عناوین پایان نامه‌های دکترا
رشته مهندسی عمران – مهندسی زلزله (گرایش سازه)
دوره چهارم سال تحصیلی ۱۳۸۱-۱۳۸۰


عباس ملکی
بهبود عملکرد لرزه‌ای مخازن جداسازی لرزه‌ای‌شده با استفاده از تیغه‌های میراگر

رفتار لرزه‌ای مخازن ذخیره مایعات در هنگام وقوع زلزله، با توجه به حیاتی یا خطرزا بودن محتویات آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و تجربیات زلزله‌های گذشته نشان از آسیبهای گوناگون وارد بر مخازن دارند.
یکی از روشهای بهبود رفتار لرزه‌ای سازه‌ها، جداسازی لرزه‌ای می‌باشد. این روش عبارت است از نصب مکانیزمهایی که سازه یا اجزای آن را از حرکات زمین یا تکیه‌گاه تا حدی جدا می نمایند. در این روش با نرم نمودن مود اصلی سیستم، انرژی ورودی و نیروهای وارد به سازه کاهش یافته، ولی تغییر مکانهای آن افزایش میابد. افزایش میرایی سیستم، علاوه بر کنترل این تغییر مکانها، می‌تواند موجب کاهش مضاعف نیروهای وارد بر سازه گردد. استفاده از روش جداسازی لرزه‌ای در مورد مخازن ذخیره مایعات نیز، طی سالهای اخیر مورد توجه زیادی واقع شده است. تحقیقات صورت پذیرفته در این خصوص بیانگر تأثیر قابل توجه این روش در کاهش نیروهای وارد بر مخازن می‌باشند. همچنین این تحقیقات نشانگر افزایش دامنه تموج در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده نسبت به مخازن با پایه ثابت می‌باشند. تیغه‌های میراگر به عنوان ابزاری شناخته شده برای تأمین میرایی در مخازن متحرک می‌باشند اما در مورد امکان استفاده از آنها در مخازن ذخیره مایعات که تحت تحریک زلزله دارای ماهیت حرکتی می‌باشند جای سؤال است. تیغه‌های فوق همواره با اشکال گوناگون در مخازن متحرک مختلف از جمله مخازن حمل مایعات، مخازن سوخت اتومبیلها و هواپیماها و پرتابه‌ها برای کنترل نوسانات مایع مورد استفاده بوده‌اند.
با توجه به مطالب بیان شده، در این تحقیق سعی شده است به دو سؤال زیر پاسخ داده شود:

  • تأثیر تیغه های میراگر در مخازن استوانه ای ذخیره مایعات تحت اثر زلزله چگونه می باشد؟
  • ایا تیغه های میراگر در مخازن ذخیره استوانه ای جداسازی لرزه ای شده، می توانند به افزایش میرایی سیستم و بخصوص مود جداسازی آن کمک نمایند؟ همچنین تأثیر تیغه ها در کاهش دامنه تموج در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده تا چه میزان می‌باشد؟

بنابراین در این تحقیق ابتدا میرایی تموج حاصل از وجود تیغه‌ها با استفاده از معادله پتانسیل سرعت بسط داده شده‌ است، بگونه‌ای که در کلیه مخازن کاربرد داشته باشد. روابط فوق با استفاده از آزمایشهای انجام شده بر یک مخزن مدل با استفاده از میز لرزان در آزمایشگاه پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله صحه‌گذاری گردیدند. سپس با استفاده از مدلهای مکانیکی مخازن، میزان میرایی حاصل از تیغه‌ها و تأثیر آنها بر پاسخهای لرزه‌ای در طیف وسیعی از مخازن و بر اثر زلزله‌های گوناگون، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این بررسی علاوه بر مخازن با پایه ثابت شامل مخازن جداسازی شده نیز میگردد. همچنین مدل دینامیکی ساده‌ای از مخازن که توزیع فشارهای هیدرودینامیکی در ارتفاع را علاوه بر انعطافپذیری مخزن مدلسازی نماید، پیشنهاد گردیده است. نتایج تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که تیغه‌ها در مخازن ذخیره استوانه‌ای تأثیر قابل توجهی بر کاهش دامنه تموج دارند که تأثیر آنها در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده بیشتر میباشد. همچنین تیغه ها باعث کاهش تغییر مکان پایه در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده میگردند. با تحلیلهایی که بر مخازن مختلف تحت اثر زلزله‌های متفاوت و با فرضهای منطقی در مورد تیغه‌های رینگی انجام شدند، نشان داده شد که در حالیکه استفاده از تیغه ها در مخازن با پایه ثابت تاثیر زیادی بر برش پایه ندارد، در مخازن جداسازی شده استفاده از تیغه های رینگی می‌تواند باعث کاهش آن تا بیش از ۶% بطور متوسط گردد. همچنین می توان دید که جداسازی لرزه ای باعث کاهش برش پایه تا ۷۰% نسبت به مخازن با پایه ثابت می گردد. تیغه های رینگی فرض گردیده می توانند باعث کاهشی تا حدود ۳۰% در ارتفاع تموج در هر دو حالت جداسازی شده و با پایه ثابت گردند. در مجموع باتیغه های رینگی مفروض، کاهشی معادل ۶% بطور متوسط در تغییر مکان پایه در حالت جداسازی شده می‌توان ایجاد نمود. همچنین نشان داده شده است که زلزله‌های حوزه نزدیک به علت نزدیکی محتوای فرکانسی غالب آنها به فرکانس تشدید تموج در اغلب مخازن باعث ایجاد دامنه تموج بزرگتر و در نتیجه میرایی بیشتر نسبت به زلزله‌های حوزه دور میگردند.

مهران سیدرزاقی
تهیه منحنی های شکنندگی مخازن استوانه ای فولادی نفت

بخش مهمی از بسیاری از مجتمعهای صنعتی خصوصاً پالایشگاهها و مجتمعهای پتروشیمی اختصاص به مخازن استوانه ای روزمینی نگهدارنده مایع دارد. بسایری از مخازن استوانه ای روزمینی موجود، بنا به علل اقتصادی از نوع مهارنشده طراحی و اجرا شده اند. با توجه به اینکه مایعات ذخیر شده در مخازن موتجود در مجتمعهای مرتبط با صنعت نفت اغلب مواد خطرناک(سمی یا قابل اشتعال) می باشند آسیب دیدگی این مخازن علاوه بر اینجاد خسارات فیزیکی مستقیم ممکن است سبب ایجاد خسارات غیر مستقیمی چون آلودگی های زیست محیطی و نیز آتش سوزی گردد. این در حالی است که تجربه عملکرد مخازن در زلزله های گذشته ازجمله آنکوراژ، آلاسکا(۱۹۶۴) و ازمیت ترکیه(۱۹۹۹) نشان دهنده آسیب پذیری لرزهای قابل توجه مخازن استوانه ای فلزی و خصوصاً مخازن مهارنشده می باشد.
با توجه به آسیب پذیری مخازن دربرابر زلزله و اهمیت عملکرد ماسب مخازن در زمان وقوع و پس از زلزله، ارزیابی آسیب پذیری لرزه ایمخازن نگهداری مایعات در صنایع اهمیت بسزایی دارد. ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای تأسیسات صنعتی موجود مشتمل بر روشهایی متفاوت با روشهای طرح سازه های جدید است. این درحالی است که علیرغم اینکه آیین نامه ها و استاندارهای گوناگونی درزمینه طراحی تأسیسات صنعتی در برابر زلزله وجود دارد‌ در زمینه ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این تأسیسات مراجع زیادی در سترس نیست. روش عملی جهت برآورد کمی آسیب پذیری لرزه ای استفاده از توابعی است که میزان خسارت یا احتمال وقوع خسارت را برای هر سطح خطر مشخص نماید. به چنین توابعی اصطلاحا توابع عملکرد لرزه ای گفته می شود. روابط عملکرد لرزه ای انواع مختلفی دارند که یکی از آنها منحنی های شکنندگی لرزه ای می باشد. منحنی های شکنندگی از لحاظ نحوه توسعه خود به انواع قضاوتی، تجربی، تحلیلی و ترکیبی تقسیم بندی می شوند. هدف از این تحقیق ارائه منحنی های شکنندگی برای مخازن استوانه ای روزمینی فولادی نفت است. در این تحقیق منحنی های شکنندگی با استفاده از نتایج تحلیهای عددی تاریخچه زمانی تهیه شدند. برای این منظور مدل اجزاء محدود مخزن و مایع درون آن برایمخازن موجود در یکی از مجتمعهای پالایشگاهی ایران تهیه شد و تحلیلها با استفاده از شتابنگاشتهای ثبت شده در ده زلزله مختلف انجام گرددی. به منظور حصول اطمنیا از دقت مدلسازی و صحت نتایج خروجی تحلیلهای عددی مخازن آسیب دیده در یکی از زلزله های اخیر کشور مدلسازی شدند و تحت اثر شتابنگاشت زلزله مذکورتحلیل شدند و نتایج تحلیل عددی مخازن مورد بررسی با عملکرد واقعی ا«ها در زمان زلزله مقایسه شدند. به منظور درک بهتر از عوامل موثر برعملکرد لرزه ای مخزان و میزان تأثیر هر یک از آنها تحلیهای حساسیت سنجی بر روی مخازن انجام شد. به منظور درک بهتر از رفتار دینامیک مخازن استوانه ایروزمینی محتوری مایع و کنترل صحت و دقت مدلهای اجزاء محدود تهیه شده ازمیاشنات ارتعاش درجا برروی تعدادی از مخازن پالایشگاهی انتخاب شده انجام گرفت. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج خروجی تحلیهای عددی منحنی های شنندگی تحلیلی برای مخازن مختلف تهیه شد. علاوه بر روش تحلیل در این رساله منحنی های شکنندگی با استفاده از روش تجربی و نیز نتایج بررسی های عینی- تحلیل مبتنی بر روش ASCE تهیه شد و منحنی های حاصل با منحنی های موجود مورد مقایسخ قرارگرفتند. برای تهیه منحنی ها به روش تجربی از عملکرد مخزان در زلزله های اخیر ایران استفادهشد. نتایج این تحقیق به صورت منیحین های شکندگی مخازن برای حالات مختلف نسبت ارتفاع به قطر در صد محتویات درون مخزن ارائه شده اند. مقایسه منحنی های توسعه داده شده دراین تحقیق با منحنی های شکنندگی موجود نشان دهنده میزان تأثر قابل توجه دو پارامتر نسبت ارتفاع به قطر و درصد پرشدگی بر منحنی های شکنندگی مخازن می باشد. همچنین در این تحقیق نشان داده شد که توزیع نامناسب مخازن قرارگرفته در معرض یک تحریک ورودی مشخص، به پراکندگی قابل ملاحظه ای در نتایج می انجامد. این مسئله مشکلی است که در زمینه منحنی ها یشکنندگی تجربی موجود مخازن وجود دارد. علاوه بر این تلفیق مخازنی با شرایط تکیه گاهی متفاوت( مثلاً مخازن مهار شده و مهار نشده) با یکدیگر مسئله ای است که منجر به بروز خطا در منحنی های تجربی موجود می گردد. در خلال این تحقیق اثر انواع نقص هندسی و سیستماتیک بر تنش بحرانی کمانش پوسته مخازن بررسی شد و بر این مبنا اثر کیفیت اجرا بر منحنی های شکنندگی مربوط به کمانش پوسته در مخازن بررسی شد.

آرمین عظیمی نژاد

طراحی سازه های نامتقارن بتنی بر اساس آرایش مناسب مراکز جرم ، سختی و مقاومت

آسیب پذیری ساختمانهای نامتقارن بارها در زلزله های بزرگ آشکار شده است. اثرپیچش در این سازه ها سبب می گردد تا تغییر مکان بخشهای مختلف سازه متفاوت گشته و در بخشهای کناری سازه افزایش یابد. به منظور کنترل خسارتهای ناشی از زمین لرزه امروزه آیین نامه های لرزه ای به استفاده از روشهای طراحی براساس عملکرد گرایش پیدا کرده اند. در این روش طراحی سعی می گردد بر اساس سطوح احتمالاتی مختلف خطر، خسارات سازه ای و غیره سازه ای ایجاد شده در سازه در حد خاصی محدود گردد. برای طراحی سازه های نامتقارن بر اساس عملکرد نیازبه دستورات و روشهایی است که قادر به تخمین رفتار تقریبی سازه براساس مشخصات هندسی آن باشند. یکی از روشهای مناسب برای این منظور کنترل آرایش مراکزسختی و مقاومت در سازه می باشد. نحوه تاثیر آرایش مراکز بر پاسخ لرزه ای سازه ها در محدوده خطی و غیر خطی در چند دهه گذشته مورد توجه محققین قرار گرفته است اما با توجه به تاثیر پارامترهای متنوع در رفتار پیچشی سازه ها در محدوده غیر خطی و همچنین وابستگی شدیدآن به فرضیات اولیه سبب گردیده تا ابهامات موجود در این مسئله همچنان باقی باشند. از طرف دیگر روالهای طراحی فعلی سازه های نامتقارن بر اساس فرض مستقل بودن سختی المانهای باربر جانبی از مقاومت آنها شکل گرفته اند این در حالیست که در حجم قبل توجهی از المانهای سازه ای که امروزه در ساختمانها بکار می روند سختی المان تابع مقاومت آن بوده در نتیجه روالهای طراحی سازه می بایست بر این اساس تغییر یابد.
با توجه به محدودیتها و پیچیدگیهای ذاتی رفتار سازه های نامتقارن و به منظور رفع ابهامات ذکر شده ، بررسی های مجدد بر اساس رفتار غیر خطی واقعیتر المانها انجام گرفت. به این منظور ابتدا نحوه عملکرد آرایش مراکز در سازه های یک طبقه مورد توجه قرار گرفت. به منظور امکان مقایسه نحوه رفتار آرایشهای مراکز با توجه به راهکار ذکر شده جدید بر اساس مهندس زلزله بر اساس عملکرد، مدلسازی و خسارات سازه ها در محدوده متنوعی از تحریکات زمین در حوزه دور و نزدیک و با ترسیم منحنی های شکنندگی برای آرایشهای متنوع مراکز انجام گرفت. بر این اساس نوع رفتار و میزان توانایی مدلها در کنترل خسارات و پارامترهای پاسخ متنوع مورد ارزیابی قرار گرفتند و آرایشهای مناسب برای کنترل پاسخ سازه ها و بهبود عملکرد سازه پیشنهاد گردیدند. رفتار سازه های یک طبقه نامتقارن در هر دوجهت اصلی سازه نیز مورد بررسی قرار گرفت .در سازه های چند طبقه مراکز صلبیت ومقاومت به شکلی که در سازه های یک طبقه وجود دارد قابل تعریف نمی باشند در این سازه ها این مراکز علاوه بر مشخصات سازه تابع شکل و مقدار بارگذاری می باشد. از طرف دیگر وابستگی سختی سازه به مقاومت سبب می گردد تا تعاریف معمول مرکز صلبیت و یا مرکز برش بر اساس مشخصات کل سازه کارایی خود را تا حد زیادی در سیکلهای طراحی از دست بدهند. به همین منظور با تعریف جدیدی از مراکز سختی و مقاومت بر مبنای مرکز برش سعی گردید تا ضمن سادگی، محاسبه رفتار پیچشی سازه با دقت مناسبی تخمین زده شود.بر اساس مدلسازی سازه های متنوع چند طبقه با آرایشهای متفاوت مراکز سختی ومقاومت در طبقات یکسان نحوه کارکرد آرایش مراکز طبقات در کنترل پارامترهای پاسخ و خسارت مورد بررسی قرار گرفت و بر اساس آن راهکارهای تغییر آرایش مراکز تعریف شده در ارتفاع به منظور ارتقاء عملکرد سازه ارائه شدند.
در نهایت بر اساس راهکارهای ارائه شده و نتایج بدست آمده برای آرایش مناسب مراکز سختی و مقاومت در سازه ها روش طراحی ارائه شده تا با یک روال مشخص، مقاومت اعضاء باربر جانبی بشکل مناسب تعیین گردد ومحل مراکز در سازه ها کنترل گردند. بدین ترتیب نحوه تخصیص مقاومت به اعضا بشکلی برنامه ریزی می گردد که سازه مورد طراحی، عملکرد مناسب در مقابل بارهای لرزه ای و بویژه اثرات پیچشی داشته باشد.

محمد علی جعفری صحنه سرایی
مطالعه آزمایشگاهی رفتار لرزه ای ستونهای مرکب با بست افقی

ستونهای مرکب با بست افقی در اغلب ساختمانهای با سازه فولادی در کشور مورد استفاده قرار میگیرند. از آنجا که این ستونها در سازه های مقاوم در برابر زلزله بر خلاف فرض آئین نامه های موجود، به هنگام زلزله تحت لنگرهای خمشی حول محور توخالی خود قرار میگیرند و همچنین مشاهده رفتار سازه های دارای این ستونها در زلزله های گذشته، انتظار وقوع مودهای شکست و رفتار متفاوتی در ستونهای مرکب نسبت به ستونهای توپر وجود دارد. از اینرو، شناخت رفتار لرزه ای و مودهای شکست ستونهای مرکب و میزان شکل پذیری آنها، تحت زلزله برای طراحی سازه های جدید یا بهسازی لرزه ای سازه های موجود دارای این ستونها، مورد نیاز میباشد. پایان نامه حاضر از دو بخش عمده تشکیل شده که در بخش نخست، رفتار ستونهای مرکب تحت بار محوری (رفتار کمانشی) و در بخش دوم رفتار لرزه ای آنها مورد مطالعه قرار گرفته است.
بخش اول تحقیق حاضر به رفتار کمانشی ستونهای مرکب پرداخته است. در رابطه مورد استفاده برای محاسبه ظرفیت فشاری ستونها در مبحث دهم مقررات ملی ساختمانی ایران (که مقتبس از آئین نامه AISC-ASD میباشد) ، اثر نقص هندسی اولیه بر ظرفیت فشاری ستون ، مستقیما لحاظ نشده و با این فرض که حداکثر میزان نقص اولیه از مقدار معینی تجاوز نکند ، در ضریب اطمینان مستتر شده است. با توجه به ساخت ستونهای مرکب در کارگاههای ساختمانی و انجام عملیات ساخت (نظیر برشکاری ، جوشکاری و …) و امکان ایجاد نقصهای هندسی خارج از محدوده مفروضات آئین نامه ها ، لازم است که ظرفیت فشاری این ستونها با استفاده از روشهایی که اثر نقص هندسی در آنها بطور مستقیم لحاظ شده و صحت و اعتبار این روشها نیز با استفاده از روشهای قابل اعتماد، (مانند آزمایش) مورد تایید قرار گرفته، برآورد گردد. جهت ارزیابی اعتبار روشهای تحلیلی (و همچنین روابط آئین نامه ای) محاسبه ظرفیت فشاری ستونها، میبایست نتایج حاصل از آنها با نتایج حاصل از آزمایش برای ستونهایی که میزان نقص هندسی آنها دقیقا تعیین شده، مقایسه گردد که در اولین بخش از پایان نامه، به این موضوع پرداخته شده است. بدین منظور، نمونه هایی از ستونهای مرکب با بست افقی با استفاده از پروفیلهای ناودانی ساخته شده و در دستگاه بارگذاری محوری ROEL AMSLER ، تا حد رسیدن به ظرفیت فشاری خود، تحت بارگذاری فشاری قرار گرفته اند. سپس ظرفیت فشاری هر نمونه یکبار با استفاده از رابطه آیرتن-پری و یکبار نیز با استفاده از منحنیهای ظرفیت نهایی ستون (که در هر دو روش اثر نقص اولیه مستقیما در نظر گرفته میشود) محاسبه شده و با مقادیر حاصل از آزمایش مقایسه شده و میزان اعتبار این دو روش ، ارزیابی شده است.
در بخش دوم، با استفاده از آزمایشهای چرخه ای تحت بار محوری ثابت و بار جانبی چرخه ای بصورت کنترل شده با تغییرمکان، رفتار چرخه ای ستون مرکب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این آزمایشها، شامل منحنیهای چرخه ای نیرو-تغییرمکان جانبی ستون، منحنیهای رفتاری ستون (جهت استفاده در تحلیلهای استاتیکی غیرخطی)، مشاهده حالات شکست ستون تحت بار جانبی چرخه ای و بررسی عوامل مختلف موثر در رفتار چرخه ای (و شکل پذیری) ستون میباشد. با استفاده از منحنیهای چرخه ای، رفتار کیفی ستون از قبیل افت مقاومت و سختی، جذب انرژی و … قابل مشاهده است. همچنین منحنیهای رفتاری نیز با استفاده از منحنیهای چرخه ای تهیه میشوند. نتایج بدست آمده از آزمایشها بطور کلی نشان دهنده شکل پذیری پایین و رفتارچرخه ای نامطلوب ستونهای مرکب میباشد.
در نهایت رفتار چرخه ای نمونه های ستون مرکب با استفاده از تحلیل اجزاء محدود غیر خطی نیز مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیلها، از مدل پلاستیک با لحاظ تغیییرشکلها و کرنشهای بزرگ برای مصالح استفاده شد. نتایج تحلیلها از نظر حالت شکست و شکل منحنیهای چرخه ای تطابق مناسبی با نتایج آزمایشها دارند. در حالاتیکه خرابی ستون بصورت تسلیم بستهای افقی باشد (حالت بست ضعیف) شکل پذیری ستون افزایش می یابد اما از ظرفیت محوری آن کاسته میشود. همچنین وجود ورق در انتهای ستون، حالت شکست و شکل پذیری آنرا تغییر نمیدهد.
نتایج و دستاوردهای شاخص این تحقیق بطور خلاصه عبارتند از:
۱- روش اصلاح شده Southwell برای تعیین تجربی بار بحرانی ستونهای مرکب ارائه گردیده است.
۲- در صورت مشخص بودن مقادیر بار بحرانی و نقص هندسی ستونهای مرکب،کران پایین بار کمانشی آنها با متوسط خطای ۱۲ درصد با استفاده از رابطه Ayrton-Perry قابل محاسبه است.
۳- حالت شکست ستونهای مرکب طراحی شده بر اساس آئین نامه موجود، تحت ترکیب بار محوری و جانبی چرخه ای بصورت کمانش موضعی ستونکها و کمانش موضعی در اجزاء ستونکها (بال و جان) میباشد.
۴- مقدار نسبت ظرفیت شکل پذیری ستونهای مرکب بطور میانگین برای نیروی محوری کم در حدود ۳٫۲ و برای نیروهای محوری متوسط و زیاد در حدود ۲٫۲ و با انحراف استاندارد برابر ۰٫۵ میباشد که مقادیر بسیار پایینی میباشند.
۵- منحنیهای رفتاری ستونهای مرکب تحت بار جانبی (در حضور نیروی محوری ثابت در سطوح مختلف) ارائه گردیده اند.
۶- منحنیهای رفتاری ستونهای مرکب در تمام حالات از نوع دوم (نیمه شکل پذیر طبق تقسیم بندی ارائه شده در FEMA356) میباشند. بر این اساس توصیه میشود که در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود، منحنیهای رفتاری مجزا برای ستونهای مرکب ارائه گردد.
۷- با توجه به حالت شکست ستون (کمانش موضعی اجزاء) تحت بار جانبی، از آنجا که تغییر در مشخصات هندسی ستونها (فواصل پروفیلها و بستها) حالت شکست را تغییر نمیدهد، تاثیر قابل توجهی نیز در مقدار شکل پذیری ستون ندارد.
۸- توصیه میشود که در آئین نامه های ساختمانی، استفاده از این نوع ستونها با محدودیتهای جدی تری همراه شده و از این نوع ستونها در قابهای خمشی و سازه های واقع در نواحی با لرزه خیزی بالا استفاده نشود.

وحید شریف

شواهد تاریخی زلزله ها گذشته نشان داده است که حجم عمده ای از خسارات ناشی از این زلزله ها ناشی از آسیب های وارده به اجزای غیرسازه ای
مهم از جمله تجهیزات بیمارستانی ، آبرسانی، و نیروگاهی بوده است ، لذا اتخاذ تدابیری جهت حفظ بیشتر سلامت این تجهیزات ضروری به نظر می رسد.

متأسفانه علیرغم پیشرفت در تعریف شاخص خسارت اجزاء سازه ای با استفاده از معیارهایی مانند جابجایی نسبی ، در مورد تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تعریف دقیق و مشخصی از خسارت در دست نیست. یک نوع از تجهیزات صنعتی و اجزاء غیرسازه ای تجهیزاتی مانند کامپیوترها، ترانسفورماتورهای برق، تابلوهای برق و … هستند که عملاً به علت نوع طراحی دارای صلبیت بسیار بوده و دارای شکل پذیری و انعطاف پذیری نیستند. در گاهی از اوقات این تجهیزات بصورت آزاد (Free-Standing) بر روی بسترهای تعیین شده که غالباً صلب می‌باشد (اعم از سطح یک میز مطالعه و یا بستر بتن ریزی شده و یا سقف صلب) قرار گرفته اند. واژگونی بسیاری از این نوع تجهیزات و یا حتی لغزش آنها از جایگاه اولیه خود باعث بروز خسارت جبران ناپذیری به صاحبان صنایع و سازه های حیاتی شده است. در بررسی رفتار دینامیکی این گونه تجهیزات استفاده از مدل بلوک صلب از سال ۱۹۶۳ با مطالعات Housner آغاز شده و تاکنون ده ها مقاله در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است و مطالعات همچنان در این مبحث ادامه دارد.
شاید بتوان اذعان نمود رفتار دینامیکی غیرخطی هندسی و آشوبناک(chaotic) بلوک صلب باعث عدم توفیق در پیش بینی مناسب پاسخ و همچنین تخمین خسارت وارد بر آنها شده است. مقالات فراوان علمی که در راستای شناخت بهتر پاسخ این نوع سیستمهای دینامیکی تاکنون به چاپ رسیده است نشان دهنده نیاز به تحقیقات بیشتر در این خصوص می باشد. از جمله رفتارهای خاص بلوک صلب به عنوان یک سیستم آشوبناک می توان به حساسیت زیاد آن به تغییر در شرایط مرزی اشاره داشت. با دقت در این نکته که در مواردی به واسطه تأمین برق، آب و یا حتی به واسطه استراتژی های مقاوم سازی این تجهیزات به یکدیگر و یا گاهی به یک سازه نگهدارنده متصل شده اند و این اتصال به واسطه تغییر در شرایط مرزی می تواند منشا رفتارهای متفاوت از آنچه از یک تجهیز آزاد انتظار می رود باشد، مطالعه این اثرات اندرکنشی ضروری به نظر می رسد .
در این تحقیق با توجه به این مطلب ، اثرات اندرکنشی بین دو تجهیز (دو بلوک صلب) به یکدیگر متصل و همچنین اثرات بسته شدن یک تجهیز (یک بلوک صلب) به سازه نگهدارنده در پاسخ دینامیکی تجهیز (و یا تجهیزات) مورد بررسی قرار گرفته است. تجهیزات مورد بررسی در این تحقیق آن دسته از تجهیزاتی هستند که دارای قابلیت بلندشدگی از بستر بوده و از نظر رفتاری می‌توانند صلب تصور گردند.
این تحقیق در ۶ فصل تدوین شده است: در فصل اول مروری مختصر بر تجربیات زلزله های گذشته در خصوص آسیب های وارده به تجهیزات غیرسازه ای و صنعتی و مطالعات گذشته در مورد رفتار دینامیکی بلوک صلب ارائه شده است. دراین فصل همچنین دیدگاه آیین نامه های کنونی در مورد تجهیزات غیرسازه ای و لزوم در نظر گرفتن ملاحظات اندرکنشی با توجه به زلزله های گذشته و خلاهای موجود دراین آیین نامه ها بیان گردیده است. در ادامه این فصل از تحقیق روش انجام کار و فرضیات مدلسازی ، ضوابط و اصطلاحات قراردادی و وجه تمایز این تحقیق با تحقیقات گذشته معرفی شده است. در فصل دوم از این تحقیق معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم یک بلوک مهار شده و در ادامه دو بلوک صلب بسته شده به یکدیگر ارائه شده و روند تحلیل عددی جهت حل معادلات دینامیکی مطرح شده ، بیان گردیده است.
با توجه به آنکه نتایج آزمایشگاهی رسمی و مورد قبول در خصوص رفتار دینامیکی بلوک صلب تحت زلزله وجود نداشت که مبنای کنترل نتایج خروجی برنامه کامپیوتری گردد از چهار معیار کنترل در این خصوص استفاده گردیده است. اولین معیار که لازمه کلیه تحلیلهای غیرخطی است معیار پایداری و یا Convergence می‌باشد. در فصل سوم در ادامه نتایج برنامه کامپیوتری (حل عددی) در سه حالت خاص :المان رابط دارای سختی و میرایی صفر باشد ، یکی از بلوک ها دارای عرض زیاد ‌باشد (مسأله تبدیل به حالت یک بلوک بسته شده به دیوار می‌گردد) و در نهایت دو بلوک بسته شده به یکدیگر زمانی که میرایی المان رابط صفر در نظر گرفته شود ، کنترل گردیده است.
در فصل چهارم با انجام تحلیلهای حساسیت ، حداکثر چرخش بلوکها و شاخص خسارت نسبت به تغییر در زلزله های ورودی ، خصوصیات المان رابط و جرم بلوکها مورد بررسی قرار گرفته است و نهایتا مطالعات آماری و منحنی های آسیب پذیری برای حالتهای مختلف ترسیم شده و مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل پنجم خلاصه نتایج این تحقیق و در نهایت عناوین تحقیقاتی در ادامه این تحقیق معرفی شده است.
در پیوست ۱ روش بدست آوردن معادلات تعادل دینامیکی یک بلوک صلب از طریق مفاهیم دینامیک برداری و در پیوست ۲ این تحقیق چالشهای پیش رو در مدلسازی المان رابط و حل معادلات دینامیکی مدلهای مورد بررسی معرفی شده است.