نیاز به آشنایی با روسازی های بتنی و روش های تحلیل و طراحی آنها با توجه به شرایط امروز کشور ما از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. لذا خروجی نرم افزار های گوناگون تحلیل و طراحی و جزئیات مورد نیاز مدلسازی آنها نیاز به بررسی دارد. در بحث تحلیل، به بررسی 624 مدل روسازی صلب با تکیه بر اثرات ضخامت، مقاومت خاک بستر، شرایط لایه اساس، جزئیات محورهای عبوری و موقعیت اعمال بار پرداخته ایم و در ادامه، مطالعه عددی نتایج تحلیل 1248 مدل توسط دو نرم افزار abaqus و everfe، به ازای مقادیر تنش و افت و خیز حاصله طی نمودار ها و جداول انجام شده است. تعیین ضخامت مورد نیاز روسازی بتنی، طی 288 مدل روسازی و با تمرکز بر اثرات شرایط مقاومتی خاک بستر، ضخامت های لایه اساس و ترافیک عبوری از سبک تا فوق سنگین گام بعدی در این تحقیق بوده است. بررسی 576 نمونه روسازی با استفاده از دو نرم افزار winpas و pcase اطلاعات مفیدی برای انتخاب روش مناسب طراحی بدست داده اند. جهت ارائه ابزاری کارا برای تحلیل روسازی های صلب در کمترین زمان ممکن و حذف مشقات تهیه مدل و جزئیات مورد نیاز آن، یک شبکه عصبی انتشار برگشتی با میزان خطای بسیار ناچیز آموزش داده شده و در مرحله آزمایش، نتایج پیش بینی آن با نتایج خروجی نرم افزارهای المان محدود مقایسه گردیده است.

یک حمل و نقل مناسب و ایمن مستلزم وجود راه هایی با روسازی های با کیفیت بالا است. یکی از متداول ترین انواع روسازیهای مورد استفاده در راهها، روسازی های انعطاف پذیر یا آسفالتی است. این روسازی ها از چندین لایه (معمولا سه لایه) تشکیل شده اند که هر لایه از مصالح مختلف تشکیل شده است. هدف از طرح لایه های روسازی تبدیل و کاهش نیروهای محوری وارده توسط چرخ خودروها به تنش مجاز خاک بستر است. پس می توان یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در طرح روسازی ها را، بررسی میزان تنش و کرنش موجود یا تحلیل روسازی در نقاط بحرانی همچون زیر لایه آسفالتی، روی خاک بستر و ... دانست که این عمل توسط دو روش سیستم تئوری چندلایه ای و روش اجزای محدود انجام می گیرد. در این پایان نامه پس از معرفی این دو روش، به معرفی روش های رایج در طرح روسازی ها پرداخته شده است. پس از آن نرم افزارهای مورد استفاده در این پایان نامه که عبارتند از: kenlayer، mfpds، winpas، pcase و abaqus معرفی و مورد بررسی قرار گرفته اند. در بخش بعدی به مقایسه و بررسی عوامل و پارامترهای موثر در تحلیل توسط نرم افزار اجزای محدود abaqus و عوامل موثر در طراحی روسازی توسط نرم افزارهای معتبر طراحی که در فصل سوم معرفی گردیدند، پرداخته شده است. در این فصل با توجه به محدوده مشخص شده خاک بستر و میزان ترافیک عبوری، نرم افزار طرح اقتصادی روسازی مشخص گردیده اند. در نهایت بر اساس نتایج حاصله از تحلیل های انجامی بر روی روسازی ها در این پایان نامه، مدلسازی شبکه عصبی مصنوعی انجام و شبکه عصبی بهینه انتخاب گردیده اند.

سدهای بزرگ حجم قابل توجهی از آب را در پشت خود ذخیره می‏کنند؛ از اینرو ایمنی و کنترل پایداری آن‏ها از جایگاهی وی‍ژه برخوردار است. کنترل ایمنی سدهای بزرگ بر اساس اندازه گیری برخی از مقادیر مهم خصوصیات رفتاری مانند تغییرمکان، تنش و کرنش بتن، نشتی و فشار وارده به تکیه گاه ها و فونداسیون می‏باشد که به وسیله ابزاردقیق نصب شده در سد و بازدید بصری از سازه سد قابل اندازه گیری است. تغییرات دما و فشار هیدرواستاتیک از مهمترین عواملی می‏باشند که بر روی سازه سد تاثیرگذار هستند؛ و باعث تغییرمکان هایی در تاج سد به سمت بالادست و پایین دست خواهند شد. بنابرین باید داده های بدست آمده از مرکز پایش مرتباً مورد ارزیابی قرار گیرد تا بتوان رفتار سد را تجزیه و تحلیل نمود. همانطور که گفته شد تغییرات هیدرواستاتیک فشار و درجه حرارت دو عامل اصلی هستند که در هنگام آنالیز سدهای بتنی مورد توجه قرار می‏گیرند. شبکه های عصبی مصنوعی یک ابزار پردازش اطلاعات می باشند که از سیستم های عصبی بیولوژیکی نظیر مغز انسان برای پردازش اطلاعات الهام گرفته اند. مهمترین مزیت این شبکه ها، ساختار نوین پردازشگر اطلاعاتی آنها می باشد. این سیستم متشکل از تعداد زیادی المان های متصل به هم (نورون ها) می باشد که به صورت متحد در زمینه حل مسائل مشخص بکار گرفته می شوند. یادگیری در شبکه های عصبی مصنوعی به مانند مغز انسان به کمک مثال صورت می پذیرد. یک شبکه عصبی مصنوعی برای یک کاربرد معین (مانند شناسایی یک الگوی مشخص و یا طبقه بندی اطلاعات) در طول پروسه یادگیری، طرح ریزی می شود. شبکه عصبی با در اختیار داشتن ترکیبات معینی از داده های ورودی و خروجی می تواند در جهت استخراج مشخصات و روابط بین داده ها آموزش ببیند. پس از طی پروسه آموزش، چنانچه داده های ورودی جدیدی به شبکه آموزش داده شود، شبکه قادر خواهد بود خروجی های مورد نظر را با دقت بالایی ارائه دهد. شبکه های عصبی به میزان زیادی غیرخطی بوده و می توانند اثر پیچیده متقابل متغیرهای ورودی و خروجی در یک سیستم را بدون داشتن دانش اولیه در ارتباط با طبیعت چنین اثراتی بدست دهند. شبکه های عصبی مصنوعی، یک روش عملی برای حل توابع با مقادیر حقیقی، گسسته و برداری با استفاده از مثال ها ارائه می دهند و بنابراین در بسیاری از کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار گرفته اند. در کاربردهای مهندسی، یک شبکه عصبی مصنوعی می تواند به عنوان یک نگاشت، عمل نماید و بردار ورودی را بر روی بردار خروجی بنگارد.با توجه به این موضوع در این مطالعه با استفاده از شبکه‏های عصبی مصنوعی مدلی برای پیش‏بینی تغییر مکان افقی تاج سد دز که تحت اثر تغییرات فشار و درجه حرارت ایجاد می‏شود، ارائه شده است. با توجه به نتایج مشاهده می‏شود که شبکه عصبی دارای عملکرد خوبی در پیش بینی مقادیر واقعی می باشد. این مساله نشان دهنده آن است که شبکه به خوبی آموزش دیده است. با استفاده از شبکه ایجاد شده، تغییرات تغییرمکان افقی در مقابل تراز آب مخزن برای درجه حرارت های مختلف بدست آمده، و بصورت نمودار ترسیم شده است. با استفاده از نمودارها به خوبی می‏توان رفتار سد دز را برای درجه حرارت های مختلف و تغییرات تراز آب مخزن، پیش‏بینی کرد؛ که این امر در زمینه پایش و نگهداری از این سد می‏تواند بسیار مفید باشد.

امروزه با افزایش رکوردهای زلزله مشخص شده است که خصوصیات دینامیکی زمین لرزه ها بین ایستگاه های مختلف (حتی اگر در یک ناحیه خاص واقع شده باشند.) می تواند به طور قابل ملاحظه ای متفاوت باشد. این تفاوت در اطراف کانون سطحی بیشتر مشخص است. رویدادهای لرزه ای در تمام نقاط کره زمین نشان داده اند که حرکات زمین در مجاورت گسل مسبب (تا فاصله 15 کیلومتر از گسل) ممکن است شامل پالس های سرعت و تغییرمکان بزرگی باشند که پتانسیل تخریب سازه ای قابل توجه ای دارند. طبق تحقیقات لرزه شناسان، اثر تجمعی انتشار موج برشی در امتداد پاره شدگی گسل، دلیل اصلی شکل گیری پالس با زمان تناوب بالا می باشد. حرکات نزدیک گسل شدیدا متاثر از مکانیزم گسل، راستای انتشار پاره شدگی نسبت به سایت و تغییرشکل های ماندگار زمین می باشد؛ این پارامترها باعث به وجود آمدن دو اثر مهم به نام های راستاپذیری و حرکت پرتابی می شوند که می بایست در تخمین حرکات زمین در مجاورت گسل های مسبب، در نظر گرفته شوند. راستاپذیری پیش رونده به مکانیزم گسیختگی و راستای لغزش نسبت به سایت بستگی دارد و به وسیله یک پالس بزرگ در ابتدای رکورد و در جهت عمود بر صفحه گسل مشخص می شود؛ اما در مقابل، حرکت پرتابی متاثر از تغییر شکل های تکتونیکی در گسل می باشد و معمولا تغییرمکان های استاتیکی ماندگاری تولید می کند که در گسل های راستالغز به موازات امتداد گسل و در گسل های شیب لغز عمود بر گسل، رخ می دهند. مدل های موجودی که حرکات نزدیک گسل را با استفاده از یک یا چند پالس ساده شده شبیه سازی می کنند، قابلیت پیش بینی پاسخ دینامیکی سازه ها را دارند اما اگر این گونه پالس ها با خصوصیات تاریخچه زمانی و طیف پاسخ رکورد واقعی مطابقت نداشته باشند می توانند منجر به نتایج گمراه کننده ای شوند. در نتیجه گسترش مدل هایی که در عین سادگی و قابل اطمینان بودن بتوانند خصوصیت ضربه ای حرکات نزدیک گسل را فراهم کنند، ضروری می باشد. علاوه براین، پارامترهای مدل می بایست دارای مفهوم فیزیکی واضحی باشد به نحوی که بتوان آن را مستقیما به پارامترهای فیزیکی حرکات نزدیک گسل و انتشار امواج مرتبط نمود. مدلی که دارای تمامی خصوصیات گفته شده باشد، مهندسان را قادر می سازد تا بتوانند رفتار سازه ها و شریان های حیاتی را تحت حرکات نزدیک گسل مورد بررسی قرار دهند. در این پایان نامه، یک مدل ریاضیاتی جدید شامل توابع هارمونیک و چندجمله ای جهت شبیه سازی پالس غالب رکورد سرعت حرکات نزدیک گسل ارائه شده است. براساس مدل پیشنهادی تابع سرعت، عبارات مرتبط به آن یعنی تاریخچه زمانی های شتاب و تغییرمکان زمین نیز مشخص شده اند. سپس مدل پیشنهادی با برخی رکوردهای پالس گونه نزدیک گسل از اطلاعات موجود در پایگاه داده پروژه نسل جدید روابط کاهندگی، مطابقت داده شده است. مدل جدید با وجود این که فرم ساده ای دارد، با دقت بالایی بخش پریود بالای رکوردهای نزدیک گسل را شبیه سازی نموده است. همچنین نشان داده شده است که طیف پاسخ الاستیک مدل پیشنهادی مطابقت خوبی با طیف پاسخ رکورد واقعی در نزدیکی فرکانس غالب دارد. نتایج نشان می دهد که مدل پیشنهادی به نحو مناسبی مولفه های تاریخچه زمانی را شبیه سازی می نماید. همچنین برای تایید بیشتر مطابقت مدل پیشنهادی، انرژی پالس پیشنهادی با انرژی رکوردهای واقعی آن مقایسه شده اند. پالس غالب رکوردهای نزدیک گسل ایران طی زلزله های 1978 طبس و 2003 بم با استفاده از مدل ریاضیاتی جدید، مدل سازی شده است. پالس های مدل شده مولفه های حرکتی زلزله بم و طیف های پاسخ الاستیک آن با رکورد واقعی مطابقت بسیار نزدیکی دارند. طیف پاسخ الاستیک پالس تولید شده و رکورد واقعی نزدیک گسل زلزله طبس فقط در محدوده زمان تناوب بالا مطابقت دارد. جهت تخمین پالس غالب حرکات نزدیک گسل و تولید این گونه پالس ها برای اهداف مهندسی با استفاده از مدل پیشنهادی، تخمین مناسبی از پارامترهای استفاده شده در این رابطه با توجه به بزرگای زلزله و موقعیت سایت مورد نظر و شرایط دیگری نظیر نوع اثر حرکت نزدیک گسل، انجام گرفته است. مقدار حداکثر سرعت حرکت زمین با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی تخمین زده شده است. شبکه های عصبی یک روش عملی برای توابع مقادیر واقعی، گسسته و برداری از روی مثال، ارائه می دهند. در این مطالعه، شبکه های عصبی مصنوعی به منظور تخمین حداکثر سرعت زمین حرکات نزدیک گسل گسترش داده شده اند. جهت ایجاد و آموزش شبکه ها از تعداد زیادی از داده های حرکات نزدیک گسل استفاده شد. نتایج شبیه سازی شده با استفاده از بهترین شبکه ها مطابقت مناسبی با داده های ثبت شده موجود حرکات نزدیک گسل را نشان می دهند و می توان از آن به عنوان یک ابزار پیش بینی برای حداکثر سرعت مولفه های عمود بر گسل حرکات نزدیک گسل استفاده نمود. سپس با توجه به مدل شبکه ایجاد شده روابطی برای تخمین حداکثر سرعت ارائه شده است. مقدار خطای میانگین حداکثر سرعت تخمین زده شده برای رکوردهای مختلف به وسیله مدل شبکه های عصبی و رابطه ارائه شده از روی شبکه عصبی مدل شده به ترتیب در حدود 2/10 و 20 درصد می باشد که نسبت به مدل های موجود دارای کمترین خطای میانگین است و این نشان دهنده عملکرد مناسب شبکه های عصبی نسبت به روش های رگرسیون معمول می باشد. همچنین تخمین مناسبی از دیگر پارامترهای رابطه پیشنهادی نیز به دست آمده است. در آخر با استفاده از روابط مدل پیشنهادی و روابط تخمین پارامترهای مرتبط به آن، پالس غالب برخی از رکوردهای حرکات نزدیک گسل تخمین زده شده و با رکورد واقعی مقایسه شده‏اند. پالس های تخمین زده شده شتاب، سرعت و تغییرمکان به همراه طیف پاسخ الاستیک آن ها نشان می دهند که با استفاده از روابط مدل سازی مولفه های حرکتی پالس و همچنین روابط تخمین پارامترهای آن، می توان تخمین قابل قبولی از پالس رکوردهای نزدیک گسل با توجه به موقعیت سایت و بزرگای گشتاوری داشت.

ایران از نظر لرزه خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مستند علمی و مشاهدات قرن بیستم از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین لرزه های پرقدرت محسوب می شود. ارزیابی لرزه ای ساختمان ها در نزدیکی گسل، به طور قابل توجهی نسبت به آن چیزی که در نواحی دور از منبع زلزله مشاهده می کنیم متفاوت می باشد. با توجه به این که اثرات زلزله های نزدیک گسل در ساختمان های موجود در مناطقی که در مجاورت گسلهای فعال می باشند (با توجه به ضوابط آیین نامه های موجود)، در نظر گرفته نشده است؛ این نوع سازه ها قادر به انجام تمام و کمال وظائف خود نمی باشند. این پایان نامه پاسخ لرزه ای ساختمان های جداسازی شده با جداسازهای پایه ای تحت زلزله های نزدیک گسل را بررسی می کند. ارزیابی لرزه ای ساختمان جداسازی شده با جداسازهای پایه ای با استفاده از مدل تحلیلی سه بعدی غیرخطی در نرم افزار sap2000 انجام می گردد. تحقیق پارامتریک بر برش پایه، شتاب و جابجایی مدلهای جداسازی شده متمرکز است. جابجایی بزرگ و پالسهای سرعت در رکوردهای زلزله نزدیک گسل می تواند به صورت قابل توجه نتایج پاسخ لرزه ای ساختمانهای جداسازی شده را تغییر دهد. کاربرد جداساز در حوزه نزدیک می تواند در بهبود عملکرد سازه موثر باشد. نتایج نشان می دهد که در زلزله northridge (ایستگاه olive view) که زلزله ای نزدیک گسل است جابجایی طبقه بام ساختمان قاب خمشی در حالت بدون جداساز و جداسازی شده به ترتیب 14 و 3/5 سانتیمتر و در ساختمان دارای دیوار برشی در حالت بدون جداساز و جداسازی شده به ترتیب 9/75 و 2 سانتیمتر می باشد. عملکرد بهتر ساختمان دارای دیوار برشی در حالت جداسازی شده به علت روسازه سخت و وجود جداساز می باشد. نیاز تحمیل شده به سازه های سخت در حالت جداسازی نشده، بطور قابل ملاحظه ای از ظرفیت آنها تجاوز می کند. با توجه به اثرات مخرب زلزله های حوزه نزدیک، ضوابط آیین نامه های موجود ناکافی می باشند.

درسالهای اخیر، شبکه های عصبی مصنوعی در مدلسازی بسیاری از سیستم های مهندسی عمران مورد توجه محققین بوده اند. شبکه های مصنوعی به طور خودکار روابط بین متغیرها را مدیریت کرده و بر مبنای داده های مورد استفاده در پروسه آموزش تطبیق می دهند. در این مطالعه، با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و بر اساس مطالعات آزمایشگاهی گسترده، شبکه ها و روابطی برای حداکثر مقاومت ستونهای دایروی مرکب پرشده با بتن و حداکثر مقاومت فشاری بتن محصور در این ستون ها ارائه شده است که دقت مناسبی در این پیش بینی دارند. پارامترهای موثر بررسی شده در این مطالعه مقاومت فشاری بتن، قطر خارجی و طول ستون، ضخامت و تنش تسلیم کششی جدار فلزی است. مقایسه بین مدلهای پیشنهادی و روابط ارائه شده توسط سایر محققین بر اساس طیف گسترده ای از مطالعات آزمایشگاهی نشان داده است که مدلهای پیشنهادی توانایی قابل قبولی در پیش بینی مقاومت محوری ستون های دایروی پرشده با بتن و مقاومت فشاری بتن محصور با جدار فلزی دارد.

پل ها از مهمترین سازه های مهندسی به شمار می روند. سالیانه هزینه زیادی صرف ساخت این سازه ها می-شود. در میان انواع پل ها، پل های بتنی پیش تنیده به دلیل استفاده اقتصادی تر از مصالح و دوام مناسب یکی از رایجترین و محبوبترین انواع پل در بین مهندسان می باشد. این پل ها به اشکال و روش های مختلفی طراحی و اجرا می گردد. یکی از این موارد، مقطع قوطی شکل با اجرای درجا روی داربست می باشد که به دلیل کارامد بودن در هر دو جهت طولی و عرضی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در طراحی پل های بتنی پیش تنیده قوطی-شکل متغیرهای مختلفی دخیل هستند؛ از جمله ابعاد اجزای مختلف مقطع، تعداد تاندون ها، تعداد کابل های هر تاندون، آرایش تاندون ها و ... . این مساله منجر به بیشمار طرح قابل قبول می شود. در رویکرد سنتی طراحی پل-ها، طراح با روش سعی و خطا اقدام به طراحی پل می کند. این روش طراحی علاوه بر اینکه زمان بر می باشد، بهینه بودن طرح را تضمین نمی کند و این مساله بیشتر به تجربه طراح وابسته است. در این پایان نامه پس از بیان تئوری پیش تنیدگی و بهینه سازی، مساله بهینه سازی عرشه پل های بتنی پیش-تنیده قوطی شکل بر اساس آیین نامه aashto با استفاده از الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار می گیرد. رویکرد بهینه سازی یا طراحی بهینه با الگوریتم ژنتیک به جای روش سنتی طراحی پل مذکور بکار گرفته می شود. الگوریتم ژنتیک قادر است بدون هیچ اطلاعی از درون مساله، تنها در چند ثانیه طرح بهینه را پیدا کند. در پل-های بتنی از آنجایی که با سه مقوله مختلف بتن، فولاد و قالب بندی سر و کار داریم، بهینه سازی بجای وزن بر اساس تابع هدف هزینه انجام می گیرد. در این بهینه سازی تعداد 16 متغیر مختلف شامل ابعاد اجزای مختلف مقطع تیر قوطی شکل، تعداد تاندون ها، تعداد کابل های هر تاندون، آرایش تاندون ها، نسبت آرماتور دال کنسول و دال بالا و درصد کشش کابل ها در نظر گرفته شده است. قیود مشخصه بر اساس شرایط عملی ساخت و محدودیتهای آیین نامه بر روی متغیرها اعمال می شود. قیود ضمنی نیز بر اساس ضوابط طراحی آیین نامه aashto فرمول بندی می شود. در مجموع تعداد 137 قید برای بهینه سازی تعریف شده است. در نهایت مساله، شامل روابط تحلیل و طراحی پل، تابع هدف، متغیرها و قیود در نرم افزار matlab در تقریبا 1000 خط نوشته شده و با اعمال الگوریتم ژنتیک تنها در چند ثانیه طرح بهینه بر اساس هزینه بدست می آید. از آنجایی که پارامترهای ثابت، شامل طول و عرض پل بر طرح بهینه اثر می گذارد، این بهینه سازی برای طولها و عرضهای مختلف پل بصورت جداگانه انجام می گیرد. در انتها نیز به مقایسه بار زنده آیین نامه ایران با آیین نامه آشتو پرداخته می شود و تاثیر بار زنده دو آیین نامه بر طرح بهینه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که امروزه می توان با توجه به توسعه الگوریتم های بهینه سازی جدید مانند الگوریتم ژنتیک و پیشرفت سرعت کامپیوترها، روش بهینه سازی یا طراحی بهینه با الگوریتم ژنتیک را جایگزین مناسبی برای روش طراحی سنتی سعی و خطا که روشی زمان بر، طاقت فرسا و پرهزینه می باشد دانست. به این ترتیب با یک روش سیستماتیک، در کوتاه ترین زمان ممکن، با صرف کمترین هزینه و نیروی انسانی می توان به بهترین نتیجه که همان کمترین هزینه می باشد، رسید و علاوه بر صرفه جویی در منابع و هزینه ها، به حفظ محیط زیست نیز کمک کرد.

در این تحقیق با استفاده از تبدیل موجک شتابنگاشت به چندین تراز مجزا تقسیم شده است که هر تراز یک محدوده فرکانسی خاصی را پوشش می دهد .موجک مادر استفاده شده در این تحقیق تابع پاسخ ضربه نوسانگر نامیرا که یک تابع نمایی هارمونیک است می باشد. سپس طیف پاسخ سرعت زلزله های مختلف به عنوان ورودی به شبکه های عصبی داده می شود و تبدیل فوریه هر تراز موجک زلزله های مختلف به عنوان خروجی به شبکه عصبی داده می شود ودر نهایت شبکه عصبی آموزش می بیند. در این تحقیق از52 رکورد زلزله مختلف که اغلب آن ها غرب آمریکا و ایران می باشد استفاده شده است که برای آموزش شبکه از 45 رکورد و برای تست شبکه ها از 7رکورد استفاده شده است. سپس رکوردهای تولید شده با استفاده از شبکه عصبی و همچنین رکورد های اصلی بر روی قاب های خمشی با مقطع کاهش یافته(rbs) و قاب خمشی با اتصال استاندارد اعمال شده اند. از قاب های خمشی 5،10 و 15 در مدل های تحلیلی استفاده شده است . قاب ها تحت رکورد های اعمال شده تحلیل تاریخچه زمانی خطی مودال شده اند . با مشاهده نتایج مشخص می شود که شبکه آموزش دیده دارای دقت بالایی در تولید شتابنگاشت مصنوعی سازگار با طیف پاسخ می باشد که دارای خطای قابل قبولی می باشد.خطای میانگین رکوردها ی تولید شده در حدود 18 درصد برای اکثر رکوردها به دست آمد. تحلیل تاریخچه زمانی خطی بر روی قاب ها نشان داد در قاب خمشی با اتصال rbs مقدار برش پایه 5 تا 8 درصد کاهش می یابد ودریفت داخلی طبقات میانی به طور متوسط 4 تا 10 درصد افزایش می یابد.در رکورد های اعمال شده بر روی قاب های خمشی اختلاف برش پایه قاب در رکورد های اصلی و تولید شده برای ایستگاه های تست شونده در اغلب رکورد ها حدود 20 درصد مشاهده شد.

در هنگام وقوع زلزله سازه تحت تاثیر شش مولفه زلزله شامل سه مولفه انتقالی و سه مولفه پیچشی قرار می گیرد. سه مولفه انتقالی شامل دو حرکت افقی و یک حرکت قائم می باشد. مولفه قائم زلزله در گذشته مورد توجه آیین نامه های لرزه ای نبوده است، در صورتیکه تحقیقات جدید نشان می دهد که حرکت قائم زمین باعث بوجود آمدن نیروهای اینرسی قابل توجهی در اعضای سازه می شوند. همچنین شواهد عینی از زلزله هایی که دارای شتاب قائم قابل ملاحظه ای بوده اند، نشاندهنده اهمیت در نظر گرفتن اثرات مولفه قائم زلزله در طراحی سازه ها می باشد. از طرف دیگر بررسی رفتار سازه ها با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه می تواند به درک صحیح از رفتار سازه کمک می کند. ولی مسائل اندرکنش خاک و سازه معمولا با در نظرگرفتن فونداسیون گیردار شده به خاک انجام می گیرد. تحقیقات نشان می دهد اثر انعطاف پذیری بستر برای سازه های بلند قابل صرف نظر نمی باشد. در این پایان نامه اثر شتاب قائم زلزله در قاب های فولادی خمشی 10،5 و 15 طبقه با شکل پذیری ویژه در زلزله های حوزه دور و نزدیک مطرح خواهد بود و همچنین اثر انعطاف پذیری پی در رفتار سازه های مدل شده مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. تاثیرات مولفه افقی توام با مولفه قائم بر لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری ستونهای میانی و کناری و بیشترین تغییرمکان افقی سازه ها در بستر صلب و انعطاف پذیر ارائه می گردد. از نتایج مهم این پایان نامه می توان به اثر 12% و 23% در افزایش نیروی محوری به ترتیب در ستون های کناری و میانی در قاب 5 طبقه اشاره نمود. همچنین اثر انعطاف پذیری بستر، تغییر مکان افقی سازه 15 طبقه را 5/9% افزایش می دهد و توصیه می شود در طراحی سازه ها در در نقاط زلزله خیز و نیز در سایت های دارای خاک ضعیف و ناپایدار موارد فوق اعمال و بررسی گردد.

عوامل گوناگونی همچون مقدار بار، سرعت، اثر چرخ، زمان (نرخ بارگذاری)، تناوب استراحت، دما، وضعیت تنش، مد بارگذاری، پیر شدگی و رطوبت می تواند بر رفتار آسفالت در برابر تغییر شکل و کارایی تاثیرگذار باشد. برای درک بهتر تاثیر عوامل ذکر شده بر کارایی بتن آسفالتی با استفاده از مدل های متعدد مانند اجزاء محدود توسعه یافته اند. این مدل ها برای مهندسین روسازی، می توانند اطلاعات دقیقی را در مورد عملکرد روسازی آسفالتی تحت شرایط بارگذاری واقعی فراهم کنند؛ بنابراین با استفاده از آن می توانند ارزیابی بهتری از سازه روسازی در شرایط مختلف داشت. تحلیل روسازی انعطاف پذیر عمدتا بر اساس روش تجربی با استفاده از رفتار الاستیک لایه ها صورت می گیرد. در حال حاضر در طراحی ها تغییرات به سمت تکنیک هایی برای به حداقل رساندن محدودیت ها در تعیین تنش، کرنش و جابجایی برای تجزیه و تحلیل روسازی ها می باشد. امروزه نرم افزار های مختلف در طراحی و تحلیل انواع روسازی بسیار قدرتمند می باشند، همچنین اکثر تحلیل ها تا به حال به صورت استاتیکی بوده که مدل سازی نامناسبی از شرایط راه می باشد. به دلیل وقت گیر بودن روش های تجربی و آزمایشگاهی همچنین ناکافی بودن امکانات امروزه روش های عددی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این تحقیق مقایسه ای بین تحلیل دینامیکی و استاتیکی صورت گرفته، به معرفی و مقایسه نرم افزار های طراحی و تحلیل روسازی انعطاف پذیر پرداخته، روش های تجربی و آزمایشگاهی را بیان کرده، در نهایت روسازی انعطاف پذیررا تحت بار دینامیکی مدل کرده و به تحلیل نتایج می پردازیم. بعد از مدلسازی با 3 نرم افزار انسیس، آباکوس و 3d-move این نتیجه به دست آمد که نرم افزار اباکوس نسبت به انسیس، سریع تر و جامع تر برای تحلیل روسازی می باشد. هم چنین 3d-move نسبت به آباکوس در مدل های مختلف ویسکو بهتر عمل می کند، ولی آباکوس تحلیل دینامیک متنوع تر و قوی تری دارد. مقایسه بین سرعت های مختلف نشان داد سرعت های بالا، خرابی کمتری را در بر دارد. تاثیرات مشخصات مصالح بر کرنش کششی طولی زیر آسفالت مورد مطالعه قرار گرفت، به طور کلی تاثیر سرعت بر کرنش کششی طولی زیر لایه آسفالتی در سرعت های پایین و دماهای بالا چشمگیرتر است، در سرعت های پایین به دلیل نزدیک شدن به حالت استاتیک و دماهای بالا نیز به دلیل نزدیک شدن به رفتار ویسکو این تغییرات به وجود می آید، شبکه مناسب نیز تعیین گشت.

در سال های اخیر دیوار برشی فولادی (spsw) به عنوان سیستم باربر جانبی نسبتا جدیدی، در طراحی ساختمان های بلند در بسیاری از کشور های زلزله خیز همچون آمریکا، ژاپن و کانادا مورد استفاده قرار گرفته است. این سیستم به دلیل داشتن سختی مناسب، قابلیت جذب انرژی زیاد، مقرون به صرفه بودن و سرعت اجرای زیاد به سرعت در جهان رو به گسترش می باشد. در ساختمان های بلند نیروی قابل توجهی در ستون ها به وجود می آید که باعث می شود تغییر مکان های جانبی خمشی حکم فرما شده و دریفت سازه کنترل کننده طراحی گردد. به منظورکاهش تغییر مکان جانبی بزرگ، از سیستم های مختلف سازه ای همانند سیستم دیوار برشی کوپله فولادی(c-spsw) استفاده شده است. این سیستم (c-spsw) از یک جفت سیستم دیوار برشی فولادی تشکیل شده که در تراز هر طبقه به وسیله تیر پیوند به یکدیگر متصل می شوند. از طرفی به دلیل آن که سیستم دیوار برشی کوپله فولادی سیستم نسبتا جدیدی است، مطالعه روی آن کم و همچنین در ارتباط با عملکرد آن تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی تحقیقی صورت نگرفته است، بر آن شدیم که در این پایان نامه عملکرد دیوار برشی کوپله فولادی تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی را مورد بررسی قرار دهیم. در این پایان نامه برای بررسی تحلیل دینامیکی غیرخطی، از نرم افزار abaqus جهت تحلیل و از سه زوج شتاب نگاشت که به0.35g مقیاس شده، استفاده گردیده است. در این نرم افزار المان محدودی، نمونه ها از سه طول تیر پیوند به اندازه 25/1، 5/2 و 75/3 متر که از نسبت مدول مقطع پلاستیک 100% تیر پیوند به تیر پانل در تراز هر طبقه، در 3، 10، 15 طبقه مدل شده و عملکرد طول دهانه تیر پیوند در برش پایه، دریفت، dc (degree of coupling) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از آنالیزها، نشان می دهد که در سیستم دیوار برشی کوپله فولادی با کاهش طول تیر پیوند، برش پایه افزایش و دریفت و پریود اصلی سازه کاهش می یابد و افزایش طول تیر پیوند هم اثر مثبت و هم اثر منفی در پارامتر dc دارد.

انهدام برشی تیرهای بتن مسلح، شکستی ترد و بدون هشدار دهی قبل از خرابی می باشد و وقوع آن می تواند منجر به خسارات جبرانناپذیری شود. به همین علت طراحی تیرها برای مقاومت در برابر نیروهای برشی وارده، مسأله بسیار مهمی است و در محاسبات باید توجه ویژه ای به این موضوع گماشته شود. در پاره ای از سازه ها، بنا به دلایل مختلف؛ از جمله تغییر کاربری سازه، فرسایش و خرابی سازه و تغییر در آئین نامه های طراحی و ضرایب اطمینان مربوط آنها؛ ممکن است برخی از المان های سازه ای قادر به تحمل نیروی برشی اعمال شده نباشند. در چنین مواردی برای پیشگیری از وقوع انهدام برشی، لازم است سازه در مقابل نیروی برشی وارده تقویت شود. از این رو مقاوم سازی برشی تیرهای بتنی با استفاده از چسباندن مصالح کامپوزیت frp به صورت خارجی موضوعی است که در سال های اخیر در کانون توجه محققان و پژوهشگران متعددی قرار گرفته است. علی رغم تلاش محققان، تا کنون رابطه دقیق و منسجمی برای پیش بینی سهم برشی frp در تیرهای بتنی مقاوم سازی شده ارائه نشده است. در این مطالعه با بررسی مطالعات و استانداردهای موجود در زمینه مقاوم سازی سازه ها با استفاده از frp، پارامترهای موثر بر سهم برشی frp استخراج شده اند و با استناد به این پارامترها و داده های موجود در مطالعات پیشین، مدلی بر مبنای شبکه های عصبی مصنوعی ارائه شده است که با استفاده از آن می توان مقدار سهم برشی frp در تیرهای بتنی مقاوم سازی شده را دقت مناسبی پیش بینی کرد. علاوه بر این، با استفاده از مدل به دست آمده، نقش تغییرات پارامترهای مختلف بر روی خروجی شبکه مورد ارزیابی قرار گرفته و تأثیر هرکدام بر روی سهم برشی frp به دست آمده است و بر مبنای این تأثیرات، یک رابطه غیرخطی برای محاسبه سهم برشی frp پیشنهاد شده است. مقایسه نتایج به دست آمده از رابطه پیشنهادی با سایر روابط معتبر موجود نسبت به مقادیر آزمایشگاهی، نشان می دهد که رابطه پیشنهادی دارای دقت بیشتری نسبت به روابط موجود می باشد.

انهدام برشی اتصالات تیر- ستون بتن مسلح، شکستی ترد و بدون هشدار دهی قبل از خرابی می باشد و از آنجایی که انهدام ستون و اتصال قبل از انهدام تیر مطلوب نیست، وقوع آن می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری شود. به همین علت، طراحی اتصالات برای مقاومت در برابر نیروهای برشی وارده، مسأله بسیار مهمی است و در محاسبات باید مورد توجه قرار گیرد. با توجه به عدم آگاهی صحیح از ابعاد مختلف بحران زلزله، خسارات متعددی در زلزلههای اخیر در سازهها حادث شده است که اکثر آنها ضعف در اتصال را نشان میدهد. در این زمینه، کاهش آسیبپذیری ساختمانها در برابر زلزله در دهه اخیر یکی از مهمترین چالش ها بوده است. حساسیت این موضوع با توجه به بافت فرسوده نقاط زلزله خیز، ساخت و ساز بدون رعایت استانداردهای اجرایی و نیز استفاده از آییننامه های طراحی قدیمی در دهه گذشته دو چندان شده است. در چنین مواردی برای پیشگیری از وقوع انهدام برشی اتصال، لازم است سازه در مقابل نیروی برشی وارده تقویت شود. از این رو مقاوم سازی برشی اتصالات بتنی با استفاده از چسباندن مصالح کامپوزیت frp به صورت خارجی موضوعی است که در سال های اخیر در کانون توجه محققان و پژوهشگران متعددی قرار گرفته است. از آنجا که تاکنون رابطه دقیق و منسجمی برای پیش بینی سهم برشی frp در اتصالات تیر- ستون بتنی مقاومسازی شده ارائه نشده است، در این تحقیق با بررسی مطالعات و استانداردهای موجود در زمینه مقاوم سازی سازه ها با استفاده از frp و داده های موجود در مطالعات پیشین، مدلی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی ارائه شده است که مقدار خروجی این مدل، سهم نیروی frp، در اتصالات خارجی تیر- ستون بتنی می باشد. در ابتدا برای رسیدن به این هدف باید نقش پارامترهای مختلف بر روی عملکرد frp در اتصالات تیر- ستون مقاوم سازی شده را مورد بررسی قرار داد. پارامترهای در نظر گرفته شده عبارتند از: مقاوت فشاری بتن، مدول الاستیسیته frp، مقاومت کششی frp، عمق موثر frp روی چشمه اتصال، زاویه قرارگیری الیاف، ضخامت frp و ابعاد ستون می باشد. گام بعد جمع آوری دادههای آزمایشگاهی مورد نیاز برای مدلسازی شبکه عصبی مصنوعی میباشد. نهایتاً با استفاده از مدل بدست آمده از شبکه عصبی مصنوعی، نقش تغییرات پارامترهای مختلف بر روی خروجی شبکه مورد ارزیابی قرار گرفته و تأثیر هرکدام بر روی سهم نیروی frp به دست آمده است و بر مبنای این تأثیرات، یک رابطه برای محاسبه سهم نیروی frp پیشنهاد شده است که خطای آن نسبت به داده های ورودی 3/33 درصد می باشد و در نهایت با توجه روابط موجود سهم برش frp در اتصال محاسبه می شود.

در این تحقیق، همبستگی احتمالاتی میان چندین پارامتر شتاب لرزه¬ای حقیقی و شبیه¬سازی شده و شاخص¬های آسیب تعدادی سازه قابی بتن مسلح تحت اثر تحریکات حقیقی و شبیه¬سازی شده بدست آمده است. بمنظور بررسی میزان همبستگی بین پارامترهای مختلف، ابتدا تعدادی تحریک لرزه¬ای حقیقی انتخاب شده و سپس با استفاده از مدل تعمیم یافته کانای-تاجیمی شبیه¬سازی آنها انجام شده است. نشان داده شده است که مدل و الگوریتم¬های تعیین شده بطور مناسبی قادر به ارائه طبیعت غیر ایستای شتابنگاشت¬های انتخاب شده می¬باشند. جهت بدست آوردن ضرایب میرایی مدل¬های خاک، از مفهوم شیب تعداد تجمعی نقاط مینیمم مثبت و ماکزیمم منفی تحریکات حقیقی استفاده شده است. بعلاوه، با استفاده از تکنیک پنجره زمانی متحرک که از ابتدا تا انتهای شتابنگاشت حقیقی حرکت می¬کند، تابع پوش دامنه و تابع فرکانس برای استفاده در مدل تعمیم یافته کانای-تاجیمی بدست آمده¬اند. همچنین نشان داده شده است که با استفاده از عبور شتابنگاشت¬های شبیه¬سازی شده¬ی اولیه از یک فیلتر بالا گذر می¬توان به مقادیر باقیمانده¬های صفر برای تاریخچه¬های زمانی سرعت و جابجایی در پایان تحریکات شبیه-سازی شده دست یافت. سپس با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی با استفاده از نرم¬افزار opensees ، شاخص¬های خسارت سازه¬ای و غیر سازه¬ای ناشی از تمامی تحریکات حقیقی و شبیه¬سازی شده در تمامی قاب¬های مورد مطالعه استخراج شده و مورد بررسی قرار گرفته¬اند. در گام بعدی، ابتدا میزان همبستگی بین پارامترهای لرزه¬ای تحریکات حقیقی و شبیه¬سازی شده مورد بررسی قرار گرفته و سپس همبستگی شاخص¬های آسیب ناشی از تحریکات حقیقی و شبیه¬سازی شده با پارامترهای لرزه¬ای تحریکات متناظر ارزیابی شده است. نهایتا، تمامی نتایج حاصله نشان دهنده¬ی آن است که تحریکات شبیه¬سازی شده هم قادر به ارائه مناسب پارامترهای لرزه¬ای متناسب با تحریکات حقیقی می¬باشند و هم قادر به ارائه مناسب پاسخ¬های سازه¬ای متناسب با تحریکات حقیقی می¬باشند. همچنین با استفاده از مفاهیم احتمالاتی، مقادیر شاخص¬های آسیب در سطح 84 درصدی تحریکات شبیه¬سازی شده بدست آمده¬اند.

یکی از مهم ترین سازه هایی که به دست بشر ساخته شده و مورد بهره برداری قرار می گیرد، پل ها هستند که نقش حیاتی در حمل و نقل و برقراری ارتباط بین راه ها ایفا می کنند. یکی از اساسی ترین المان های باربر در این سازه ها، پایه ها هستند که نقش مهمی در تحمل نیروهای ثقلی و جانبی وارد بر سازه دارند. ازاین جهت شکل پذیری و جذب انرژی پایه ها به عنوان عامل مهمی در افزایش عمر مفید سازه مطرح می شود که در دهه های اخیر نیز روش های متفاوتی برای بهبود عملکرد پایه ها مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته اند. در این پایان نامه استفاده از پد الاستومری در پایه پل بتن آرمه به عنوان روشی نوین در جهت افزایش شکل پذیری ستون مطرح می گردد. بدین منظور چند ستون متشکل از بتن و پد الاستومری با ضحامت های متفاوت و در محل های متفاوت از ستون، مدل شده اند. برای بررسی مدل ها از روش المان محدود استفاده شده است و هدف، مقایسه عملکرد ستون بتن آرمه معمولی و ستون بتن آرمه شامل پد الاستومری و همچنین تعیین ضخامت بهینه و محل مناسب جهت تعبیه پد الاستومری می باشد. نمونه های مدل شده بر اساس تحقیق مشابه آزمایشگاهی سعیدی و همکارانش در سال 2010 بوده و ابعاد، مصالح، شرایط مرزی و نحوه اعمال بار نیز کاملا یکسان با آنچه که در کار آزمایشگاهی انجام شده، مدل شده است. زلزله اعمال شده به سازه در کار آزمایشگاهی، زلزله کوبه بوده که تنها زلزله حوزه نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است و لی در تحقیق عددی حاضر علاوه بر زلزله حوزه نزدیک، زلزله حوزه دور کوبه نیز بر سازه اعمال گردیده و نتایج هردو بررسی شده و با هم مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده در حوزه دور و نزدیک تقریبا یکسان بود و نتیجه مشترک آن ها این بود که استفاده از پد الاستومری باعث اقزایش دریفت ماندگار و همچنین شکل پذیری ستون نسبت به ستون بتن آرمه می شود و طبق آنچه که نتایج نشان می دهد، بهترین محل برای تعبیه پد الاستومری، محل اتصال ستون به فونداسیون و بهینه ترین ضخامت آن در حدود 32/0 ارتفاع خالص ستون می باشد.

در این پایان نامه به بررسی و مطالعه رفتار تیر کوپله بتنی و استفاده از بتن های الیافی توانمند بر پایه مصالح سیمانی (hpfrcc) برای افزایش شکل پذیری و بهبود رفتار سازه ای آن ها پرداخته شده است. برای این منظور، سه نمونه آزمایشگاهی با نسبت طول به دهانه 2 که با بتن معمولی و الیافی بر طبق آیین نامه aci 318-08 طراحی و ساخته شده است مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق از الیاف فولادی قلاب دار به مقدار 2? حجم کل استفاده شده است. کارهای آزمایشگاهی که با به کارگیری ابزار دقیق، الیاف ویژه، سیستم آزمایشگاهی پیچیده، هزینه و وقت قابل توجه با دقت انجام شده دارای نتایج ارزشمند کمی و کیفی بودند که حاکی از تاثیر برجسته بکارگیری بتن hpfrcc در جایگزینی میلگردهای برشی در تیر های کوپله می باشد. الگوی مناسب ترک و ریزتر شدن ترک ها نشان دهنده مشارکت مناسب الیاف در افزایش ظرفیت برشی می باشد. مقاومت برشی نمونه دارای بتن hpfrcc تا حدود 40? افزایش ظرفیت برشی نسبت به ظرفیت اسمی مطابق با آیین نامه طراحی می باشد.

ارزیابی ریسک احتمالاتی تکنیکی برای بررسی رفتار یک سیستم به کمک روابط احتمالاتی و توابع رفتاری برازش داده شده به المان?های سیستم است؛ این تکنیک منجر به طراحی اقتصادی، جامع و بهینه?ای می شود که به وضوح در قابلیت پیش بینی احتمال برای هر سناریو، اعمال ضرایب و شاخص?های ایمنیِ مختص هر المان و سناریو، و آسان کردن تصمیم گیری نسبت به دیگر روش?های به کار گرفته شده برتری دارد. از بین انواع روش?های ارزیابی احتمالاتی ریسک، روش شاخص ایمنی را می توان جزو کاربردی?ترین و ساده?ترین روش?ها برشمرد که در تحقیقات دیگر کارآمدی آن برای سیستم هایی با توابع رفتاری مرکزی، که سازه?های عمرانی هم عموما از آن دسته اند، اثبات شده است. موضوع این تحقیق به کارگیری این اصول و تکنیک در مورد قاب?های بتنی میان مرتبه است، که در آن تحریک زلزله و قاب سازه?ای به عنوان توابع احتمالاتی تصادفی دیده شده و محتمل?ترین سناریوهای رفتاری سازه مورد بررسی احتمالاتی قرار گرفته اند. دیدگاه سیستماتیک و احتمالاتی به قاب بتنی و تبدیل یک مفهوم فیزیکی(قاب) به یک مفهوم ریاضیاتی(توابع احتمالاتی) و همخوانی خارق العاده?ی خروجی ها، در کنار تعریف ضریب?های محاسباتی جدید که در افزایش سرعت و کاهش سردرگمی طراح کمک شایانی می باشد، از جمله ابتکارات و نوآوری?های این نوشتار است. بهبود چشمگیر رفتار سازه?ها با طراحی طبق آیین نامه?های جدیدتر نشان از عملکرد مثبت رویکرد احتمالاتی به کار گرفته شده در آیین نامه?ها است. با طی مسیری شامل مراحلی نظیرِ تعریف المان، تشخیص و تخصیص توابع احتمالاتی به آن، تعیین روابط بین المان ها، تشکیل و ترسیم نمودار منطقی، نمودار ناظر و درخت خطا برای سیستم، توسعه?ی عدم قطعیت از سطح المان به سیستم، و ارزیابی ریسک هر سناریو، به احتمال رویداد هر سناریو دست می یابیم. نکته مورد نظر این است که با در نظر گرفتن حدود بالا و پایین و میانی برای فاکتور مقاومتی متغیر می?توان بیشتر اثرات توزیع احتمالاتی را در غالب سه عدد ساده در محاسبات وارد نمود، دیاگرام?ها به تحلیل?گر کمک می?کند تمام ارتباطات موجود و احتمالات حاصل از آنها را در نظر بگیرد، عموما در سیستم?های شناخته شده و خوب طراحی شده دلایل با علل معمول یا همان ccf?ها بیشترین اثر را در تعیین رفتار نهایی سازه خواهند داشت، ضرایب آلفا و گاما در درک آسان تر و مقایسه پذیر کردن مجموعه ی داده?ها کمک شایانی نموده اند، جدولی جامع در فصل انتهایی شامل تمام این اطلاعات است. تصمیم گیری بر اساس سناریوها موکول به تحقیقی گسترده تر و توسعه?ی دیدگاه مدیریتی در بررسی سازه ممکن است، که انشاا... در سالهای آتی پوشش داده می شود.

بهینه سازی می تواند در هر کجا، از فعالیت های روزمره تا برنامه ریزی برای تعطیلات، از طراحی مهندسی تا علم کامپیوتر و از زمان¬بندی پروژه تا کاربرد¬های صنعتی به کار آید. در علم مکانیک، یک سازه به مجموعه¬ای از مصالح گفته می¬شود که در برابر بار¬های اعمالی، ایستایی از خود نشان می¬دهد. بر این اساس، بهینه¬سازی سازه موضوع ساخت یک مجموعه از مصالح برای تحمل بار به بهترین نحو ممکن است. رشته بهینه¬سازی سازه¬ها، هنوز هم رشته نسبتا جدیدی است و همواره از نظر روش¬ها و رویکرد¬ها در معرض تغییرات سریع قرار دارد. مشخصه¬هایی نظیر وزن، هزینه، دوام، اثرات زیست محیطی و غیره نیز می¬تواند معیار بهینه¬سازی سازه قرار گیرند. توجه فزاینده به کمبود مواد خام و نقصان شدید منابع انرژی، موجب تمایل مهندسان به سازه¬های سبک، کارا و ارزان قیمت شده است. هدف اصلی پژوهش حاضر دستیابی به طرح بهینه قاب بتن مسلح با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری است. این الگوریتم با شبیه¬سازی فرآیند تکامل اجتماعی-سیاسی، یک روش فرا¬ابتکاری برای بهینه¬سازی سازه¬ها ارائه می¬کند. برای دستیابی به طرح بهینه، نیاز به تعریف یک مسأله بهینه¬سازی داریم. در فرم کلی، مسأله بهینه¬سازی دارای متغیر طراحی، تابع هدف و تعدادی محدودیت است. در این مسأله، تابع هدف، هزینه کل قاب است. محدویت¬های فرآیند بهینه¬سازی بر اساس آیین¬نامه aci 318m-11 تعیین می¬شوند. متغیر طراحی، تخصیص مقطع از مجموعه پایگاه داده تیر و ستون از پیش تعیین شده است. مطالعه موردی بر روی چهار قاب چهار، هشت، دوازده و بیست طبقه انجام شده است. فرآیند مدل¬سازی، تحلیل، طراحی و بهینه¬سازی توسط نرم افزار matlab انجام شده است. نتایج مقایسه¬ای نشان می¬دهد که هزینه الگوریتم رقابت استعماری گسسته در مقابل الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات-کلونی مورچه به ترتیب در قاب¬های چهار، هشت و دوازده طبقه 7 % کاهش، 16 % و 8 % افزایش داشته است. مقایسه زمان محاسباتی نیز به ترتیب 367 % افزایش، 197 % افزایش و 50 % کاهش را نشان می¬دهد. نتایج عددی نشان داده شده حاکی از این است که در برخی موارد الگوریتم رقابت استعماری گسسته موفقیت بیشتری داشته است و در برخی موارد الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات-کلونی مورچه جواب¬های بهتری ارائه کرده است. در کل، عملکرد الگوریتم رقابت استعماری برای این مسأله بهینه¬سازی مطلوب ارزیابی می¬شود.

در این پایان¬نامه با ساخت سه نمونه دیوار برشی کوپله با تیر رابط ساخته شده توسط مصالح توانمند الیافی hpfrcc با نسبت طول به عمق 2 و با مقیاس 1:2 به بررسی آزمایشگاهی تأثیر وجود آرماتورهای قطری و همچنین اسپیرال¬های دور آرماتورهای قطری در تیر رابط پرداخته شده است. نمونه اول به عنوان مرجع در نظر گرفته شده و در آن از بتن معمولی و آرایش آرماتورگذاری مطابق با آیین¬نامه aci 318-08 استفاده شده است. در دو نمونه¬ی دیگر که با مصالح hpfrcc و با الیاف pps ساخته شده است، در یکی اسپیرال¬های دور آرماتور قطری و در دیگری هم اسپیرال¬ها و هم آرماتورهای قطری حذف شده است. نتایج آزمایشات حاکی از تأثیر بسزای مصالح الیافی توانمند hpfrcc در بالا بردن ظرفیت باربری، شکل¬پذیری، جذب انرژی و ... می¬باشد. همچنین این مصالح قابلیت آن را دارد که بتواند جایگزین مناسبی برای اسپیرال¬ها باشد و می¬توان مقدار آرماتورهای قطری را نیز کاهش داد ولی به طور کامل نمی¬توان آن¬ها را حذف کرد. علاوه بر آن الگوی مناسب ترک خوردگی و ریزتر شدن ترک¬ها نشان دهنده مشارکت مناسب الیاف در افزایش ظرفیت برشی می¬باشد. مقایسه¬ی نمونه ها با یکدیگر نشان می¬دهد که در نمونه¬ای که اسپیرال¬ها حذف شده است به علت استفاده از مصالح hpfrcc، مقدار ظرفیت باربری، ضریب شکل¬پذیری، جذب انرژی و جابه¬جایی تا رسیدن به گسیختگی در مقایسه با نمونه¬ی مرجع به ترتیب 15%، 36%، 69%، 35% افزایش داشته است. همچنین در نمونه¬ای که آرماتورهای قطری حذف شدند در مقایسه با نمونه مرجع، مقدار ظرفیت باربری 36% کاهش داشته، ضریب شکل پذیری 13% و جابه¬جایی گسیختگی 35% افزایش داشته و مقدار جذب انرژی تغییر چندانی نکرده است.

در طول دو دهه اخیر بحث شناسایی خرابی و پایش سلامت سازه ها باهدف کاهش هزینه نگهداری و بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان سازه مورد توجه قرارگرفته است. پایش سلامت سازه و شناسایی خسارت به معنای توانایی برای نمایش عملکرد سازه و شناسایی و ارزیابی هر نوع خسارت در مراحل ابتدایی به منظور کاهش هزینه نگهداری سازه و بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان به آن است. پیشرفت های اخیر در حوزه سنسورها و سایر تکنولوژی های الکترونیک، روش های غیر مخرب را به روش هایی موثر، آسان و با صرفه برای شناسایی خسارت در سازه تبدیل کرده است. این روش ها معمولا بر پایه گردآوری اطلاعاتی هستند که از رفتار سازه بدست می آیند و هرگونه تغییر در پاسخ سازه را که در نتیجه تغییر در شرایط محیط (تغییر در دما، جابجایی، سرعت، شتاب، کرنش، تنش، انحنا و... ) ایجاد می شود، شناسایی می کنند. روش های دینامیکی مبتنی بر سیگنال، تغییرات در خصوصیات حاصل از سری های زمانی اندازه گیری شده در سازه را که توسط روش های پردازش سیگنال به دست آمده اند، بررسی می کنند. به عبارت دیگر، هدف بررسی تغییرات در ویژگی هایی است که به صورت مستقیم از تاریخچه زمانی و یا طیف متناظر آن به دست می آیند. براساس تکنیک های پردازش سیگنال این روش ها به سه دسته روش های حوزه زمان، روش های حوزه فرکانس و روش های حوزه زمان - فرکانس تقسیم می شوند. هدف اصلی این تحقیق، بررسی و ارزیابی روش ها و الگوریتم های موجود برای تشخیص خرابی سازه ها می باشد که در سال های اخیر مطرح شده اند. همچنین مطالبی در خصوص اهمیت توجه به مبحث پایش سلامت سازه، انواع روش های پایش سلامت و ابزارهای پرکاربرد در حوزه پردازش سیگنال نیز مطرح شده است.

امروزه نیاز به روش های مقاوم سازی استاندارد در صنعت ساختمان بیش از گذشته احساس می شود. از بین تکنیک های مختلف، استفاده از انواع کامپوزیت های frp همواره به عنوان روشی مناسب برای مقاوم سازی اعضای سازه های بتن مسلح شناخته می شود. در این میان روش قرار دادن آرماتورها و نوارهای frp در پوشش بتنی اعضا (near surface mounted-frp) دارای عملکرد به مراتب بهتری نسبت به سایر روش های پیشین می باشد. در این روش به دلیل اتصال بیش تر آرماتورها با بتن، از ظرفیت مصالح frp استفاده کامل تری می گردد. از تکنیک nsm-frp می توان برای مقاوم سازی خمشی انواع تیرها، دال ها، ستون ها، تقویت برشی تیرها، مقاوم سازی دیوارها و غیره استفاده نمود. تقویت خمشی و برشی تیرهای بتنی به کمک این سیستم کاربرد و کارایی بالایی دارد. هرچند اخیراً آزمایشات نسبتاً زیادی در این زمینه انجام شده است ولی همچنان روش nsm به عنوان روشی نوظهور نیاز به استانداردسازی و همچنین دستورالعمل های طراحی و اجرایی مناسب دارد. شبکه عصبی مصنوعی، یک سیستم پردازش اطلاعات است که الهام گرفته از شبکه های عصبی زیستی می باشد و همانند انسان با استفاده از مثال های موجود آموزش می بینند. شبکه های عصبی مصنوعی ابزارهایی قدرتمند برای حل مسائل پیچیده و یافتن ارتباط بین پارامترهای موجود می باشند. در این تحقیق رفتار تیرهای تقویت شده به روش nsm-frp باتوجه به وجود پارامترهای مختلف و روابط پیچیده بین آن ها از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است. برای این منظور مجموعه ای از داده های آزمایشگاهی از آزمایشات مختلف برای آموزش شبکه عصبی جمع آوری گردیده است. پارامترهای ورودی موثر که به عنوان ورودی های شبکه عصبی در نظر گرفته شده است شامل: ابعاد تیر، طول آرماتور frp، مقدار frp، مقاومت فشاری بتن، مقدار آرماتور فولادی و مقاومت کششی frp می باشد و تابع هدف مقاومت خمشی و برشی تیر در نظر گرفته شده است. در نهایت پس از مدل سازی تیرهای تقویت شده به روش nsm-frp با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و با بررسی روابط موجود بین پارامترهای مختلف، رابطه هایی برای پیش بینی تأثیر مقاوم سازی در خمش و برش ارائه شده و تأثیر پارامترهای مختلف بر رفتار تیرهای تقویت شده را بررسی کرده ایم.

سال های زیادی است که از سیستم های مقاوم جانبی مختلفی برای جذب یا مستهلک کردن نیروی زلزله استفاده می شود که برای هریک از آن ها مزایا و معایبی برشمرده شده است، اما آنچه همواره مد نظر بوده است بیشترین کارآیی و کمترین هزینه می باشد که به بازدهی حداکثری می انجامد. در سالهای اخیر روش های زیادی آزمایش شده تا شاید چیدمان های قبلی عناصر مقاوم جانبی را تغییر دهد که برخی از آن ها روش سعی و خطا و برخی استفاده از الگوریتم های بهینه یابی می باشد. یکی از مهمترین الگوریتم های بهینه یابی الگوریتم ژنتیک است. در این مجموعه بر آنیم که با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهترین چیدمان مهاربندی را برای سازه های فولادی بیابیم.

در این پایان‏ نامه یک روش ترکیبی برای شناسایی آسیب سازه و تعیین موقعیت و شدت آن ارائه گردیده است. در این روش در ابتدا به منظور حذف اثرات خطاهای احتمالی، پاسخ‏ های ارتعاشی ثبت شده، به کمک روش موجک بسته ‏ای مورد پیش پردازش قرار می ‏گیرند. پس از آن به منظور تعیین موقعیت آسیب احتمالی، تخمین شتاب‏ های پاسخ در هریک از درجات آزادی براساس شتاب پاسخ درجات آزادی همسایه و با استفاده از مدل armax مورد ارزیابی قرار می ‏گیرد. چنانچه در حوالی یک درجه آزادی آسیبی رخ دهد، سیگنال تخمینی در آن درجه آزادی با سیگنال اصلی تطابق نخواهد داشت و هرچه شدت آسیب بیشتر باشد، این اختلاف افزایش می‏ یابد.

خرابی های گسترده پس از زلزله 1994 نورثریج نشان داد دو اثر حوزه نزدیک گسل و نوع اتصالات سازه های فولادی جزو عوامل موثر اینگونه از خسارات بوده است. در زمینه حوزه نزدیک گسل مشاهدات حاکی از افزایش نیاز شکل پذیری و مقاومتی سازه بوده است و در زمینه اتصالات مشاهده شد که غیر خطی شدگی چشمه اتصال باعث تمرکز تنش در ناحیه اتصال تیر به ستون شده است و این مسئله منجر به ایجاد ترک در جوش اتصال بال تیر به بال ستون، بال ستون و جان ستونها گردیده است. برایند این دو عامل موجب خرابی های گسترده قابهای خمشی فولادی در حوزه نزدیک گسل بوده است. با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه اثرات حوزه نزدیک گسل و اثرات چشمه اتصال بر قابهای خمشی فولادی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور با تحلیل چندین مدل قاب خمشی فولادی 3، 7و 15 طبقه تحت نگاشتهای حوزه دور و نزدیک گسل روشی برای تخمین برش پایه، نسبت نیاز به ظرفیت و جابجایی نسبی طبقات قابهای خمشی فولادی در حوزه نزدیک گسل با استفاده از داده های دور از گسل ارائه شده است. این روش برای مناطقی قابل استفاده است که اطلاعات و نگاشتهای کافی در حوزه نزدیک گسل در دسترس نباشد.

در نهایت، با مقایسه خطاهای نسبی مدل های ریاضی مختلف بدست آورده شده در این تحقیق، نتیجه گیری گردید که بهترین رابطه پیشنهادی برای تعیین ظرفیت برشی چشمه اتصال بتنی داخلی (دوطرفه)همان مدل ریاضی استخراج شده با کمک هفت پارامتر میباشد. یک شبکه عصبی مصنوعی یک ابزار پردازش اطلاعات می باشد که از سیستم های عصبی بیولوژیکی نظیر مغز انسان برای پردازش اطلاعات الهام گرفتهاست. شبکه عصبی با در اختیار داشتن ترکیبات معینی از داده های ورودی و خروجی می تواند درجهت استخراج مشخصات و روابط بین داده ها آموزش ببیند