به مقایسه شاخص های خسارت در مقاطع انتخابی (مفصل پلاستیک روی بال تیر ، نوک جوش عرضی و بر اتصال صفحات کناری به ستون) پرداخته شده است.پنج نمونه برای تفییر طول ، سه نمونه برای تغییر ضخامت وسه نمونه نیز برای بررسی تغیر ارتفاع صفحات کناری ذوزنقه ای در محل اتصال به بال ستون طراحی شده است. با بررسی شاخص های خسارت مشخص شد تغییر طول صفحات پوششی و کناری بیشترین تاثیر بر رفتار اتصال را دارد.

برای اتصال تیر به ستون قوطی، باید ورق پیوستگی را در داخل ستون قوطی روبروی ورق های روسری و زیرسری قرارداد و هر چهار طرف ورق های پیوستگی را به وجوه ستون قوطی متصل کرد. همانطور که میدانیم، برای جوش دادن هر چهار طرف ورق پیوستگی به وجوه ستون قوطی نیاز به روش هایی خاص و پرهزینه می باشد. حال این سوال پیش می آید که آیا برای همه حالات اتصال تیر به ستون قوطی، بایدهرچهارطرف ورق پیوستگی را به وجوه ستون قوطی جوش داد؟ آیا می توان عرض صفحات پیوستگی را کاهش داد واگردراثرخطای ساخت ، ورق های پیوستگی دقیقا روبروی ورق های روسری و زیرسری قرارنگیرند چه اتفاقی میافتد؟ تمامی مدلهای توسط نرم افزار تحلیل غیرخطی آباکوس ساخته شده اند . درکارتحقیقاتی اول تاثیر جوش ندادن یکی از وجوه صفحات پیوستگی به ستون قوطی بررسی شده است. برای این منظور دو دسته سه تایی از نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت.دسته اول به نامa،شامل تیرipe300وستون قوطی350×350×20 می باشندکه شامل سه نمونه a-2w-2f ، a-2w-1f و a-2f می باشد که تفاوت آنها درنحوه اتصال صفحات پیوستگی به ستون قوطی می باشد.دسته دومbشامل تیرipe400وستون قوطی350×350×20 می باشند که شامل سه نمونه b-2w-2f ،b-2w-1f و b-2f می باشد که همانند دسته a تفاوت آنها در نحوه اتصال صفحات پیوستگی به ستون قوطی می باشد . با بررسی رفتار کلی ورفتار موضعی اتصال(توزیع شاخص های خسارت)دو دستهaوb،به این نتیجه رسیدیم که جوش ندادن یکی از وجوه صفحات پیوستگی به ستون قوطی تاثیری دررفتارکلی و رفتارموضعی نمونه ها نخواهد داشت. فقط درنمونه هایa-2fوb-2f بال ستون در تراز ورق روسری در گوشه ها دچارکشش می شود. درکار تحقیقاتی دوم تاثیر جوش دادن صفحات پیوستگی به جانهای ستون قوطی توسط جوش گوشه دوطرفه بررسی شده است که برای این منظور دو نمونهa-2wf-2f،a-2wf-1f مورد بررسی قرار گرفت و با نمونه a-2w-2f مقایسه گردید . با بررسی رفتارکلی وموضعی نمونه ها به این نتیجه رسیدیم که رفتارنمونه هایa-2wf-2fوa-2wf-1f بارفتارنمونه a-2w-2f کاملا مشابه ویکسان می باشد. در کار تحقیقاتی سوم کاهش عرض صفحات پیوستگی بررسی شدکه برای این منظورسه نمونه a70-2w-1f ، a155-2w-1f وa240-2w-1f مورد بررسی قرارگرفتندو با نمونه a-2w-1f مقایسه شدند. با بررسی رفتارکلی اتصال به این مهم رسیدیم که کاهش عرض صفحات پیوستگی تاثیری دررفتارکلی اتصال نخواهد داشت ولی در رفتار موضعی اتصال درنمونه ها(شاخص های خسارت) تاثیر قابل توجهی داشته است. در نهایت درکارتحقیقاتی چهارم عدم همترازی صفحات پیوستگی باورق تقویتی روسری بررسی شدکه برای این منظوردودسته سه تایی ازنمونه ها مورد بررسی قرار گرفت . دسته اول به نام a ، شامل تیرipe300وستون قوطی 350×350×20 mm می باشدکه شامل سه نمونه a-300-0 ،a-300-1 ، a-300-2 می باشد. دسته دوم c ، شامل تیر ipe180 و ستون قوطی 350×350×20 mm می باشد که شامل سه نمونه c-180-0، c-180-1 ، c-180-2 می باشد. بابررسی رفتارکلی اتصال درنمونه ها به این نتیجه رسیدیم که عدم همترازی صفحات پیوستگی باورق تقویتی روسری تاثیرقابل توجهی دررفتارکلی اتصال نخواهدداشت،اما دررفتار موضعی اتصال(بررسی شاخص های خسارت) تاثیرقابل توجهی خواهد داشت.

چکیده ندارد.