سد و نیروگاه رودبار لرستان در فاصله حدود 100 کیلومتری جنوب شهرستان الیگودرز قرار دارد. سیستم انتقال آب این سد شامل یک تونل آب بر با قطر 6 متر است که در ادامه به دو تونل پنستاک با قطر 8 متر تبدیل می شود. توده سنگ مسیر انتقال آب به نیروگاه، به لحاظ سنگ شناسی متنوع بوده و از ساختار نسبتاً پیچیده ای برخوردار است. ساختار ناحیه عمدتًا متأثر از عملکرد گسل های زیاد و متوالی است. محدوده مورد مطالعه شامل سنگ های آهکی، دولومیتی و مارن و لایه های شیلی می باشد.گسل سراوند- بزنوید که متقاطع با تونل های پنستاک است در گزارش های لرزه زمین ساخت گسلی فعال محسوب می شود و حداکثر جابجایی آن حدود 4 متر پیش بینی شده است. هدف از انجام این پروژه، ابتدا طراحی و تحلیل پایداری سیستم نگهداری موقت و دائم تونل های پنستاک تحت شرایط استاتیکی است. سپس به منظور کاهش خسارات ناشی از گسل سراوند- بزنوید، تأثیر دینامیکی زلزله به صورت جابجایی دائم(جابجایی گسل) و گذرای آن(لرزه) بر سازه مذکور، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. با توجه به تنوع ساختار سنگی، تعیین پارامترهای ژئومکانیکی جهت تحلیل پایداری این تونل ها در درجه اهمیت قرار دارد. با استفاده از آزمایش های آزمایشگاهی و برجا خواص مقاومتی و تغییرشکل پذیری توده سنگ ارزیابی شد. سپس روی مقادیر تخمینی با استفاده از نرم افزار flac3d آنالیز حساسیت انجام گرفت. با استفاده از سیستم طبقه بندی مهندسی سنگ، توده سنگ مسیر تونل ها به چهار ناحیه تقسیم بندی شد که یک ناحیه در کلاس iiو سه ناحیه دیگر در کلاسiv قرار گرفتند. سپس بحرانی ترین مقاطع انتخاب و با استفاده از نرم افزار flac3d سیستم نگهداری موقت و دائم پیشنهاد گردید. برای سه مقطع کلاس iv، سیستم نگهداری توسط روش تجربی استفاده از شاتکریت با پیچ سنگ به همراه قاب فولادی پیشنهاد شد. با استفاده از نرم افزار مشخص شد که پیچ سنگ عملاً تأثیری در نگهداری ندارد. به همین علت استفاده از یک نگهداری سنگین تر مد نظر قرار گرفت. قاب فولادی به خاطر هزینه بالا و انعطاف پذیری کم جزو گزینه های آخر قرار گرفت. در نهایت بعد از تحلیل با لتیس گیردر، این نتایج بدست آمد که نگهداری موقت سه مقطع کلاس ivبا استفاده از cm 15 شاتکریت مسلح با دو لایه مش فولادی و لتیس گیردر با فواصل 2/1 متر و برای نگهداری دائم آنها، لاینینگ با ضخامت cm30 بهینه ترین نگهداری برآورد شده است. برای مقطع کلاس iiنیز cm5 شاتکریت با یک لایه مش فولادی و پیچ سنگ با فواصل m3*2 به عنوان نگهداری موقت و لاینینگ با ضخامت cm15 به عنوان نگهداری دائم پیشنهاد شد. در ادامه بعد از نصب سیستم نگهداری، با استفاده از نرم افزار abaqusدو مدل یکی جهت تحلیل در برابر گسلش(جابجایی ماندگار) و دیگری جهت تحلیل پایداری تونل ها در برابر زمین لرزه(جابجایی گذرا) ساخته شد. بعد از اعمال شرایط مرزی روی مدل ساخته شده برای بررسی حرکت گسل این نتیجه به دست آمد که طبق استاندارد aci 318، دیواره تونل ها با پوشش طراحی شده حدود cm12 از جابجایی ها را می تواند تحمل نماید و بیشتر از آن باعث شکست پوشش می شود. تنش فشاری وارد به کف تونل نیز در مقادیر جابجایی بیشتر ازcm2 از حد مجاز خود عبور می کند و در نهایت باعث گسیختگی کامل پوشش در کف می شود. با اعمال بار زلزله به صورت تاریخچه سرعت و کنترل گشتاور و نیروی وارده با آن مشخص شد که این پوشش تحت بارهای دینامیکی پایدار است.

با توجه به افزایش روز افزون استفاده از بتن های الیافی نیاز به شناخت رفتار آنها بیش از پیش احساس می شود. از طرفی به دلیل متغیرهای زیاد حاکم بر رفتار اینگونه مواد ترکیبی، نظیر خصوصیات هندسی و مکانیکی الیاف و بتن، تدوین رفتار آنها را با مشکل مواجه کرده است. لازم به توضیح است در تحقیقات گذشته برای بررسی رفتار بتن های الیافی از مطالعات آزمایشگاهی و برای تحلیل مقاطع نیز به غیر از روش آزمایشگاهی از روش تحلیلی وعددی استفاده کرده اند. در این مطالعات برای تحلیل عددی نمونه های بتن الیافی از مدل سازی به صورت پیوسته استفاده شده است. علی رغم مطابقت نتایج با نمودارهای آزمایشگاهی ولیکن الیاف را به عنوان یکی از دو رکن بتن الیافی حذف نموده و تأثیر جهت گیری و پراکندگی الیاف درون ماتریس بتنی که یکی از پر اهمیت ترین عوامل در رفتار این گونه مواد است، دیده نمی شود. لذا برای مدل سازی نیاز به رفتار تک محوره این نوع مواد با استفاده از داده های آزمایشگاهی است، به همین دلیل نمی توان روش های عددی این چنین را به عنوان روشی برای رفتارشناسی این نوع مواد بکاربرد. در این پایان نامه کوشش بر این پایه استوار است که مدل عددی ای بسط داده شود که بتوان به کمک آن الیاف را با تمام شرایط محیط فیزیکی مدل سازی کرد و در انتها با اعمال بار به بررسی رفتار این مواد پرداخته شود. برای مدل سازی الیاف، الیاف غیر منعطف همچون فولاد انتخاب گردید و با بررسی توزیع های ارائه شده در تحقیقات پیشین به علاوه توزیعی پیشنهادی و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، توزیع حاکم انتخاب گردید. با نوشتن الگوریتم توزیع در یک نرم افزار تحلیل عددی به روش اجزا محدود (abaqus) مدل سازی آن انجام شد. از طرف دیگر پیوستگی لیف و بتن از مولفه های تأثیرگذار بر رفتار کلی بتن های الیافی می باشد لذا برای شبیه سازی آن، تمام مدل های قابل استفاده مورد تحقیق قرار گرفت و نشان داده شد تماس با رفتار چسباننده به عنوان مدل مناسبی برای تعریف چسبندگی لیف و بتن است. البته به دلیل نیاز به امکانات سخت افزاری قدرتمند از روش جاسازی برای مدل سازی پیوستگی بین لیف و بتن استفاده شد. برای مدل سازی بتن، مدل بتن آسیب دیده خمیری و برای فولاد، رفتار الاستوپلاستیک بکاربرده شد. در انتها نمونه استوانه ای به قطر 150 و طول 300 میلیمتر با 5/0 درصد و همچنین نمونه مکعب مستطیلی به ابعاد 100×100×400 میلیمتر با 1 درصد حجمی الیاف مطابق با نمونه آزمایشگاهی، مدل سازی گردید و با اعمال بار استاتیکی به تحلیل رفتار نمونه های ساخته شده تحت فشار و خمش پرداخته شد. بر اساس شبیه سازی صورت گرفته در تحقیق حاضر تطابق خوبی میان نتایج آزمایشگاهی و نتایج مدل سازی عددی مشاهده گردید. مدل حاضر ارائه شده در این پایان نامه قابلیت بررسی عددی رفتار بتن الیافی را تحت شرایط بارگذاری مختلف استاتیکی و دینامیکی دارد.

طی دهه های گذشته زمین لرزه های بسیاری به وقوع پیوسته که خسارات بسیاری را بر سازه ها و زیرساخت های شهری تحمیل کرده است. به منظور طراحی ایمن سازه ها و با توجه به اهمیت موضوع، آیین نامه ای طراحی لرزه ای به صورت مداوم مورد بازبینی قرار می گیرند. در کنار این رویکرد مستمر، یکی از جنبه های اساسی و تأثیرگذار بر عملکرد سازه و شدت خسارت وارده بر آن، انعطاف پذیری شالوده ی سازه می باشد. تاکنون روش های مختلفی برای بررسی میزان تأثیرگذاری انعطاف پذیری فونداسیون بر پاسخ سازه توسعه یافته است. روش مودال پوش آور به عنوان یکی از روش های مبتنی بر عملکرد سازه می باشد که تاکنون برای سازه هایی با تکیه گاه صلب به کار گرفته شده است. روش مذکور بر اساس بررسی ظرفیت و عملکرد سازه در هر مود ارتعاشی، در نهایت قادر به برآورد نیاز لرزه ای سازه تحت تحریک زمین لرزه می باشد. توسعه ی تحلیل روش مودال پوش آور برای استفاده در سازه هایی با شالوده ی انعطاف پذیر پذیر به عنوان کاربرد روش های تحلیل عملکردی در سیستم های مذکور مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از روش تحلیل مودال پوش آور سعی شده است میزان و نحوه ی تأثیرگذاری انعطاف پذیری شالوده بر پاسخ سازه، برای تعداد محدودی از تحریکات نزدیک به گسل بررسی شود. همچنین بستر خاکی در سه گروه، با سرعت های موج برشی 150، 250 و 500 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. علاوه بر آن برای بررسی اثرات رفتار غیرخطی خاک بر پاسخ سازه، مدل سازی بستر خاکی به کمک یک مدل سطح مرزی با قابلیت پیش بینی رفتار دینامیکی خاک دانه ای، تحت بارگذاری دوره ای، صورت گرفته است. برای بررسی تأثیر زمان تناوب سازه بر پاسخ دینامیکی سیستم مورد مطالعه، سه گروه قاب ژنریک بتنی و یک دهانه ی 5، 10 و 20 طبقه انتخاب شده است. رفتار غیرخطی قاب ها نیز به کمک مدل سازی تیرها توسط مفاصل پلاستیک و مدل سازی ستون ها به کمک المان های الیافی مد نظر بوده است. در نهایت با انجام تحلیل مدال پوش آور برای هر مود از سیستم خاک – سازه و برای شرایط مختلف بستر خاکی و به کمک تحلیل غیرخطی تاریخچه ی زمانی، میزان و نحوه ی تأثیرگذاری انعطاف پذیری شالوده بر پاسخ مودی سازه بررسی شده است. نتایج مربوط به تحلیل مودال پوش آور سیستم مورد مطالعه، در قالب شتاب پاسخ سازه ی یک درجه آزادی معادل هر مود بدست آمده است. در ادامه ی تحقیق، بررسی اندرکنش خاک و قاب 5 طبقه، به صورت تحلیل دینامیکی غیرخطی انجام شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل پوش آور قاب های مورد مطالعه، به میزان قابل توجه تأثیرگذاری شالوده ی خاکی، بر پاسخ قاب های 5 و 10 طبقه اشاره دارد؛ در حالی که این موضوع برای قاب 20 طبقه با تأثیر کمتری همراه می باشد. همچنین تأثیر حرکت گهواره ای فونداسیون، بر شتاب پاسخ هر مود از سازه بررسی شده است که نشان می دهد در اغلب موارد، برای مود اول سازه، تأثیر مذکور در جهت کاهش شتاب کلی پاسخ سازه می باشد. نتایج بدست آمده از تحلیل اندرکنش خاک و قاب 5 طبقه در قالب مقایسه ی شتاب بام سازه ی مذکور در حالت های تحلیل مودال پوش آور و تحلیل غیرخطی تاریخچه ی زمانی ارائه شده است. در نهایت پیشنهاداتی در جهت بررسی بیشتر پدیده ی اندرکنش غیرخطی خاک و سازه ارائه گردیده است.

در این رساله به تحلیل قابلیت های دو روش بدون شبکه در تحلیل مسائل مکانیک جامدات با استفاده از روند انتگرال گیری صریح زمانی پرداخته می شود. در روش اول ابتدا بر مبنای روش ارضای نقطه ای استفاده از معادلات فرم قوی تعادل دینامیکی، فرمولاسیون جدیدی معرفی شده که امکان افزودن ترم میرایی را به صورت مستقیم در معادلات تعادل دینامیکی فراهم می آورد. در این روش، معادلات دینامیکی تعادل دینامیکی در مسائل مکانیک جامدات با در نظر گرفتن ترم میرایی بررسی گردیده و قابلیت های آن نشان داده شده است. از آنجا که در روند صریح بحث پایداری حل یکی از معضلات اساسی به شمار می رود، ترم میرایی باعث می شود که تحلیل در مواجه با خطای ناشی از ارضای شرایط مرزی و خطاهای ناشی از پایین بودن درجه سازگاری توابع پایه بهتر عمل کند. این روش در مسائل الاستودینامیک و الاستوپلاستیک برای حوزه های ساده بررسی گردیده و نتایج قابل قبولی از آن حاصل شده است. در ادامه برای رسیدن به پاسخ های دقیق تر، روش های مختلف مشتق گیری از میدان و بخصوص در نواحی مرزی بررسی شده و با ترفند جدیدی مشتق گیری دقیق تری از میدان فراهم آمد. از آنجا که در هندسه های پیچیده استفاده از ترفند جدید با مشکلاتی همراه بود از این روش نتایج قابل قبولی در اینگونه مسائل بدست نیامد. برای ادامه کار روش دیگری به کار گرفته شد و آن بالا بردن درجه توابع پایه بود که مساله صفحه تخت تحت بار خطی به کمک این ترفند تحلیل و نتایج آن ارائه شد. در ادامه و در روش دوم، برای حصول همگرایی بهتر و برای وارد شدن به مسائل پیچیده از فرم ضعیف گالرکین استفاده شد. اساس روش بر مبنای روشی کاملا جدید بوده که در محاسبه مقادیر وزن نقاط انتگرال گیری در تمام دامنه بکار می رود. در این روش با استفاده از میان یابی کریجینگ، وزن های نقاط انتگرال گیری به صورت کلی در تمام دامنه و بدون توجه به نقاط گره ای محاسبه می شود. سپس، انتگرال گیری فرم ضعیف بر روی تمام دامنه بدون استفاده از هرگونه شبکه بندی انجام می شود. در این روش نقاط انتگرال گیری بدون نیاز به نظم خاصی در دامنه پخش می شود. تعداد نقاط انتگرال گیری در این روش می تواند کمتر از سایر روش ها و حتی در حد تعداد نقاط گره ای باشد. دقت جواب نمونه های مختلفی از توزیع نقاط انتگرال گیری در مثال هایی مقایسه شده اند. به علت عدم ارضای شرط دلتای کرونکر در برخی توابع میان یاب در روش های بدون شبکه، وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی روش اجزا محدود صورت نمی گیرد. در این روش از توابع میان یاب کریجینگ برای بیان توابع شکل استفاده می شود. با استفاده از توابع میان یاب کریجینگ که شرط دلتای کرونکر را ارضا می کنند وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی امکان پذیر است. جوابهای عددی کارایی و موفقیت این فن انتگرال گیری را در فرمول بندی فرم ضعیف در مسائل مکانیک جامدات نظیر مسائل الاستیک دو بعدی، تحلیل فرکانسهای آزاد مسائل دو بعدی و تغییر شکل بزرگ فلزات در مسائل متقارن محوری را نشان می دهد. این تحلیل در مسائل مکانیک جامدات بسیار مناسب بوده و دقت پاسخهایی که ارائه می کند در برخی موارد از دقت پاسخهای اجزا محدود نیز بالاتر است.