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

دوره دوازدهم سال تحصیلی ۱۳۸۵-۱۳۸۴

احسان ویسی

استفاده از سامانه استنتاج فازی (FIS) برای پیش بینی پارامترهای تغییرشکل دینامیکی رس های ملوط

در انواع سازه‌های خاکی و یا مستحدثاتی که بر روی خاک بنا می‌شوند, مهندسین ژئوتکنیک با طیف متنوعی از خاک‌ها روبرو هستند. این طیف، گستره وسیعی از خاک‌های چسبنده تا دانه‌ای را پوشش می‌دهد به‌طوری که خاک‌هایی با خصوصیات بین این دو نوع خاک از وسعت بیشتری در طبیعت برخوردارند. مورن که از مصالح با منشأ یخچالی است، مثال مناسبی از مصالح مخلوط می‌باشد. رس‌های مخلوط از انواع دیگر مصالح مخلوط می‌باشند که دارای دانه‌بندی گسترده‌ای بوده و در برگیرنده مصالحی مانند رس، ماسه، شن، و حتی قلوه‌سنگ می‌باشند. به علت استفاده وسیع از رس‌های مخلوط در هسته سدهای خاکی، شفیعی(۲۰۰۰) مطالعات جامعی برای تعیین خواص تغییرشکل تناوبی این خاک‌ها انجام داد. این خواص شامل مدول‌برشی(G)، نسبت‌میرایی(D) و فشارآب‌منفذی(U) می‌باشند.
از سوی دیگر سیستم‌های استنتاج فازی در سالیان اخیر کاربردهای موفقیت‌آمیزی در حل مسائل مهندسی ژئوتکنیک داشته‌اند. باتوجه به پرهزینه بودن و همچنین زمان‌بر بودن انجام آزمایشات برای تعیین خواص تغییرشکل تناوبی رس‌های مخلوط، در این تحقیق با تکیه بر دانش سیستم‌های استنتاج فازی و مدل‌هایی که براساس آن ساخته می‌شود، از سیستم‌های استنتاج انطباقی ‌عصبی-فازی مختلفی(که آموزش این سیستم‌ها توسط نرم‌افزارMATLAB صورت پذیرفت) برای پیش‌بینی هر کدام از پارامترهای مدول‌برشی، نسبت‌میرایی و فشارآب‌منفذی استفاده ‌شد و پس از مقایسه در بین مدل‌ها، در نهایت مدلی که بهترین عملکرد را نشان داد برای انجام تحلیل‌حساسیت انتخاب ‌شد. در مرحله تحلیل‌حساسیت، حساسیت پارامترهای خروجی نسبت به متغیرهای ورودی مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج حاصل از تحلیل‌حساسیت مطابقت خوبی با نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد.
بررسی مدل‌ها گویای این واقعیت است که مدل‌های ارائه شده توانایی خوبی در پیش‌بینی خواص تغییرشکل تناوبی رس‌های مخلوط ازخود نشان می‌دهند. به‌این ترتیب می‌توان از مدل‌ سیستم‌های استنتاج فازی ساخته شده، به‌خوبی به عنوان ابزاری قدرتمند در جهت تخمین این خواص استفاده کرد.

محبوبه میرزایی
بررسی رفتار انواع سقفها (مسطح، گنبدی، طاقی) در سازه‌های بنایی کلاف‌بندی شده

در این تحقیق با استفاده از برنامه ANSYS10.0 به مدلسازی دو نوع سقف مسطح (طاق­ضربی و تیرچه بلوک) و همچنین سقف قوسی و گنبدی(با فیلپوش)، با استفاده از المان­های SHELL63 برای مدلسازی سقف و دیوارها ، از المان BEAM4 برای مدلسازی کلاف بتنی و از Contact 52 برای مدلسازی ملات بین دیوارها و سقف و دیوار استفاده شده­است. ابتدا مدل­ها بدون Contact 52 و سپس با المان Contact 52 مدلسازی شده­اند. باید به این نکته اشاره نمود که سقف­های قوسی (با نسبت ارتفاع به دهانه متفاوت) ، گنبدی، طاق­ضربی و تیرچه بلوک در حیطه این پایان نامه می­باشد و سقف چوبی به دلیل اینکه در ساختمان­های آجری کلاف­دار در ایران به ندرت یافت می­شود، در این تحقیق مورد بررسی قرار نگرفته است. همچنین هدف دیگر این تحقیق بررسی تغییرشکل­ها و تنش­های انواع سقف­های متداول آجری در حالت دیوار کلاف­دار و بررسی پایداری این سقف­ها در صورت پایداری کل سازه می­باشد. ابتدا تمامی مدل­ها بدون کلاف­بندی و با بازشو مدلسازی و تحلیل شدند و نقاط تنش­های بحرانی در آنها بدست آمد. تحلیل­ها به صورت پوش شتاب با سه سطح شتابg35/0، g45/0،g75/0 و همچنین تحلیل طیفی در جهت افقی(g35/0) و جهت قائم (۳/۲ شتاب حالت افقی)، انجام شد. در مرحله دوم با توجه به اینکه مدلسازی بازشو در رفتار سقف تاثیر نداشته و تنها در توزیع تنش آنها موثر می­باشد، مدل­ها با کلاف­بندی و بدون بازشو مدلسازی شدند. سپس با تحلیل پوش نیرویی (برای سه سطح شتاب g35/0، g45/0، g75/0 )، با محاسبه مقدار تغییرشکل سقف به تغییرشکل طبقه ملاحظه شد، که این سقف­ها بجز سقف تیرچه بلوک بر طبق آیین­نامه ۲۸۰۰ صلب محسوب نمی­شوند. در مرحله بعد با فرض سقف صلب تنش­ها و تغییرشکل­ها برای سه سطح شتاب g35/0، g45/0، g75/0 محاسبه گردید. سپس مقادیر بدست آمده از قسمت قبل و این مرحله با یکدیگر مقایسه گردیدند. به طور کلی در حالت سقف صلب تنش­ها و تغیرشکل­های کمتری نسبت به سقف غیر صلب بدست آمد. در نهایت همه سازه­ها بار دیگر با استفاده از المان Contact 52 مدل شدند. دوره­های تناوب بدست آمده از این روش نسبت به دو روش قبل بیشتر و در نهایت تغییرشکل­های سازه نیز بیشتر بود. با استفاده از این روش مودهای تغییرشکل دیوارها به راحتی مشاهده می­گردد. همچنین در نهایت تحلیل طیفی در سه جهت برای تمامی مدل­ها انجام گرفت.

ولی شهبازی
تحلیل شکنندگی لرزه ای تجهیزات غیر سازه ای بلوکی شکل و تاثیر جداسازی طبقه در آن

در طراحی لرزه‌ای سازه ها بر اساس عملکرد، توجه به پایداری و ایمنی تجهیزات داخل آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد؛ بویژه زمانی که هدف طراحی سازه‌ای باشد که عملکرد کلی آن، در سرویس‌دهی تجهیزات داخل آن خلاصه شود. در این نوع سازه‌ها توجه کافی به ایمنی و قابلیت اطمینان تجهیزات و اجزای غیر‌سازه‌ای موجود، به هنگام طراحی لرزه‌ای، ضروری می‌باشد. در نتیجه‌ی خسارات وارده بر اجزای ‌غیر‌سازه‌ای ساختمان‌ها و همچنین با توجه به سطح سرمایه‌گذاری انجام یافته بر روی آنها ( که در مقایسه با سطح سرمایه‌گذاری کل سیستم ساختمان از درصد بیشتری برخوردار می باشند)، در سالهای اخیر، توجه قابل ملاحظه‌ای بر این زمینه از موضوعات، جهت توسعه، گسترش و فهم بهتر رفتار لرزه‌ای اجزای غیرسازه‌ای و شناخت واقعی و تحقق گرایانه‌ای از آسیب‌پذیری لرزه‌ای و عملکرد این اجزاء و گسترش روش‌های حفاظتی مؤثر، اختصاص یافته است.
در این مطالعه، هدف آن است که آسیب پذیری لرزه‌ای تجهیزات غیرسازه‌ای بلوکی‌شکل در قالب تحلیل شکنندگی لرزه‌ای و رسم منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای برای آنها، صورت گرفته و بکارگیری جداسازی لرزه‌ای کف طبقات بعنوان سیستم کنترل پاسخ لرزه‌ای تجهیزات و تأثیر آن در میزان آسیب‌پذیری و شکنندگی لرزه‌ای آنها، مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. بدین منظور، در این پایان‌نامه، به تحلیل پاسخ لرزه‌ای تجهیزات بلوکی‌شکل مهار نشده، در مقابل زلزله و رسم منحنی‌های شکنندگی برای آنها در سه حالت ۱- بلوک واقع بر سطح زمین، ۲- بلوک واقع بر سطح طبقات ساختمان و بدون جداسازی لرزه‌ای کف طبقه، ۳- بلوک واقع بر سطح طبقات ساختمان و با جداسازی کف طبقه پرداخته شده است. منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای برای هریک از حالات سه‌گانه‌ی بالا، جهت شناسایی و ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای تجهیزات بلوکی‌شکل تحت اثر حرکت گهواره‌ای به هنگام زلزله، رسم شده‌اند. همچنین منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای در هر سه حالت برای بلوک‌هایی با نسبت ابعاد مختلف، تولید شده است.
جهت تحلیل شکنندگی لرزه‌ای بلوک‌ها و رسم منحنی‌های شکنندگی برای آنها، تعداد ۸۰ رکورد زمین‌لرزه، از بین رکوردهای اصلاح شده‌ی مربوط به زمین‌لرزه‌ای مختلف انتخاب شده است. برای تولید تعداد بیشتر رکوردهای زلزله، از روش شبیه‌سازی مونت-کارلو استفاده شده است. تحلیل پاسخ دورانی بلوک نشان داده است که پاسخ بلوک در حالتی که سطح زیر آن، جداسازی شده است، نسبت به حالت جدسازی نشده تا حد بالایی کاهش یافته است. منحنی‌های شکننگی رسم شده برای حالات مختلف، نشان داده است که آسیب‌پذیری انواع بلوک‌ها در حالت جداسازی شده، تا حدود زیادی کاهش یافته است. همچنین منحنی‌های شکنندگی بدست آمده در هر حالت از حالات سه‌گانه، نشان می‌دهد که بلوک‌هایی با نسبت ابعاد بیشتر، نسبت با بلوک‌هایی با نسبت ابعاد کمتر، ازاحتمال آسیب‌پذیری پایین‌تری برخوردار می‌باشند.

سعید خادمی
پردازش نگاشتهای نامانای ثبت شده در آزمایشهای ارتعاشی سدهای خاکی مسجد سلیمان و مارون با استفاده از روشهای پردازش سیگنال در حوزه زمان- فرکانس

تحقیق حاضر که به منظور مقایسه روش پردازش سیگنال در حوزه فرکانس (چهارطیفی) با روش توزیع زمان- فرکانس (TFD) و ارزیابی نقاط قوت روش TFD در پردازش رکوردهای نامانای ارتعاش انفجار ثبت شده در سدهای خاکی تعریف شده بود، با جمع‌آوری مبانی TFD و انواع روشهای مختلف پردازش سیگنال در حوزه زمان – فرکانس و همچنین سوابق استفاده از روش TFD در مهندسی زلزله آغاز شد. پس از شرح روشهای کلاسیک (حوزه فرکانس) و پیشرفته (حوزه زمان- فرکانس TFD) پردازش نگاشتها، نحوه پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار دو سد خاکی مسجدسلیمان و مارون بررسی شد و براساس تجارب کسب شده در این تحقیق، آلگوریتم پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار سدهای خاکی پیشنهاد گردید.
در ادامه، ابتدا مشخصات دو سد مذکور و آزمایشهای انفجار صورت گرفته در این دو سد ارائه شد و نگاشتهای آزمایش ارتعاش انفجار در آنها با دو روش چهار طیفی و TFD و بر اساس آلگوریتم پیشنهادی، مورد پردازش قرار گرفت. در انتها مشخصات مودی حاصل از این دو روش برای سدهای مسجدسلیمان و مارون ارائه شده و با نتایج حاصل از مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این دو سد مقایسه گردید.
در این راستا با استفاده از آزمایشهای ارتعاش حاصل از ۱۲ انفجار سایتی (از ۵۵ الی ۱۲۵۰ کیلوگرم مواد ناریه) و آرایشهای مختلف حسگرها (نیمه راست، کل تاج و حداکثر مقطع) در سد مسجد سلیمان، ۲۰ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۱۲-۵۵/۱ هرتز در سه جهت بالادست – پایین‌دست، قائم و طولی بدست آمد که برای ۱۰ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد. در برخی از فرکانسها نوع مود شناسایی شده با دو روش چهارطیفی و TFD متفاوت بود که با توجه به مقایسه صورت گرفته با مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این سد، در نهایت نتایج حاصل از روش TFD مورد قبول واقع شد که این موضوع، دقت بالای این روش در تفسیر نتایج رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سد خاکی مسجد‌سلیمان را نشان می‌دهد.
در سد مارون به دلیل تعداد کمتر انفجارهای انجام شده در سایت و با توجه به تعداد کم حسگرها ( تعداد سه حسگر در نیمه چپ بدنه سد) و ثبت نشدن ارتعاشات بدنه سد در کل طول تاج برای دو جهت طولی و قائم، امکان شناسایی مود در این دو جهت میسر نشد. با پردازش نگاشتهای ثبت شده بر روی سد مذکور در جهت بالادست-‌پائین‌دست، ۱۱ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۸-۱۵/۲ هرتز بدست آمد که برای ۳ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد.
در محاسبات میرایی، به‌دلیل محدودیتهای موجود در روشهای کلاسیک پردازش سیگنال (همانند تبدیل سریع فوریه FFT و چگالی طیف توان PSD) برای مودهای نزدیک هم و یا روی هم افتاده، محاسبه پهنای منحنی چگالی طیفی در اطراف هر یک از فرکانسهای مودی و در نتیجه تخمین درصد میرایی از روش نیم توان با خطا همراه خواهد بود که در این تحقیق، نسبت میرایی مودهای مختلف ارتعاشی بدنه سدهای خاکی مارون و مسجدسلیمان با استفاده از سیگنالهای تک فرکانسی تجزیه شده در فرکانس تشدید، برآورد شده است. این روش تعریف خوبی از پیکهای PSD در هر فرکانس تشدید، بدون تداخل ناشی از مودهای نزدیک و یا پیکهای فرکانسی دیگر سیگنال ارائه می دهد. در مجموع، نتایج مطالعات صورت گرفته نشان می‌دهد که مقادیر میرایی بدنه سدهای مذکور در مودهای مختلف، در حدود ۲ الی ۵ درصد می‌باشد. مقادیر میرایی بدست آمده برای این دو سد در مودهای پایین بیش از مودهای بالا برآورد گردید. این نتایج نشان می‌دهد در مودهای پایین ارتعاشی، نسبت میرایی از مقادیر ۸۵/۴ % در سد مسجدسلیمان و ۲/۳ % در سد مارون شروع شده و در مودهای بالای شناسایی شده به‌ترتیب به مقادیر ۲۵/۱ % و ۴/۱ % می‌رسد.
در مجموع نتایج مطالعات انجام شده در این پایان‌نامه نشان می دهد که پردازش رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سدهای خاکی مسجدسلیمان و مارون با روش TFD جهت شناسایی مشخصات دینامیکی (شامل فرکانسها، اشکال و میرائیهای مودی) سدهای مذکور از دقت بالاتری نسبت به روشهای کلاسیک پردازش سیگنال برخوردار است.

بابک صیفی
بررسی اثر مولفه قائم زلزله بر ساختمانهای بتنی

مؤلفه قائم زلزله در حوزه نزدیک می تواند اثرات مخربی بر روی سازه های بتنی داشته باشد.تحقیقات انجام شده نشان می دهد اعمال مولفه عمودی زلزله موجب افزایش قابل توجه نیروی محوری ستونهای بتن مسلح شده است بطوریکه در آیین نامه های جدید بار گذاری دنیا نظیر ASCE/SEI 7-05 اثر موٌلفهٌ قائم در حوزهٌ نزدیک دیده شده است. در کشور ما نیز مؤلفهٌ قائم در زلزله های پیشین قابل توجه بوده است .به عنوان مثال می توان زلزله های طبس و بم را نام برد که به عنوان زلزله های حوزه نزدیک تلقی می شوند با این وجود در استاندارد ۲۸۰۰ اثر موٌلفهٌ قائم در بارگذاری لرزه ای بصورت جامع پیشبینی نشده است.
با توجه به موارد مذکور جهت بررسی اثر موٌلفهٌ قائم زلزله بر سازه های ساختمانی موجود کشور ، دو قاب بتنی موجود که در خلال زلزلهٌ بم سال ۲۰۰۳ دچار آسیب دیدگی شده بودند انتخاب شده است. سازه ها در خلال زلزلهٌ بم موجود بوده اند و دچار شکست کلی نشده اند. هدف از این تحقیق ، ابتدا ارزیابی اعضای سازه ای تحت بارگذاری با ضوابط استاندارد ۲۸۰۰ و ASCE/SEI 7-05 و سپس ارزیابی اثر موٌلفهٌ قائم به کمک تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت اثر زلزله های واقعی : بم ،طبس و السنترو بوده است.
در جهت بررسی وضعیت سازه ها با توجه به ملزومات استاندارد ۲۸۰۰ ظرفیت اعضای سازه ها بررسی شد. سپس سازه ها تحت شتابنگاشت زلزله های بم ، طبس و السنترو تحلیل دینامیکی غیر خطی شده و پارامترهای مختلفی از آنها مانند برش پایه، تغییر مکان افقی، شکل پذیری، نیروی محوری ستون ها و … با دخالت موٌلفهٌ قائم زلزله ها بررسی گردیده است.
نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی نشان می دهد با دخالت موٌلفهٌ قائم زلزله ، نیروی محوری ستون حدود ۵۰ الی۱۱۰ درصد افزایش می یابد و همچنین نیاز شکل پذیری سازه حدود ۱۰ درصد افزایش می یابد. بعلاوه نتایج بیانگر آن است که بطور کلی موٌلفهٌ قائم زلزله بر برش و تغییر مکان افقی طبقات تاٌثیر قابل ملاحظه ای ندارد. بیشترین اثرات موٌلفهٌ قائم به نتایج زلزلهٌ بم مربوط می شود.

سارا معصومی
بررسی اثر ظرفیت شکل پذیری روسازه در سازه های جداسازی شده مجهز به متوقف کننده های تغییر مکانی

جداسازی لرزه ای در تراز پایه ساختمان ها یکی از روش های مؤ ثر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله می باشد. عمده کاربرد این روش در سازه های است که انتظار می رود پس از وقوع زلزله، دارای عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه باشند. فلسفه طراحی سازه های جداسازی لرزه ای، ارتقاء عملکرد سازه های جداسازی شده نسبت به سازه های باپایه ثابت بوده که آیین نامه های مرتبط با ساز ه های جداسازی شده نیز بر این اساس شکل گرفته اند و در آن ها افزایش هزینه های ساخت در قبال افزایش سطح عملکرد سازه ای امری پذیرفته شده است. فرض عدم خرابی روسازه و الاستیک ماندن آن همراه با تغییر مکان های بزرگی که برای لایه جداساز در نظر گرفته می شود، از تدابیر آیین نامه ها در رسیدن به این سطح عملکردی است.
در این مطالعه سعی بر این است تا با کاهش هزینه های ساختمان و رسیدن به سطوح عملکردی پایین تر از قابلیت استفاده بی وقفه، زمینه را برای گسترش کاربرد عمومی سازه های جداسازی شده لرزه ای فراهم آورد.
طراحی روسازه برای سطح خطر پایین تر از سطح خطر مبنای طراحی ضمن استفاده از روابط آیین نامه UBC-97 به منظور دست یافتن به سازه ای شکل پذیر و استفاده از متوقف کننده های حرکتی در لایه جداساز، ابزارهای هستند که در جهت رسیدن به این هدف از آن ها استفاده شده است.
برای بررسی رفتار سازه جداسازی شده با روسازه شکل پذیر و متوقف کننده های حرکتی در لایه جداساز، ساختمان های چهار طبقه با سیستم باربر جانبی قاب خمشی، هشت طبقه با سیستم باربر جانبی قاب خمشی و چهار طبقه با سیستم باربرجانبی مهاربند هم مرکز، تحت پنج رکورد حوزه دور و پنج رکورد حوزه نزدیک، با استفاده از آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. عملکرد این سازه ها با استفاده از پارامترهای مقایسه عملکرد در قیاس با سازه جداسازی شده که برای سطح خطر مبنای طرح آیین نامه طراحی شده و سازه باپایه ثابت که برای سطح خطر طراحی مورد نظر آیین نامه طراحی شده، مورد ارزیابی قرار گرفته است.
مقادیر پاسخ شتاب،‌ تغییر مکان ماکزیمم، برش پایه، چرخش پلاستیک مفاصل و تغییر شکل های ماندگار در سازه دراثر نرم شدن روسازه و برخورد افزایش و تغییر مکان پایه کاهش می یابد. سرعت طبقات در سازه مذکور تفاوت چندانی نمی کند.
در مجموع می توان گفت با استفاده از این روش، سطح عملکرد سازه به سطحی پایین تر از قابلیت استفاده بی وقفه
می رسد در حالیکه هنوز به آستانه فروریزش نرسیده است. این سازه در سطح خطر پایین تر با دوره بازگشت ۷۵ سال، بدون برخورد به متوقف کننده های حرکتی، همچنان قابلیت استفاده بی وقفه خود را حفظ می کند.
سازه مورد نظر در هر دو سطح خطر از عملکرد بهتری نسبت به سازه با پایه ثابت برخوردار است.

حسن ناصری
کنترل رفتار پیچشی در ساختمانهای نامنظم با کمک میراگر ویسکوز

اهمیت بررسی سازه های نامتقارن از آنروست که در عمل آرایش و طراحی بسیاری از ساختمانها با محدودیتهای معماری تعیین می شوند. در یک سازه که هندسه آن متقارن است، حتی ممکن است که نامتقارنی با تغییر در کیفیت یا روش ساخت، با نامعلومی یا متغیر بودن توزیع بارهای مرده و زنده، با رفتار غیرارتجاعی المانهای مهاری و سایر اعضای سازه ای تحت بارگذاری دینامیکی و با نامنظمی های پی ممکن است موقعیت مرکز سختی را عوض کند و باعث نامتقارنی سازه یا تشدید آن گردد.در پی ناممنظمی، پیچش در سازه اتفاق می افتد که می تواند باعث خرابیهای گسترده در ساختمان شود. برای اینکه پیچش در ساختمان تحت کنترل درآید و پیچش کمتری در ساختمان اتفاق بیافتد، محققان مطالعات گسترده ای را انجام داده اند و یا در دست بررسی دارند. یکی از روشهای کنترل پیچش استفاده از قطعات الحاقی استهلاک کننده انرژی است. این استهلاک کننده های لرزه ای از قبیل جداکننده های لرزه ای و میراگرها و … می توانند پاسخهای سازه را کاهش دهند و پیچش در سازه را تحت کنترل درآورند. در سالهای اخیر مطالعاتی در زمینه استفاده از این استهلاک کننده ها و نحوه کنترل آنها در پاسخ سازه صورت گرفته است، ولی این تحقیقات به اندازه ای گسترده نبوده است تا بتوان از نتایج آن در ساختمانها استفاده کرد. از اینرو تحقیق حاضر گوشه ای کوچک از این مطالعات است تا بتوان در پیشبرد اهداف ذکر شده کمکی هر چند ناچیز باشد. هدف اصلی این تحقیق مطالعه کنترل پاسخ سازه های نامتقارن با کمک الحاق میراگرهای ویسکوز به سازه می باشد. در مطالعه آزمایشگاهی حاضر از یک مدل با مقیاس ۶/۱ استفاده شده است که توسط دو میراگر ویسکوز پاسخهای آن کنترل می شود. نامتقارنی در مدل بصورت سختی ایجاد شده است. مدل دارای چهار ستون و به ابعاد ۱۰۰*۵۰ سانتی متر می باشد. سازه بر روی میز لرزان نصب شد وشش رکورد زلزله به آن تحمیل شد. موقعیت میراگرها بر روی سازه عوض می شدند. که بصورت کلی پنج حالت برای میراگرها در نظر گرفته شد. خروجیهای آزمایش تغییرمکانها و شتابهای لبه های سازه و مرکز جرم بودند. در آخر نیز نمودارهای بیشینه تغییرمکان دولبه، بیشینه چرخش، تعادل پیچشی و برش پایه به تغییرمکان مرکز جرم رسم گردیند.

امیر رئوفی
ارائه مدلی برای مدیریت شرایط اضطراری شریانهای حیاتی پس از وقوع زلزله در کلان شهر ها با تمرکز بر شبکه توزیع برق شهری

از آن جا که از یک سو عدم برق رسانی پس از وقوع زلزله می تواند باعث خسارات ثانویه زیادی شود وشبکه توزیع برق و مولفه های آن از جمله پست ها نقش مهمی برای برقراری جریان برق جهت شرایط اضطراری کلان شهرها دارند ، ارائه یک مدل برای مدیریت خطر پذیری پستها می تواند مسؤلان را از آسیب های احتمالی آگاه ساخته و در نتیجه تصمیمات مؤثرتری اخذ نمایند .پستها در شبکه برق نقاطی گرهی هستند که ارتباط بین خطوط مختلف برق کشور را به طرق مختلف به هم برقرار می نماید . یکی از انواع پست ها ، پست توزیع می باشد که این نوع پست از نظر تعدّد بسیار زیاد است و آخرین حلقه از زنجیره انتقال برق از نیروگاه به نقاط مصرف می باشد . مورد مطالعه در این رساله ، پست های توزیع برق در محدوده شهر تهران می باشد . سعی شده با تدوین یک مدل راهکاری برای کاهش عوارض ناشی از قطع برق پس از زلزله در منطقه مورد نظر ارائه داده شود .
برای این منظور ابتدا یک پست توزیع از لحاظ رفتار لرزه ای مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است . از آن جا که در هر پست توزیع مهم ترین تجهیز که خرابی آن باعث قطع عملکرد پست می شود یک ترانس تبدیل ۲۰کیلو ولت به ۴۰۰ ولت می باشد . به همین دلیل یک مدل متداول از یک ترانس پست توزیع بر اساس تحلیل تاریخچه زمانی مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفته است و سپس منحنی شکنندگی این ترانس بر اساس بیشینه شتابهای های متفاوت بدست آمده است .
برای تولید منحنی های شکنندگی براساس نتایج تحلیل تاریخچه زمانی از روش های احتمالاتی استفاده می شود . یعنی مقدار تغییر مکان ناشی از تحلیل تاریخچه زمانی مدل در اثر شتاب نگاشت زلزله های مختلف را بدست می آوریم . با توجّه به این که از ۷ شتاب نگاشت استفاده شده ، بنابراین به ازای هر PGA ، ۷ خروجی تغییر مکان در اختیار داریم . سپس ابتدا توزیع نرمال مقادیر و در نهایت توزیع تجمعی نرمال را برای سطح شکست مورد نظر بدست می آوریم . یعنی به ازای هر سطح PGA برای هر ۷ زلزله یک مقدار احتمال بدست می آید.باتوجه به مقادیر احتمال بدست آمده می توان منحنی شکنندگی را رسم نمود..
با توجّه به منحنی شکنندگی بدست آمده و این که این منحنی مشخّص کننده احتمال خرابی در برابر بیشینه شتاب محتمل می باشد ، بیشینه شتاب هایی که باعث خرابی در این ترانس می شود ، بدست می آید . از طرف دیگر بر اساس تحلیل خطر انجام شده بر روی شهر تهران بیشینه شتاب های محتمل مناطق مختلف موجود می باشد(که در این رساله از نتایج بدست آمده توسط آژانس همکاریهای بین المللی ژاپن استفاده شده است) . از ترکیب منحنی شکنندگی و بیشینه شتاب های مناطق مختلف می توان احتمال قطع برق در اثر زلزله با بیشینه شتابهای محتمل را در مناطق مختلف شهر پیش بینی نمود و مشخص کرد که چه تعداد مشترک تحت چه زلزله ای دچار قطعی برق خواهند شد. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده می توان پیشنهاد های مدیریتی ارائه نمود از جمله وضعیت برق مراکز مهم مثل بیمارستانها ، آتش نشانیها ، مراکز مدیریت بحران و … پس از زلزله بدقت باید مورد بررسی قرار گیردتا نسبت به برقراری مجدد برق مناطق مختلف بر اساس اولویت تصمیم گیری شود .

سلمان کریمی
ارزیابی بادبندهای کمانش ناپذیر به منظور ارتقای عملکرد و استفاده از آنها در ایران

بادبند، به عنوان نوعی سیستم کنترل غیر فعال، می‌تواند نقش موثری در ایجاد مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله داشته باشد. یکی از روش های بهره گیری بیشتر و اقتصادی تر از قابلیت بادبند ها استفاده از ظرفیت غیر ارتجاعی آنها است. بادبند های معمولی تحت کشش دارای عملکرد خوبی هستند، ولی در زیر فشار دچار کمانش شده، شکل پذیری خوبی ندارند. بادبند های کمانش ناپذیر برعکس با جلوگیری از کمانش پیش از تسلیم بادبند باعث افزایش شکل پذیری می شوند. در سالهای اخیر استفاده از این نوع بادبند‌ها عمومیت یافته است. جلوگیری از کمانش در این نوع بادبند با محصور نمودن هسته فولادی بادبند در بتن که به‌نوبه خود در یک لوله فولادی قرار گرفته است، انجام می شود. بدین ترتیب بادبند در فشار و کشش بطور مشابه عمل می‌کند. بدین جهت بادبندهای کمانش ناپذیر قابلیت استهلاک انرژی بیشتری داشته و باعث افزایش ایمنی سازه می‌شوند. از طرف دیگر چون نحوه کاربرد این نوع بادبند شبیه بادبند های معمولی است، استفاده از آن در سازه ها نیازمند تکنولوژی جدیدی نمی باشد. با توجه به این مقدمات، بررسی بادبند های کمانش ناپذیر به منظور ارتقای کیفیت و کارایی آنها و بومی کردن تکنولوژی مربوطه در کشور لرزه خیزی مانند ایران حائز اهمیت بوده، در این پایان نامه مورد توجه است.

هامون حیدری
تقویت بیشینه شتاب سطح زمین بر روی عوارض توپوگرافی دو بعدی

امروزه تجربیات به دست آمده از زمین‌لرزه‌های گذشته و نیز مطالعات صورت گرفته در این زمینه تاثیر قابل ملاحظه عوارض توپوگرافی و نامنظمی‌های سطحی بر پاسخ لرزه‌ای سطح زمین را نمایان ساخته است. علی‌رغم مشخص شدن اهمیت این مسئله، تنها معدودی از آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌های طراحی مقاوم در برابر زلزله به صورت محدود و بازدارنده اثرات ساختگاهی ناشی از توپوگرافی را مد نظر قرار داده‌اند. این مسئله ناشی از عدم وجود دانش کافی در باره نحوه و میزان تاثیر توپوگرافی بر پاسخ لرزه‌ای است و ضرورت انجام مطالعات در این زمینه را بیان می‌دارد.
هدف اصلی رساله حاضر، بررسی تغییرات بزرگنمایی بیشینه شتاب سطح زمین (PGA) بر روی عوارض توپوگرافی دوبعدی همگن و ارتجاعی خطی و همچنین انجام برخی مطالعات حساسیت‌سنجی بر روی میزان تأثر آن از خصوصیات هندسی و مکانیکی محیط و موج مهاجم است. برای این منظور ابتدا برخی تحلیل‌های عددی تکمیلی توسط نرم‌افزارِ مبتنی بر روش اجزاء مرزی هیبرید (Hybrid) انجام گرفت. پس از آن کلیه داده‌های حاصله از تحلیل‌های عددی جدید و پیشین پژوهشگاه بر روی تپه‌ها و دره‌های دو بعدی نیم‌سینوسی، نیم‌بیضی و ذوزنقه مورد پردازش تکمیلی قرار گرفت. در همین راستا برنامه‌ کوچک و متممی در محیط مطلب (Matlab) نگارش گردید تا با محاسبه مشتقات تاریخچه‌ زمانی تغییرمکان، تاریخچه‌های زمانی سرعت، شتاب و همچنین مقادیر بیشینه هر یک را به دست دهد.
نهایتا بعضی معیارهای کلی و نیز برخی روش‌ها و روابط ساده مهندسی ارائه شدند که می‌توانند ایده اولیه‌ای را از مقادیر بیشینه شتاب سطح زمین بر روی عوارض توپوگرافی یاد شده بدست دهند و همچنین در توسعه روش‌های ریزپهنه‌بندی ژئوتکنیک لرزه‌ای در مناطق پوشیده از عوارض توپوگرافی بکار گرفته شوند.

حامد رستمیان
مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی تجهیزات متداول مستهلک کننده انرژی برای مقاوم سازی پلها

در پلهای تیرو دال با تکیه گاههای نِئوپرن، بلوکها یا کلیدهای برشی معمولا به منظور نگهداری تابلیه بر روی پایه و کوله در برابر بارهای جانبی زلزله طراحی می شوند. این عناصر نسبتا صلب میباشند و در هنگام زلزله نیروی اینرسی تابلیه را تقریبا بطور کامل به پایه و کوله منتقل میکنند. جرم تابلیه پلها نسبتا زیاد می باشد و لذا نیروی اینرسی ناشی از آن میتواند به عناصر زیر سازه (پایه، کوله و فونداسیون) آسیب جدی برساند. در طرح پیشنهادی برشگیرهای فولادی جاری شونده با قابلیت شکل پذیری و جذب انرژی زیاد جایگزین بلوکهای برشی متداول در پلها میگردند. در هنگام زلزله نیروی اینرسی تابلیه در داخل این برشگیرها مستهلک می شود و در نتیجه بارهای لرزه ای وارد برعناصر زیرسازه پل بشدت کاهش می یابد. شکل پذیری و قابلیت جذب انرژی بسیار بالای برشگیر پیشنهادی با انجام مطالعات آزمایشگاهی و کاهش شدید تقاضای لرزه ای در عناصر زیرسازه پل با انجام مطالعات تحلیلی مورد تائید قرار گرفت. از این برشگیر میتوان در ساخت پلهای جدید و یا مقاوم سازی پلهای موجود استفاده نمود. هزینه کم، نصب آسان، و قابلیت انجام عملیات مقاوم سازی بدون نیاز به محدود نمودن ترافیک از مزایای دیگر این برشگیر میباشند.

آرش مهدوی
ارزیابی آسیب پذیری ساختمانهای آجری نیمه اسکلت

با توجه به گستردگی ساختمانهای نیمه اسکلت و ساختمانهای بنایی غیر مسلح در کشور، سعی گردیده در فصل اول با استفاده از منابع موجود و تحقیقات میدانی، مطالبی در رابطه با مشخصات دیوار و ملات، سقف طاق ضربی، ستونها و شاهتیرهای فولادی، پی و اتصالات آنها در این گونه ساختمانی گردآوری شود تا به عنوان مرجعی برای کارهای آینده مورد استفاده قرار گیرد.

از آنجائیکه بحث مقاوم سازی ساختمانهای موجود وارد حیطه مسائل عملی میگردد روشهای پژوهشی و تحقیقاتی در آن کاربردی ندارد. در نتیجه اولین گام در مقاوم سازی انتخاب آیین نامه و دستورالعمل هایی است که نیازهای مقاوم سازی را در عمل مرتفع سازند. نگارش آیین نامه های جدید مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی بوده و عملا از توان بسیاری از کشورها خارج است. در عین حال شباهتهای موجود میان ساختمانهای کشورهای مختلف، استفاده از آیین نامه های دیگر کشورها را امکان پذیر می سازد. با توجه به اهمیت موضوع، آیین نامه های موجود در کشور و انتشارات آژانس فدرال مذیریت بحران آمریکا (فیما) در این فصل مورد بررسی قرار گرفته است. دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود (نشریه ۳۶۰) بعنوان اولین دستورالعمل بهسازی در کشور تهیه و مورد استفاده قرار گرفته است. علیرغم انتشار آیین نامه هایی کاملتر در این زمینه، دستورالعمل بهسازی بواسطه سهولت استفاده و آشنایی بیشتر جامعه مهندسین با آن، در حال حاضر بعنوان یکی از منابع اصلی مقاوم سازی، مورد استفاده قرار میگیرد. بمنظور مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی به روش این دستورالعمل با روشهای تحلیل پیشنهادی، در این پایان نامه ساختمان نوعی انتخابی با روشهای ارائه شده در این دستورالعمل مورد ارزیابی قرار گرفته است و نتایج حاصله ارائه گردیده اند.

با توجه به بررسی های صورت گرفته در این پایان نامه، پیش استاندارد فیما ۳۵۶ بعنوان آیین نامه پیشنهادی برای مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود در کشور انتخاب گردید. در عین حال این آیین نامه با تغییراتی تحت عنوان دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود (نشریه ۳۶۷) توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی منتشر گردیده است. در نتیجه برای استفاده بهینه از این پیش استاندارد، مفاهیم روشهای تحلیلی و روابط محاسبه ظرفیت اعضا بصورت مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای مدلسازی مطابق با الزامات این پیش استاندارد، روشی پیشنهادی مبتنی بر استفاده از فنرهای معادل بجای دیوارها ارائه شده است.

بمنظور بررسی عملی روش مدلسازی پیشنهادی و یک ارزیابی عمومی از ساختمانهای نیمه اسکلت، در ساختمان نوعی معرفی شده که در فصل سوم با استفاده از ضوابط نشریه ۳۶۰ ارزیابی شده بود، مجددا با استفاده از روش فیما ۳۵۶ مورد ارزیابی و بررسی دقیق تری قرار گرفته است تا مقایسه ای میان این دو روش ارزیابی کیفی و کمی صورت گیرد. در عین حال با توجه به اینکه ساختمان نوعی مورد بررسی بگونه ای انتخاب شده تا خصوصیات کلی این گونه ساختمانی را پوشش دهد، نتایجی عمومی برای انتخاب روش تحلیل و رفتار عمومی مورد انتظار ساختمانهای نیمه اسکلت، بدست آمده است. در پایان کاستی های موجود در آیین نامه های مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیر مسلح مورد بررسی قرار گرفته و پیشنهاداتی برای رفع این نقایص ارائه شده است. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان نیمه اسکلت نوعی و نتایج بدست آمده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

مسعود حسان
ارزیابی روشهای مختلف شناسایی سیستم با بکارگیری رکوردهای ارتعاش محیطی ساختمانها

پیشرفت روز افزون علم مهندسی زلزله و تجربیات زلزله های مختلف گواه بر پیچیده بودن رفتار سازه ها در برابر لرزشهای زلزله هستند. و به تبع آن، گویای آن هستند که عواملی که در طراحی و ساخت موفق یک سازه دخالت دارند ، متعددند. برای تحلیل دینامیکی سازه ها لازم است که خصوصیات دینامیکی آن مانند پریدهای طبیعی ارتعاشی، شکل مد، جذب انرژی و حد تسلیم سازه در دسترس باشد. عمده پارامترهای مطلوب و مورد نظر عبارتند از پریدهای طبیعی ارتعاش تمام مدهای مهم و شکل مدهای متناظر با آن و مقدار جذب انرژی یا میرایی متناظر با هر مد. در میان روشهای مختلف آزمایشات دینامیکی بر روی سازه ها، روش ارتعاش محیطی روشی مناسب و عملی برای تعیین خصوصیات دینامیکی سازه ها می باشد. ارتعاشاتی ناشی از عوامل طبیعی همچون لرزه های بسیارخفیف زمین، باد و ترافیک باعث می شوند که سازه در مدهای مختلف به ارتعاش در آید. با اندازه گیری پاسخ سازه در برابر این ارتعاشات و تحلیل آنها می توان خصوصیات دینامیکی سازه را بدون نیاز به لرزاننده های بزرگ و قوی بدست آورد. در این پایان نامه سعی شده تا روشهای مختلف شناسایی سیستم با بکارگیری رکوردهای ارتعاش محیطی ساختمانها مورد بررسی قرار گیرد و قابلیت آنها در تعیین پارامترهای دینامیکی مورد ارزیابی قرار گیرد. هدف اصلی این پایان نامه معرفی و بررسی روشهای شناسایی پارامترهای مودال (فرکانسهای طبیعی، نسبتهای میرایی و شکلهای مدی) ساختمانها با استفاده از رکوردهای ارتعاش محیطی آنها بوده است. در این راستا روشهای چهار طیفی، مک وری، جستار قله و زیر فضای تصادفی مورد توجه قرار گرفته اند. روش چهار طیفی بر مبنای استفاده از طیف چگالی توان نگاشت ثبت شده در نقاط مختلف سازه استوار است. در این روش جهت شناسایی مدهای ارتعاشی و اشکال مدی از طیف چگالی توان متقاطع، طیف ارتباط و طیف فاز متقاطع، بین نقاط مختلف سازه و نقطه مرجع و جهت تعیین میرایی های مدی از روش پهنای باند نیم توان استفاده می شود. در روش مک وری رفتار سازه دو بعدی و خطی با میرایی متناسب فرض می شود. در این روش با داشتن شتابنگاشت پایه و شتابنگاشت طبقه هم جهت با آن، می توان پارامترهای مدی حاکم در پاسخ سازه را شناسایی نمود. این روش بر اساس کمینه سازی معیار عدم انطباق تبدیل فوریه شتاب مطلق مدل محاسباتی با تبدیل فوریه شتاب اندازه گیری شده در نقاط مختلف ساختمان استوار است که با استفاده از آن برای هر مد، پنج پارامتر شناسایی می گردد که این پارامترها شامل فرکانس مدی، ضریب میرایی مدی، ضریب مشارکت مدی مربوط به آن طبقه، تفاضل سرعت مدی انتهای رکورد از ابتدای رکورد و تفاضل تغییر مکان مدی انتهای رکورد از ابتدای رکورد می باشند. در روش جستار قله برای تعیین فرکانسهای طبیعی سیستم از نمودار چگالی طیفی توان PSD استفاده می شود. و برای در نظر گرفتن اثر تمامی حسگرهایی که بر روی سازه قرار دارند و ارتعاشات سازه را ثبت می کنند از قله های نمودار میانگین نرمال شده چگالی های طیفی توانی ANPSD استفاده می شود. همچنین جهت جداکردن فرکانسهای طبیعی سازه از سایر فرکانسها از تابع همبستگی و زاویه فاز استفاده می شود. در این روش برای تعیین شکل مد و میرایی از تابع پاسخ فرکانسی در فرکانسهای طبیعی سازه و روش پهنای باند نیم توان استفاده می شود. روش زیر فضای تصادفی روشی کامل در حوزه زمان و بسیار دقیق می باشد. که بر مبنای روشهای پیشرفته ریاضی استوار است و قادر به شناسایی فرکانسها و میرایی های سازه با دقت بالا می باشد. سازه های مورد آزمایش در این تحقیق عبارت بودند از الف) ساختمان مرکزی بانک صادرات ایران (برج سپهر): این ساختمان با بیش از ۵۳۰۰۰ مترمربع زیر بنا در ۳۲ طبقه و به ارتفاع ۵/۱۰۰ متر، در حال حاضر یکی از بلندترین برجهای در حال استفاده ایران می باشد. ب) بلوک شرقی ساختمان پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله: این ساختمان با اسکلت فلزی، دارای ۶ طبقه بانضمام دو طبقه زیر زمین و یک نیم طبقه به اسم اطاقک هواساز است که ارتفاع بلند ترین نقطه آن از سطح زمین ۱۸/۲۶ متر و از روی پی ۱۸/۳۴ متر می باشد. ج) سازه چهار طبقه با مقیاس½ با اتصالات خورجینی: مدل مزبور، به ارتفاع ۶ متر و دارای پلان مستطیلی به ابعاد ۴/۲×۷/۳ متر می¬باشد. پلان ساختمان در جهت عرضی دارای دو دهانه ۲۰/۱ متری و در جهت طولی دارای دو دهانه ۸۵/۱ متری است. همچنین هر طبقه از مدل دارای ارتفاع ۵/۱ متر می باشد. با استفاده از روشهای شناسایی مذکور پارامترهای دینامیکی (فرکانسهای ارتعاشی، میرایی مدی و اشکال مدی) ساختمانهای مشروحه برای یازده مد اول ارتعاشی برج سپهر، چهار مد اول ارتعاشی راستای شرقی- غربی (جهت اتصالات خورجینی) مدل ½ و پارامترهای مربوط به شش مد ارتعاشی بلوک شرقی ساختمان پژوهشگاه بدست آمد. شایان ذکر است برای سازه مدل ½ علاوه بر روشهای مذکور از آزمایش ضربه و مدل کامپیوتری نیز جهت تعیین پارامترهای دینامیکی بهره برده ایم. نتایج شناسایی بدست آمده از روشهای فوق الذکر نشان داد که فرکانسهای حاصله اختلاف ناچیزی با یکدیگر داشتند. اما میرایی های بدست آمده از روشهای مختلف با یکدیگر بسیار متفاوت بودند. و در روش مک وری در پاره ای از موارد به میرایی منفی نیز منجر گردید. علت اختلاف زیاد میرایی های بدست آمده از روشهای مختلف می تواند ناشی از مکانیزم پیچیده میرایی باشد که علی رغم پیچیدگی زیاد آن در دینامیک سازه ها برای سادگی کار، میرایی از نوع ویسکوز و متناسب با سرعت در نظر گرفته می شود. همچنین در روش مک وری، با فرض ورودی مشخص که همان ارتعاشات پای ساختمان در نظر گرفته می شود، پارامترهای مدی شناسایی می شود در حالی که در مورد ارتعاشات محیطی این مسئله ممکن است کاملا صادق نباشد.