عناوین پایان‌نامه و سمینارهای کارشناسی ارشد
رشته مهندسی عمران – مهندسی زلزله

دوره یازدهم سال تحصیلی ۱۳۸۴-۱۳۸۳

مهدی ادیبی
طراحی لرزه ای مخازن فولادی هوایی براساس عملکرد

مخازن هوایی آب از جمله تاسیسات مهم شهری و روستایی هستند که برای تامین فشار مورد نیاز شبکه آبرسانی و همچنین برآورده کردن نیاز آب مصرفی کاربرد بسیاری دارند و نباید کاربری خود را پس از زلزله های بزرگ از دست دهند و برای فراهم ساختن نیازهای آبرسانی و آتش نشانی آماده بهره برداری باشند. همچنین مخازن هوایی در تاسیسات صنعتی و پایگاههای نظامی کاربرد فراوانی دارند.
در دهه اخیر روش طراحی بر اساس عملکرد کم کم در مورد سازه های مختلف توسعه پیدا نموده و بر اساس آن آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه ها تهیه و ارائه می گردد. از امتیازات برجسته این روش ، می توان به کنترل بیشتر بر عملکرد سازه در زمان زلزله و نیز استفاده از ظرفیت خمیری اجزای سازه در عملکرد آنها را نام برد. با توجه به اهمیت این روش در طراحی لرزه ای و نیز اهمیت زیادی که مخازن هوایی به عنوان عضوی از شریانهای حیاتی از نظر فنی دارا می باشد، لزوم توسعه و استفاده از این روش در طراحی این مخازن مورد نیاز می باشد.
در این پایان نامه با تکیه بر مطالعه موردی تعدادی از مخازن موجود در منطقه عمومی زلزله ۱۳۸۵ سیلاخور (بروجرد) به بررسی رفتار و مقایسه استفاده از روش مبتنی بر عملکرد و روش مبتنی بر تنش مجاز در طراحی و نیز کنترل کفایت آنها در طراحی سازه برای نیروهای زلزله پرداخته می شود. تا از این طریق برخی از مشکلات موجود در استفاده از روشهای طراحی مبتنی بر تنش مجاز بیشتر مشخص شود. البته در استفاده از روش مبتنی بر عملکرد در طراحی مخازن هوایی نیز مشکلات زیادی وجود دارد که از جمله آن می‌توان نبود روش قابل قبول مرسومی برای انجام آنالیز لرزه‌ای غیرخطی خود سازه مخزن و مشکلات موجود برای در نظر گرفتن اثرات اندرکنشی مابین مایع و مخزن و سازه نگهدارنده آنرا نام برد. همچنین با توجه به رفتار غیر خطی سازه نگهدارنده مخازن ، ضرایب رفتار آنها را محاسبه کرده و مقایسه ای بین ضریب رفتارهای به کار رفته درآئین نامه های موجود و مقادیری که از مقایسه رفتارهای غیر خطی و خطی آنها تحت یک زلزله واقعی (زلزله ۱۱/۱/۸۵ سیلاخور) حاصل می شود ، صورت می‌گیرد. همچنین در این مخازن به مقایسه حالاتی که تکیه گاه آنها مفصلی و یا گیردار در نظر گرفته شود پرداخته شده و اثر شرایط تکیه گاهی در میزان تلاشهای ایجاد شده در اعضا سنجیده گردیده است.
در کنار مطالعه میدانی صورت گرفته ، ارزیابی و مقایسه‌ای نیز از سطح نیروهای طراحی لرزه ای به دست آمده و ضرایب رفتار استفاده شده برای مخازن هوایی و ساختمانهای معمولی با استفاده از آئین نامه‌های مختلف مبتنی بر روشهای نیرویی صورت گرفته است.
همچنین در کنار مرور مدهای گسیختگی این مخازن و ایرادات به وجود آمده در آنها تحت اثر زلزله های به وقوع پیوسته ، تمرکز بیشتری بر روی رفتار لرزه ای قابهای مهاربندی شده فولادی به عنوان سیستمی که تقریبا در اکثر سازه های نگهدارنده مخازن هوایی از آن استفاده می شود ، صورت گرفته است. چگونگی رفتار مایع درون این مخازن و نحوه محاسبه نیروهای ناشی از اثرات لمبر زدن آن نیز به صورت خلاصه به شکل روابطی ارائه گردیده است.

عادل تابناک
مقایسه عملکرد سازه های بتنی با دیوار برشی طراحی شده براساس تغییرمکان و براساس نیرو با استفاده از مدلهای سه بعدی

روشهای طراحی براساس تغییرمکان، از آخرین ابزارها جهت طراحی لرزه ای سازه ها براساس عملکرد می‌باشد. در ۱۵ سال اخیر، محققان مختلفی، روشهایی جهت طراحی براساس تغییرمکان ارائه نموده‌اند که از مهمترین آنها، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان می‌باشد که توسط پریستلی و همکاران معرفی و توسعه داده شده است. در این روش طراحی، سعی بر آن است تا به جای اینکه سازه محدود شود، برای رسیدن به یک هدف عملکردی تحت یک شدت لرزه‌ای معین طراحی شود. در این روش طراحی، مقاومت مورد نیاز در محل مفاصل پلاستیک مشخص شده، جهت رسیدن به اهداف عملکردی که بصورت تغییرمکان هدف تعریف می‌شود، محاسبه می‌گردد. سپس با استفاده از روش طراحی ظرفیت ، اطمینان حاصل می‌شود که مفاصل پلاستیک فقط در محلهای موردنظر بوجود می‌آید و مودهای تغییرشکل غیرارتجاعی تشکیل نمی‌شود.
در سال ۲۰۰۶، روش طراحی مستقیم براساس تغییرمکان، توسط سالیوان و پریستلی برای سازه‌های بتنی دارای دیواربرشی (سازه‌های قاب-دیوار) توسعه داده شد. برای توسعه روش دو کار صورت گرفته است. اول ارائه رابطه‌ای برای جابجایی سازه‌های قاب-دیوار در پاسخ بیشینه جهت فراهم شدن امکان محاسبه خصوصیات سازه یکدرجه آزاد معادل و دوم ارائه رابطه‌ای برای شکل‌پذیری یا میرایی ویسکوز معادل سیستم یکدرجه آزاد که اندرکنش قاب-دیوار را منظور نماید. از مهمترین خصوصیات روش ارائه‌شده، منظورنمودن اندرکنش قاب-دیوار است
برای بررسی روش طراحی مستقیم بر اساس تغییرمکان و مقایسه آن با روشهای نیرویی (ویرایش سوم استاندارد ۲۸۰۰)، یک سازه بتنی با دیوار برشی سه‌بعدی با ابعاد ۲۴*۴۰ متر مدنظر قرار گرفت که در هر دو راستا دارای دهانه‌های ۸ متری بوده و ارتفاع طبقات آن ۵/۳ متر می‌باشد. سقف طبقات، دال با ضخامت ۱۵ سانتیمترمربع، بار زنده طبقات ۲۰۰ کیلوگرم بر مترمربع و درصد مشارکت بار زنده در بار لرزه‌ای ۲۰% فرض گردیده است.
در این پایان‌نامه، طراحی سازه‌ها بر مبنای طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) انجام شده و برای ارزیابی از رکوردهای مصنوعی استفاده گردیده است که منطبق بر طیف طرح می‌باشد. در این مطالعه شتاب بیشینه زمین برابر با g35/0، نوع خاک ۳، ضریب اهمیت ۱ در نظر گرفته شده است. در تحلیلهای تاریخچه زمانی غیرخطی، مقاومت بتن هسته با استفاده از روابط مندر و همکاران (۱۹۸۸) محاسبه گردید.
برای تولید زلزله‌های مصنوعی منطبق بر طیف، از روش تبدیل موجک استفاده شده است. در این روش از شتابنگاشت‌های واقعی ثبت شده در زلزله‌های گذشته، جهت تولید شتابنگاشت‌های مصنوعی استفاده می‌شود. شتاب‌نگاشتهای واقعی که برای تولید این رکوردها استفاده گردیده‌اند، از شتاب‌نگاشت‌های پایگاه اطلاعات جنبش قوی زمین دانشگاه برکلی، که نوع خاک ایستگاه ثبت آنها طبق طبقه‌بندی USGS، از نوعC با سرعت موج برشی بین ۱۸۰ تا ۳۶۰ متر بر ثانیه (معادل خاک نوع ۳ استاندارد ۲۸۰۰ ایران) می‌باشد، انتخاب شده است.
در بررسی روش طراحی براساس نیرو مطابق استاندارد ۲۸۰۰، برای مقایسه نمودن پاسخ سازه به رکوردهای مصنوعی و واقعی، ۷ زوج شتاب‌نگاشت واقعی مطابق جدول (۳-۱) انتخاب شده و برطبق بندهای (۲-۴-۱-۴) و (۲-۴-۳-۱) استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) مقیاس گردیده است. مقایسه نتایج میانگین تغییرمکانهای بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای غیرخطی نشان می‌دهد که روش DDBD نسبت به روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، به نحو بهتری تغییرمکانهای واقعی سازه در محدوده غیرارتجاعی را برآورد می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD برخلاف روش نیرویی استاندارد ۲۸۰۰، حد شاخص تغییرمکان نسبی را ارضا نموده و در واقع سطح ایمنی جانی را تامین می‌نماید در حالیکه روش نیرویی، علاوه بر اختلاف زیاد مقادیر شاخص تغییرمکان نسبی طراحی و آنچه در تحلیلها بدست آمده است، سطح ایمنی جانی را تامین نمی‌نماید.
هرچند هر دو روش، پروفیل برش طبقات را به نحو مناسبی برآورد می‌کنند، اما نتایج نشان می‌دهد که روش DDBD توانسته است ایجاد مکانیسم موردنظر خود یعنی تسلیم‌شدن تیرها، پایه ستونهای طبقه اول و پایه دیوارها را تامین سازد در حالیکه در روش نیرویی چنین به نظر نمی‌رسد.
مقادیر میانگین برش پایه بیشینه ثبت‌شده در تحلیلهای تاریخچه‌زمانی غیرخطی به مقادیر طراحی نزدیک است با این تفاوت که در روش استاندارد ۲۸۰۰، مقادیر ثبت‌شده در تحلیلها تا ۱۰% بیشتر از مقادیر طراحی است اما در روش DDBD، مقادیر ثبت‌شده با حاشیه امنیت مناسبی، کمتر از مقادیر طراحی است.

اسماعیل ایزدی
مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی تأثیر مواد پرکننده هایپرفوم بر رفتارمیراگر فلزی آکاردئونی

در طول چند دهه اخیر تحقیقات بسیاری مرتبط با قطعات مستهلک کننده انرژی خصوصاً میراگرهای فلزی هیسترزیس صورت گرفته و نمونه های متنوع از آن با قابلیتهای مختلف توسعه یافته است. ایده استفاده از کمانش سیستمهای جدارنازک لوله ای در سالیان اخیر نظر محققان را بخود جلب نموده و منجر به توسعه میراگر فلزی آکاردئونی (AMD) گردیده است[۲۲].
استفاده از لوله های جدارنازک آکاردئونی بعنوان یک میراگر فلزی هیسترزیس اولین بار بوسیله معتمدی-ناطقی الهی در سال ۲۰۰۴ پیشنهاد و مشخصه های هندسی و پارامترهای معمول مربوط به آن تعریف گردیده است. در این میراگر که در بادبندهای چورن و در محل اتصال بادبند با تیر نصب می گردد از لوله جدارنازک موجدار به منظور تحریک الگوی کمانش آکاردئونی و افزایش میزان جذب انرژی استفاده گردیده است.
استفاده از مواد پرکننده در سیستمهای جاذب انرژی ضربه مانند سیستمهای جدارنازک لوله ای بمنظور تثبیت و بهبود رفتار این سیستمها یک راهکار اثبات شده بشمار می رود. این مطالعات تنها تحت بارگذاری ضربه صورت پذیرفته است و استفاده از مواد پرکننده در سیستمهای جاذب انرژی تحت بارگذاری محوری رفت و برگشت خاص میراگرهای سازه ای تاکنون مورد مطالعه قرار نگرفته است.
در این تحقیق میراگر فلزی آکاردئونی پر شده (FAMD) با الگوهای هندسی و پارامترهای پر شوندگی مختلف معرفی گردیده است و به کمک مدلسازی تحلیلی بوسیله نرم افزار اجزاء محدود Abaqus و همچنین انجام تست آزمایشگاهی بر روی میراگر فلزی آکاردئونی در دو حالت توخالی و پر شده با مواد پرکننده، رفتار میراگر تحت بارگذاری محوری سیکلیک مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا به کمک مطالعات تحلیلی مقدماتی المان محدود، مشخصات تقریبی پلیمر پرکننده مؤثر تعیین و سپس نمونه های میراگر آکاردئونی توخالی و همچنین پر شده با یک فوم پلیمری خاص در دو فاز تستهای مقدماتی و اصلی، با استفاده از جک هیدرولیکی کشش و فشار مورد آزمایش قرار گرفته است. در ادامه تأثیرات پرشوندگی میراگر بوسیله این فوم پلیمری بر برخی از شاخصه های مهم میراگر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعات نشان می دهد با استفاده از ماده پرکننده متناسب بلحاظ نوع، الگوی هندسی پرشوندگی و همچنین میزان سختی ماده پرکننده می توان از مود کمانشی مخرب تمرکز تغییر شکل در پلیسه های آکاردئونی جلوگیری نموده و بدین ترتیب مقاومت خستگی کم چرخه یا به تعبیری تعداد سیکلهای قابل تحمل توسط میراگر را بهبود بخشید. جدایش فوم از جداره آکاردئونی بدلیل ایجاد تمرکز تنش و نیروهای تماسی که منجر به بروز مود کمانش الماسی در لوله های جدار نازک آکاردئونی می گردند نیز یک عامل تعیین کننده در بروز شکست میراگر می باشد و البته این احتمال جدایش برای نمونه های با الگوی تمام پر کمتر است. ضمن اینکه آثار اندرکنش بین فوم و جداره آکاردئونی در افزایش میزان جذب انرژی، افزایش ظرفیت پلاستیک سیستم خصوصاً برای نمونه های جدار نازک آکاردئونی با ظرفیت باربری پائین، چشمگیر می باشد.

شیما طاهری
توزیع نیروی برش پایه در سازه های جداسازی شده لرزه ای

روش جداسازی پایه سازه ها، به عنوان یک روش کنترل غیرفعال پاسخ سازه ها در برابر زلزله ایده ای تقریباً قدیمی است که حتی در بناهای تاریخی ایران و چین و بعضی از بناهای سنتی شمال کشور نیز مشاهده شده است .به دنبال پیشرفت های فناوری و مطالعات انجام شده و به دلیل علاقه روزافزون برای استفاده از این سیستم به منظور کاهش صدمات ناشی از زمین لرزه‌ها، از اواسط دهه ۸۵ میلادی آیین نامه های کشورهای مختلف نیز شروع به ارائه ضوابط و توصیه هایی به منظور تحلیل و طراحی سازه های جداسازی شده نمودند. یکی از این آیین نامه‌ها، آیین نامه UBC است که به عنوان پراستفاده ترین آیین نامه به منظور طراحی سازه ها در برابر زمین لرزه در امریکا در ویرایش های مختلف خود ضوابطی را بدین منظور ارائه نموده است.
در این مطالعه به منظور ارزیابی ضابطه توزیع بار طراحی سازه های جداسازی شده در آخرین نسخه از این آیین نامه که در سال ۱۹۹۷ ارائه گردید و تاثیر مدلهای خطی و هیسترسیس جداسازها بر رفتار سازه، قاب هایی ۴ و ۸ طبقه با سیستم های جداگر خطی و غیرخطی (هیسترسیس) مد نظر قرار گرفتند. مدل های مذکور توسط روش استا تیکی معادل با سه توزیع بار مختلف مثلثی پیشنهادی آیین نامه، توزیع بار یکنواخت و توزیع بار ذوزنقه ای طراحی شده و سپس تحت شتاب نگاشتهای زلزله های السنترو، نورثریج (سیلمار) و سانتا مونیکا، تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی شدند. در طراحی مقاطع سعی شده است که نسبت تنش بین ۹۵ تا ۱۰۰ درصد حفظ شود. نتایج مورد بررسی در این تحلیل ها که شامل برش پایه، برش طبقات، نیروی طبقات، تغییر مکان کف ها، تغییر شکل نسبی طبقات برای ارزیابی رفتار واقعی این سازه‌ها بکار برده شدند.در مرحله بعدی به منظور بررسی عملکرد سازه های مذکور تحت زلزله طراحی پیشنهادی آیین نامه، نقاط عملکرد این سازه ها با استفاده از تحلیل فزاینده خطی (Pushover) بدست آمده و پاسخ سازه ها در نقاط عملکردی خود مورد بررسی قرار گرفتند.
با توجه بررسی انجام شده در این مطالعه نتیجه شده است که بطور کلی توزیع نیرو از روندی هلالی شکل در روسازه با سیستم جداگر هیسترسیس تبعیت می کند. اما مقدار نیرو در طبقه بالایی، هنگامیکه روسازه با بار مثلثی طراحی می شود، بیشتر از زمانی است که بار یکنواخت و ذوزنقه ای برای طراحی استفاده می گردد. در صورت تمایل به ساده سازی، نحوه توزیع نیرو درروسازه با جداگرهای خطی و هیسترسیس ، توزیع ذوزنقه ای شکل و نه مثلثی شکل می باشد.
تغییر مکان جداسازها نسبت به زمانیکه رفتار خطی دارند به مراتب بیشتر از زمانی است که رفتار هیسترسیس دارند، اما در هر حالت تفاوت تغییر مکان برای روسازه برای هر سه نوع توزیع بار طراحی، کم می باشد. در اکثر موارد، تغییر مکان نسبی طبقات مربوط به سیستم جداساز هیسترسیس کمتر از مقادیر مشابه برای سیستم جداساز خطی می باشد. در جداگرهای خطی تغییر مکان نسبی بام در رو سازه با توزیع مثلثی کمترین مقدار می شود. این در حالیست که در روسازه با جداساز هیسترسیس، تغییر مکان نسبی طبقات از روند منظمی پیروی نمی کند. در برخی حالات این مقدار برای بام روسازه با بار مثلثی طراحی، بیشتر می گردد که این امر با توجه به توصیه طراحی بار مثلثی آیین نامه که منجر به قوی تر شدن مقاطع بالای روسازه می گردد، مورد انتظار نیست.
رو سازه طراحی شده با توزیع بار مثلثی، شتاب بام بیشتری نسبت به روسازه با بار طراحی یکنواخت و ذوزنقه ای تجربه می کند .
اگرچه با توجه به توصیه طراحی توزیع بار مثلثی، انتظار عملکرد بهتری در طبقات بالاتر روسازه می رود، نشان داده می شود که استفاده از توزیع مثلثی همواره منجر به بهبود عملکرد طبقات بالایی رو سازه نمی گردد. بطور کلی با توجه به مطالعات انجام شده می توان نتیجه گرفت که تفاوت قابل ملاحظه ای در نحوه توزیع نیرو دربین روسازه ها با سه نوع مختلف توزیع بار طراحی، بویژه در سازه با سیستم جداساز خطی مشاهده نمی گردد.
روند توزیع برش در روسازه با سیستم جداساز هیسترسیس دارای یک برآمدگی می باشد. مقدار برش پایه در صورت استفاده از سیستم های هیسترسیس درمقایسه با سیستم های جداساز خطی کمتر می باشد.
همانطور که گفته شد روسازه ها با مدل های خطی و هیسترسیس جداگرها تحت سه شتاب نگاشت نامبرده قرار گرفتند و سپسس توزیع برش پایه، شتاب و تغییر مکان طبقات در آنها بررسی شد. حال این سوال مطرح می‌گردد که عملکرد سازه برای زلزله طراحی منطبق بر طیف طرح آیین نامه چگونه می باشد. بدین منظور از آنالیز استاتیکی غیرخطی استفاده شد تا نقطه عملکرد سازه ها در زلزله طراحی بدست آید و سپس پاسخ هر طبقه در نقطه عملکرد بدست می‌آید.
نوع و الگوی مفاصل پلاستیک در روسازه براساس دستورالعمل FEMA-273,356 با توجه به هندسه مقطع و نیروهای اعمال شده، تعیین می‌شود. نتایج حاصل از تحلیل Pushover نشان می دهند که برش پایه پیشنهادی آیین نامه در صورت استفاده از سیستم جداساز هیسترسیس محافظه کارانه بوده و در صورت استفاده از سیستم جداسازخطی دارای درجه محافظه کاری کمتر و برای روسازه چهار طبقه از دقت مطلوبی برخوردار می باشدکه این نتیجه تاییدی دیگر بر نتایج بدست آمده از تحلیل دینامیکی غیرخطی سیستم های مورد نظر بود. زیرا سیستم جداساز دوخطی باعث کاهش در مقدار برش پایه می گردد و چون کلیه روسازه ها در محدوده قابلیت استفاده بی وقفه باقی می مانند،با تقسیم نمودن نیروهای بدست آمده در نقطه عملکرد بر R پیشنهادی توسط آیین نامه ، نیروهای پیشنهادی توسط آیین نامه حاصل می شود، زیرا این نیروها از تامین سطح خطر و سطح عملکرد مورد نیاز آیین نامه و ظرفیت سازه بدست آمده اند.
با توجه به تمامی موارد مورد بررسی و توجه به این نکته که روسازه های فوق در تمامی حالات مورد بررسی در محدوده قابلیت استفاده بی وقفه بوده اند و با توجه به اینکه وزن سازه هنگامیکه از توزیع ذوزنقه ای شکل استفاده می گردد به نسبتی که از توزیع مثلثی شکل برای طراحی استفاده می گردد کاهش می یابد، بدین صورت که در طبقات بالایی مقاطعی سبکتر جایگزین مقاطع سنگین تر می گردد، به نظر می رسد استفاده از توزیع بار ذوزنقه ای شکل توزیع بار مناسب تری برای سازه های مورد بررسی باشد. اگرچه تفاوت در کاهش وزن در روسازه های مورد بررسی، کم می باشد، اما در مقیاس کلی اگر بصورت جامع بنگریم، هم اکنون در ژاپن، آمریکا، اروپا و بویژه در ایتالیا و نیوزلند روند استفاده از جداسازی برای طراحی لرزه ای به صورت فعالی پیگیری می شود. با افزایش ساخت ساختمان های جداسازی شده در مناطق لرزه خیز جهان، این کاهش در وزن هر چند اندک، می تواند موثر و باعث کاهش در هزینه گردد.

سریرا معترف
بررسی احتمالاتی تأثیر پارامتر نسبت مقاومت ستون به تیر بر عملکرد لرزه ای قابهای بتنی

آیین نامه های طرح لرزه ای مدرن ضروری می دانند که سازه بگونه ای طرح گردد که مجموع مقاومت خمشی ستونهای متصل به یک گره اتصال از مجموع مقاومت خمشی تیرهای متصله بیشتر باشد تا از وقوع مکانیزمی با عنوان مکانیزم طبقه اجتناب گردد. در این مکانیزم خرابی به علت متمرکز شدن رفتار غیر خطی سازه و مواضع جذب انرژی در تعداد محدودی از اعضاء، نیاز به شکل پذیری عضو به مقدار قابل توجهی افزایش یافته که در بسیاری از مواقع با جزئیات اجرایی متعارف قابل حصول نمی باشد. این امر تا کنون منجر به خرابی بسیاری از سازه ها در زلزله های گذشته شده است. آیین نامه های مختلف نسبتهای مختلفی را برای مقاومت ستون به تیر پیشنهاد نموده اند که با یکدیگر تا حدودی متفاوتند. این امر ناشی از تعدد پارامترهای مؤثر بر رفتار لرزه ای قابهای سازه ای است. در این مطالعه با استفاده از یکی از جدیدترین روشهای ارزیابی لرزه ای IDA(Incremental Dynamic Analysis)، اثر این پارامتر بر رفتار لرزه ای سازه مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور یک مدل قاب بتنی دو بعدی با نسبتهای مقاومت ستون به تیر ۲/۱، ۷۱/۱ و ۴۹/۲ در نظر گرفته شد. پس از تعیین مشخصات ممان- انحنای مقاطع تیر و ستون، این قابها تحت اثر ۲۰ رکورد که به مقادیر گوناگونی مقیاس شده اند مورد آنالیز قرار گرفته و در نهایت مطابق روشهای توصیه شده داده های حاصل از آنالیز دینامیکی غیر خطی مورد پردازش قرار گرفت. در آنالیزها پاسخهای حداکثر گریز طبقات، حداکثر گریز بام، حداکثر دوران پلاستیک تیرها و حداکثر دوران پلاستیک ستونها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به خوبی مشخص می سازد که در بین چهار پاسخ فرض شده بیشترین وابستگی به نسبت مقاومت ستون به تیر متعلق به نیاز شکل پذیری در ستونها است. با این حال سایر پاسخهای دیگر سازه نیز با افزایش نسبت مقاومت ستون به تیر کاهش می یابند. به طور مثال دوران پلاستیک در ستونها در شتاب طیفی Se=1g در قاب با نسبت مقاومت ستون به تیر ۴/۲ نسبت به قاب با نسبت مقاومت ستون به تیر ۲/۱ ، ۷۹% کاهش یافته و این میزان کاهش در قاب با نسبت مقاومت ستون به تیر ۷۱/۱ ، ۴۵% می باشد. در حالیکه میزان کاهش در سایر پارامتر های مورد بررسی کمتر از مقادیر فوق می باشد.

مصطفی میرجلیلی
کاربرد روش آرایه‌ای خردلرز‌ه‌ها در تعیین پروفیل سرعت موج برشی لایه های تحت‌الارضی در یک سایت نمونه

برآورد سرعت موج برشی لایه‌های تحت‌الارضی زمین در رشته‌های مختلف مهندسی از جمله ژئوتکنیک کاربرد فراوانی دارد. برای اندازه‌گیری سرعت موج برشی از روشهای مختلف آزمایشگاهی و صحرایی استفاده می‌شود. روشهای مبتنی بر ثبت آرایه‌ای امواج میکروترمور، که بر اساس خصوصیات ذاتی امواج سطحی استوار می‌باشد و از لحاظ اقتصادی و سرعت عمل بسیار مقرون به صرفه بوده و اعتماد پذیری آن در چندین پروژه مورد تایید قرار گرفته است، از جمله روشهای صحرایی است که به عنوان یک تکنیک پیشرفته جهت برآورد سرعت موج برشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تکنیک با ثبت همزمان آرایه‌ای ارتعاشات محیطی در موقعیت‌ها و ایستگاههای متفاوت، از دو روش کلی فرکانس عدد موج (f-k) و روش خود همبستگی مکانی (SPAC ) جهت برآورد مشخصات پراکندگی امواج سطحی استفاده می‌گردد و در نهایت با استفاده از الگوریتم‌های برگشتی، پروفیل سایت برآورد می‌گردد. در این پایان نامه پس از مرور و بررسی ادبیات فنی روشهای ارزیابی آرایه‌ای امواج میکروترمور و بررسی الگوریتم‌های برگشی به منظور کاربردی کردن و گسترش استفاده از این تکنیک، منطقه‌ای از تهران (پارک شقایق) که قبلاً مطالعات میدانی و آزمایشگاهی صورت گرفته بود، جهت انجام آزمایش آرایه‌ای انتخاب گردید. در این آزمایش، سنسورهای CMG-6TD به صورت سه دایره هم مرکز و شعاعهای ۲۵، ۳۵ و ۵۰ متر در قسمتی از فضای پارک، که بیشترین فاصله را با بزرگراه‌های اطراف داشت، مستقر گردیدند. در مجموع در این عملیات میدانی، دستگاههای لرزه‌نگاری سه مولفه‌ای به صورت همزمان به مدت ۱۵ ساعت با تعداد نمونه‌برداریSps 100 ارتعاشات محیطی را ثبت کردند. در ابتدا با استفاده از روش H/V فرکانس غالب ساختگاه در حدودHZ 34/. و پیک دیگری در فرکانس ۵Hz برآورد گردید و با استفاده از روابط تئوری، ایده‌های اولیه‌ای از وضعیت لایه‌های ساختگاه بدست آمد. در این بررسی مشخص گردید احتمالاً یک لایه کم سرعت m/s 150 با ضخامت تقریبیm 6 و یک لایه پر سرعت m/s 600 و با ضخامت تقریبیm 440 در ساختگاه مورد مطالعه قرار دارد. در ادامه به منظور بررسی حساسیت منحنی ضریب خود همبستگی به نحوه پارامتری کردن ساختار خاک، ساختگاه با در نظر گرفتن فرضیات مختلفی از نظر تعداد، عمق لایه‌های و براساس محدوده‌های مختلف سرعت موج برشی پارامتری شد و نتایج حاصله با نتایج مطالعات قبلی ژئوتکنیکی در ساختگاه مقایسه گردید. مطالعات مذکور نشان می‌دهد با در نظر گرفتن مدلهای چند لایه‌ای با حداقل تعداد لایه‌های سایت مورد مطالعه، نتایج مناسبتری از وضعیت ساختگاه بدست می‌اید و در صورتی که تعداد لایه‌های پیشنهادی بیشتر از تعداد لایه‌های سایت باشد، تغییرات ناچیزی در مقادیر سرعت موج برشی در پروفیل مشاهده می‌شود. همچنین پس از بررسی و مقایسه حاصل از تحلیل آرایه‌های مختلف، مشخص گردید بکارگیری تعداد لرزه‌سنج ۴ تا ۷ دستگاه نتایج بهتر و دقیق‌تری از پروفیل سرعت موج برشی استخراج گردید و استفاده از تعداد سنسورهای بیشتر، تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر بهبود نتایج ندارد. همچنین با بررسی نتایج تحلیل آرایه‌ها با روشهای f-k و Espac مشاهده شد که روش Espac نسبت به روش f-k در برآورد پروفیل سرعت موج برشی، خصوصاً در اعماق بیشتر از ۱۰۰ متر در این سایت، موفق‌تر عمل می‌کند.

ابوالفضل طاهرپور
تولید شتابنگاشتهای منطبق با طیف طرح با استفاده از تبدیل موجک و بررسی تأثیر آنها بررفتار غیرخطی سازه های بتنی

ظهور افق های نوین طراحی ساز ه ها و استفاده روزافزون از آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی باعث شده تا استفاده از شتاب نگاشت های دارای طیف منطبق با یک طیف طرح خاص، امری ضروری به نظر برسد. تبدیل موجک یکی از ابزارها و روش های قدرتمندی است که جهت تولید شتاب نگاشت های مصنوعی منطبق بر طیف هدف مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق ابتدا بر اساس شرایط مشابه و بزرگای گشتاوری و فاصله از نزدیکترین سطح گسیختگی گسل متفاوت چهار مجموعه از شتاب نگاشت های حقیقی انتخاب شده است. بر روی کلیه اعضای این چهار مجموعه تبدیل موجک اعمال شده تا طیف پاسخ آنها منطبق با طیف طرح گردند. سپس این چهار مجموعه شتاب نگاشت مصنوعی تولید شده، جهت تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی یک سازه ۱۶ طبقه۲ دهانه بتنی که به روش نیرویی مبتنی بر استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) طراحی شده، مورد استفاده قرار گرفته است. پاسخ لرزه ای این سازه تحت اثر جداگانه هر مجموعه از شتاب نگاشت ها، بدست آمده و چگونگی و میزان تاثیر پارامتر های لرزه ای، مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. بدین ترتیب اهمیت انتخاب شتاب نگاشت های واقعی جهت تولید شتاب نگاشت های مصنوعی و استفادۀ آنها در تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی مورد تاکید قرار گرفته است. با توجه به اینکه در این پایان نامه تنها رفتار غیرخطی یک سازه بتنی خاص مورد مطالعه قرار گرفته و گام اول در جهت مطالعه این مقوله پراهمیت محسوب می شود، امید است در ضوابط آیین نامه های لرزه ای جایگاهی مبسوط تر به این مهم داده شود.

زهرا طباطبائی
بررسی اتصالات تیرI شکل به ستون قوطی با استفاده از صفحات کناری در سازه های فولادی قاب خمشی

استفاده از مقطع قوطی شکل به عنوان ستون در مناطق با لرزه خیزی بالا از مزیت های مهمی برخوردار است و همچنین در ایران نیز کاربرد گسترده ای یافته است، اما اجرای اتصال در این مقاطع، با مشکل بزرگی همراه است و آن عبارت است از اجرای ورق پیوستگی افقی در وجوه داخلی ستون، بنابراین به دنبال اتصالی هستیم که علاوه برارضاء مبانی طراحی لرزه ای اتصالات صلب درقابهای خمشی فولادی ، مشکلات مربوط به اتصالات متعارف نیزدر آن تاحدامکان مرتفع شود.
اتصالی که قصدداریم به معرفی آن بپردازیم وعملکردلرزه ای آن رامورد بررسی قراردهیم، یک اتصال خمشی تیر به ستون بااستفاده ازورق کناری می باشد. هدف مادراین پایان نامه شناخت نقاط قدرت و ضعف این اتصال می باشد.
مطالب پایان نامه درچهارفصل به شرح زیرتنظیم شده اند:
درفصل اول به معرفی انواع آسیب دیدگی ساختمانهای فولادی جوشی درزلزله ۱۹۹۴ نورتریج پرداخته شده و خلاصه ای ازفعالیتهای انجام شده پس اززلزله بیان شده است. درادامه به معرفی رفتاراتصال تیربه ستون قوطی که درسازه های بلند درایران متعارف است پرداخته شده وبااتصالات متعارف مقایسه گردیده است. درفصل دوم معیارهای طبقه بندی اتصالات خمشی طبق سختی ومقاومت وشکل پذیری آورده شده است. سپس معیارهای طبقه بندی اتصالات وقابهای خمشی طبق ایین نامه AISC2005 بیان شده است تادرفصول آتی ازآنهابرای طبقه بندی اتصال استفاده گردد. اتصال با صفحه کناری یک فناوری جدید درساخت قابهای فولادی است که توسط شرکت SidePlate درآمریکا به ثبت رسیده است که درفصل سوم به معرفی آن پرداخته شده است. درابتداویژگیهای این اتصال بیان شده وسپس جزئیات طراحی آن همراه بایک مثال آورده شده است. سه نمونه اتصال ورق روسری وورق زیرسری واتصال RBS واتصال مستقیم برای مقایسه طراحی ومدلسازی شده اند. درادامه درفصل چهارم پس ازبیان مفاهیم اولیه درنرم افزار ANSYS 10 به معرفی هندسه مدل وجزئیات اتصالات مدلسازی شده وبارگذاری اعمال شده پرداخته شده است. سپس به بررسی نتایج پرداخته شده وتوزیع تنش وکرنش ومنحنی هیسترزیس ممان-دوران برای کلیه مدلها ترسیم شده است . برای بررسیهای دقیقترمطالعه پارامتریک روی یک مدل انجام شده است. درنهایت نتیجه گیریهای کلی بیان شده وپیشنهاداتی برای ادامه کار داده شده است.

جواد یادگاری

شناسایی مودال سیستم های خروجی- تنها، مطالعه موردی پل قوسی فلزی بابلسر

در این پایان‌نامه در ابتدا مقدمه‌ای از آزمایش ارتعاش محیطی و شناسایی پارامترهای دینامیکی یک سیستم با استفاده از داده‌های بدست آمده از آزمایش‌های ارتعاش محیطی ارائه می‌گردد. به‌منظور استخراج پارامترهای مودال سازه‌ها از داده‌های ارتعاش محیطی احتیاج به روشهایی است که بتوانند فقط بر اساس پاسخهای سیستم و بدون استفاده از نیرو‌های ورودی این پارامترها را بدست آورند. در سالهای اخیر برای تهیه این چنین روشهایی تلاشهای بسیاری توسط محققین مختلف صورت گرفته است و روشهای گوناگونی در حوزه فرکانس و زمان ابداع شده است. در این پایان‌نامه روش جستار قله‌ (Peak-Picking) در حوزه فرکانس و روش شناسایی زیر فضای تصادفی‌
‌(Stochastic Subspace Identification) در حوزه زمان مورد بررسی قرار می‌گیرد و روابط مربوط به این‌روشها بیان می‌شود. به منظور بدست آوردن پارامترهای مودال یک سازه با استفاده از داده‌های ارتعاش محیطی نرم‌افزار گرافیکی در محیط MATLAB طراحی و نوشته شده است که با استفاده از آن می‌توان تمام مراحل شناسایی سیستم از وارد کردن داده‌ها، پردازش اولیه‌ آنها، بدست آوردن پارامترهای مودال و نمایش آنها در محیطی گرافیکی را انجام داد. پس از بیان ویژگیها و قابلیتهای این نرم‌افزار، صحت پاسخهای بدست از آن با استفاده از سازه‌های واقعی و مقایسه آن با کار محققین دیگر نشان داده می‌شود. درنهایت با استفاده از این نرم‌افزار پل قوسی فلزی بابلسر که بر روی آن آزمایش ارتعاش محیطی انجام شده است، مورد بررسی قرار می‌گیرد و پارامترهای مودال بدست آمده از آن ارائه خواهد شد.

وحید بهزادی
بررسی دینامیکی میز لرزان ۶ مولفه ای پژوهشگاه

امروزه میزهای لرزان کاربردهای گسترده ای جهت شبیه سازی انواع ارتعاشات لرزه ای و مکانیکی پیدا کرده است. آزمایش تجربی سیستمهای سازه ای درعلوم مهندسی مانند: ارزیابی لرزه ای انواع سیستمهای ساختمانی، مطالعه اثرات ارتعاشات ترافیکی، شبیه سازی بارهای دینامیکی صنایع هوا – فضا و ارزیابی عملکرد و آزمایش دوام اجزای مختلف صنعت خودروسازی از جمله موارد کاربرد میز های لرزان محسوب می شود. نمونه های متعددی از میز های لرزان با ابعاد و مشخصات مختلف در امریکا و ژاپن ساخته شده است. در ایران نیز میز لرزان با ابعاد ۴۴ متر در سال ۱۳۸۱ در دانشگاه شریف راه اندازی شده است .
با توجه به نیاز روزافزون به مطالعات آزمایشگاهی در زمینه مهندسی زلزله و پاسخ دینامیکی سازه‌ها، تأسیس آزمایشگاه میز‌لرزان از سال ۱۳۷۷ در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله(پژوهشگاه) قوت گرفت. بر این اساس، مطالعات اولیه مربوط به مشخصات میز لرزان و قابلیتهای مورد نظر به عمل آمد. با توجه به امکانات موجود و مشخصات فنی موردنیاز، تجهیزات میز لرزان شامل جکهای هیدرولیکی (Actuators)، سیستم تغذیه هیدرولیکی (Hydraulic Power Supply)، سیستم کنترل هیدرولیکی (DCS 2000) و دیگر لوازم موردنیاز در ساال ۱۳۸۱ تهیه گردید. عرشه میز به ابعاد ۶۶ متر بوده و عملیات ساخت آن در دست اقدام است. این میز قابلیت انجام آزمایشهای دینامیکی را برای انواع مدلهای سازه‌ای تا حداکثر وزن معادل ۶۰ تن دارا می‌باشد. تجهیزات پیشرفته این میز قابلیت شبیه‌سای ارتعاشات مختلف از جمله حرکات لرزه‌ای زمین را به صورت شش مؤلفه‌ای به کمک ۴ جک افقی و ۴ جک عمودی فراهم می‌سازد. نمای کلی این میز و تجهیزات مربوطه در شکل زیر نشان داده شده است. این میز در نوع خود بزرگترین میز لرزان در منطقه خاورمیانه محسوب می‌شود که برای ارزیابی تجربی و مطالعه ایمنی عملکرد اجزای بزرگ و زیر مجموعه آنها تحت اثر ارتعاشات مختلف نظیر زلزله طراحی شده است. از آنجائیکه عملکرد مطلوب سازه‌های ساختمانی و تاسیسات زیربنایی کشور در مناطق لرزه‌ خیز به یکی از موضوعات مهم در سالهای اخیر تبدیل شده است، لذا برای مطالعه و ارزیابی تجربی اینگونه ساختمانها و تاسیسات اعم از بنایی، بتنی، فولادی، صنعتی و غیره، راه اندازی میز لرزان چند مؤلفه‌ای به عنوان یک سیستم آزمایشگاهی مجهز و پیشرفته بیش از پیش ضروری می باشد.
در این پایان نامه سعی شده میزلرزان پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله به کمک مدلسازی های رایانه ای مورد تحلیل و بررسی دینامیکی قرار گیرد .
این پایان نامه شامل ۷ فصل می باشد که در ۳ فصل اول به بررسی مشخصات میزهای لرزان دنیا و میز مورد مطالعه پرداخته شده و دیدی کلی نسبت به اجزای اصلی میزهای لرزان و درجات آزادی عملکردی آنها داده شده است .
در فصل چهارم و پنجم به آنالیز مودال میز لرزان خالی و همچنین در حالتی که میزلرزان در حال اندرکنش با سازه ها می باشد مورد بررسی قرار گرفنه که نتایج نشان داد که میزان خطای میزلرزان در حالتی که سازه ۲ طبقه روی آن قرار کرفته بیشتر است زمانی است که سازه ۶ طبقه روی آن قرار می گیرد و همچنین نشان داده شد که میزخالی دارای فرکانسی حدود ۱۰۰ می باشد که از اثرات تداخل فرکانسی میز با سازه ها جلوگیری می شود .
در فصل ششم به بررسی آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی میزلرزان به همراه سازه های ۲، ۴ و ۶ طبقه پرداخته شده است که در نهایت پس از تحلیلها نیروی جکهای میزلرزان و میزان جابجایی میز و همچنین میزان شتاب مطلق میزلرزان محاسبه می شود که نتایج در بعضی از سازه ها مناسب و در بعضی دیگر نیاز به اتخاذ راهکارهایی مناسب جهت حل مشکل می باشد شایان ذکر است جابجاییها در اکثر موارد ارضا کننده شرایط نیست و نیاز به مقیاس کردن زلزله ورودی می باشد . در فصل ۷ نیز نتایج بدست آمده از آنالیز مودال و آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی ارائه گردیده است .
جا دارد ذکر شود که این پایان نامه در کلیه فصوص از اثرات اندرکنش جکها با میزلرزان صرفنظر شده است .و همچنین به بررسی رفتاردینامیکی میزلرزان با اندرکنش سازه ای مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است و مدلهای دیگر از قبیل مدلهای ترافیکی و یا قطعات مکانیکی و پلها نیاز به بررسیهای بیشتری دارد که خود هریک می تواند موضوع پایان نامه مستقلی باشد .

امیرحسین سلمانپور
قابلیت اعتماد لرزه ای قابهای مهاربندی شده کمانش ناپذیر

مطالعات نشان داده‌اند، قاب‌های مهاربندی شده همگرای متداول، عملکرد لرزه‌ای نامطلوبی دارند. استفاده از مهاربندهای کمانش تاب به جای مهاربندهای متداول، روز به روز در دنیا رواج بیشتری می‌یابد. دلیل این امر را می‌توان رفتار چرخه‌ای پایدار و منظم مهاربندهای کمانش تاب، «عمر خستگی سیکل کم» مناسب این مهاربندها و کاهش قابل توجه در هزینه ساخت سازه دانست. در این مطالعه، سه هدف عمده دنبال شده است: ۱- توسعه مدلی برای شبیه سازی رفتار چرخه ای و خستگی سیکل کم مهاربندهای کمانش تاب، ۲- مطالعه رفتار لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی شده کمانش‌ناپذیر در سطوح خطر مختلف با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی و ۳- ارزیابی عملکرد لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی شده کمانش ناپذیر در سطوح عملکرد مختلف با استفاده از ساختاری مبتنی بر قابلیت اعتماد لرزه ای و با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های موجود در نیاز و ظرفیت لرزه‌ای. در این مطالعه، از ساختاری مبتنی بر دو متغیر نیاز و ظرفیت لرزه ای به منظور ارزیابی عملکرد لرزه‌ای استفاده شده است. همچنین تحلیل دینامیکی فزاینده به منظور ارزیابی ظرفیت لرزه‌ای مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از نزدیک به ۲۰۰۰ تحلیل دینامیکی غیرخطی نشان داد، عملکرد لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی شده کمانش ناپذیر بر خلاف قاب‌های مهاربندی شده همگرای متداول بسیار مطلوب می‌باشد. پیش بینی می‌شود این سیستم در اینده سهم زیادی از ساخت و سازها را به خود اختصاص دهد.

بهار رادبد
شناسائی سازه های برشی پیچشی با استفاده از روش تغییرات افزوده

علاقه به امر زیر نظر گرفتن سازه‌ها و ردیابی خرابی در آنها در زودترین زمان ممکن در مجامع مهندسی نظیر سازه، مکانیک و علوم فضائی روز به روز در حال افزایش است. علت افزایش فعالیت‌های تحقیقاتی در این زمینه را می‌توان مواردی نظیر نگرانی‌های اقتصادی، پیشرفت‌های تکنیکی اخیر و خرابی‌های بزرگ در اثر وقایع طبیعی نظیر زلزله، که به تلفات زیاد انسانی منجر شده است عنوان کرد. علاوه بر آن وضعیت حال حاضر سازه‌های زیربنائی قدیمی و هزینه‌های لازم برای تعمیرات آنها نیز یکی از عوامل محرک برای توسعه روش‌هایی است که به کمک آنها بتوان خرابی و زوال را در مراحل اولیه آن ردیابی کرد. در نهایت نیز پیشرفت‌های علمی نظیر افزایش حافظه و سرعت در امر محاسبات، توسعه و پیشرفت سنسورها، نظیر سنسورهای غیرتماسی و کنترل از راه دور و پیشرفت‌های حاصله در علم اجزاء محدود نیز باعث افزایش توجه به این روش‌هایی برای سنجش وضعیت حال حاضر سازه‌ها با شناسائی مشخصه‌های دینامیکی آن نظیر ماتریس‌های جرم و سختی، فرکانس‌ها و اشکال مودی و به طور کلی شناسائی سیستم شده است.
روشی که در این تحقیق برای شناسائی سیستم‌های برشی- پیچشی معرفی شده است، روش تغییرات افزوده نام دارد. این روش اولین بار توسط آشتیانی-خانلری(۲۰۰۶) برای شناسائی سازه‌های برشی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. در تحقیق حاضر، این روش برای سازه‌های برشی- پیچشی توسعه یافته و اثر عوامل مختلف نظیر نوفه بر روی آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در نهایت از این روش برای شناسائی مشخصه‌های دینامیکی یک سازه مرجع استفاده شده است.