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

دوره سیزدهم سال تحصیلی ۱۳۸۶-۱۳۸۵

سید مهدی پارسائیان
ارزیابی نسبت حداکثر تغییر مکان غیر الاستیک به الاستیک مندرج در آیین نامه بهسازی با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی

در این تحقیق، یک مطالعه آماری بر روی نسبت حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک، به منظور تخمین حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک از روی حداکثر تغییرمکان الاستیک انجام گرفته است. این نسبت برای سیستم‌های یک درجه آزاد دارای مدل رفتاری الاستوپلاستیک کامل با زمان تناوب‌های بین ۰۵/۰ تا ۳ ثانیه و به ازای ضرایب کاهش مقاومت تحت اثر مجموعه نسبتا بزرگی از رکوردهای زلزله های ایران بدون درنظر‌گرفتن اثرات اندرکنشی خاک-سازه محاسبه شده است. مقصود از خاک سخت در این مطالعه، خاک های نوع یک، دو و سه می باشد. در استاندارد ۲۸۰۰ ، طبقه‌بندی نوع خاک بر اساس سرعت موج برشی در ۳۰ متر لایه فوقانی خاک انجام گرفته است، لیکن به جهت اینکه در زمان انجام این مطالعه، فقط اطلاعات سرعت موج برشی برای تعداد بسیار اندکی از ایستگاه های ثبت زلزله در اختیار می باشد، در این تحقیق معیار طبقه‌بندی نوع خاک بر مبنای شیوه نسبت طیفی با توجه به مرجع شماره (۵) در نظر گرفته شده است. اثر زمان‌تناوب، مقدار ضریب کاهش مقاومت، شرایط خاک، بزرگای زلزله و فاصله از کانون زلزله روی نسبت حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک ارزیابی و بحث شده است. نسبت حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک مرتبط با مقادیر میانگین ارائه شده است، همچنین مقدار پراکندگی نتایج هم مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از تحلیل رگرسیون غیرخطی، رابطه ساده‌ای برای تخمین نسبت حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک برای سیستم‌‌های یک درجه آزاد با مدل رفتاری الاستوپلاستیک کامل معرفی شده است که برای تخمین حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک سازه‌ها روی خاک سخت از روی حداکثر تغییرمکان الاستیک، قابل استفاده می باشد. همچنین با توجه به اینکه ضریب موجود در رابطه تعیین تغییرمکان هدف ساختمان ها در نشریه ۳۶۰ (دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود در ایران) نیز معرف نسبت حداکثر تغییرمکان غیرالاستیک به الاستیک برای سیستم های یک درجه آزاد با مدل رفتاری الاستوپلاستیک کامل می باشد، رابطه پیشنهاد شده بر اساس نتایج این مطالعه با ضریب نشریه ۳۶۰ مقایسه شده است و مشخص گردیده که این ضریب نشریه ۳۶۰ نیازمند تجدیدنظر و تغییر می باشد.

راضیه سادات محبوب شریفی
تحلیل غیرخطی مدل قاب معادل برای میانقاب‌های مصالح‏ بنایی دارای بازشو

پانل‌های پرکننده به عنوان بخش‌های داخلی و خارجی ساختمان‌های بسیاری کاربرد دارد، ولی به صورت معمول جزء عناصر معماری محسوب شده و در طراحی از وجود آن‌ها صرفنظر می‌شود.
استفاده از میانقاب‌ها در قاب‌های ساختمانی، باعث تغییر در سختی، مقاومت و رفتار غیرخطی قاب‌های مرکب تحت بارهای جانبی، می‏گردد. بنابراین نمی-توان از اثرات مثبت یا منفی آن‌ها چشم پوشی کرد. از طرف دیگر در ارزیابی آسیب‏پذیری لرزه‌ای قاب‌های ساختمانی موجود، میانقاب‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند؛ زیرا در تحلیل آسیب‏پذیری لرزه‌ای یک ساختمان، باید کلیه اعضای سازه‌ای تأثیرگذار در ظرفیت باربری جانبی آن اعم از تیرها، ستون ها، سیستم‌های باربر جانبی و میانقاب‌ها، در‌نظر گرفته شوند. وجود بازشو در داخل میانقاب نیز موجب پیچیدگی رفتار آن می‌شود و مدل‏سازی آن را با مشکلاتی مواجه می‌سازد.
همچنین یکی از نیازهای بهسازی لرزه‌ای در تحلیل سازه‌های قابی موجود، که در آن‌ها از میانقاب‌ها استفاده شده است، ارائه مدل ساده‌ای است که بتواند رفتار لرزه‌ای غیرخطی این قبیل میانقاب‌ها را به نحوی برآورد نماید که به سادگی در فرآیند تحلیل مورد استفاده قرار گیرد.
تحقیقات سال‌های اخیر پیشرفت شایانی را در بررسی تحلیلی رفتار قاب‏های مرکب نشان می‌دهد‏، اما هنوز فقدان توصیه‌های طراحی پیشرفته و شیوه‌های تحلیلی مناسب احساس می‌گردد. با توجه به این مطالب اهمیت تحقیق بیشتر در رفتار قاب‌های مرکب روشن‌تر می‌شود تا کمبود‌های موجود در طراحی مهندسی قاب‌های مرکب و ارزیابی صحیح آن‌ها برطرف گردد.
در این پایان‏نامه سعی شده است مبانی رفتاری میانقاب‌ها و اثر آن‌ها بر رفتار لرزه‌ای قاب‌های ساختمانی بیان شود. همچنین مدل قاب معادل برای میانقاب‌های دارای بازشو که در سال ۱۳۸۶ برای تحلیل استاتیکی غیرخطی( تحلیل رانشی یا بارافزون ) قاب‏های فولادی با میانقاب‌های آجری دارای بازشو ارائه شده است، بوسیله نرم‌افزار DIANA، صحت سنجی گردیده و این مدل برای طبقات و دهانه‌های بیشتر تعمیم داده شده است‏.
سپس در نرم‌افزار DIANA، بارگذاری رفت‏و‏برگشتی‏ (چرخه‏ای)‏ بر روی مدل انجام شده است و منحنی هیسترزیس آن با منحنی هیسترزیس بدست آمده از آزمایش مقایسه گردیده است.

سیروس پورلطیفی
روشی برای تشخیص ناپایداری عددی از ناپایداری فیزیکی (سازه‏ای)

انتگرال‏گیری گام‏به‏گام یکی از توانمندترین روش‏های تحلیل رفتار دینامیکی در سیستم‏های سازه‏ای است. پاسخ‏های حاصل از این روش تقریبی هستند و به هنگام استفاده از انتگرال‏گیری گام‏به‏گام این امکان وجود دارد که پاسخ‏های نامعقولی حاصل گردد. نا معقول بودن پاسخ‏ها می‏تواند دلایل متعددی داشته باشد. وجود ناپایداریِ فیزیکی در سازه مورد بررسی، به مفهوم بزرگ شدن پاسخ‏های واقعی، می‏تواند یکی از دلایل این گونه پاسخ‏ها باشد. از سوی دیگر نامعقول بودن پاسخ‏ها می‏تواند به علت ناپایداریِ عددی، به مفهوم بزرگ شدن پاسخ‏های تقریبی، حاصل از روش حل مورد استفاده ایجاد شود. اگر بتوان روشی ارائه کرد تا این دو پدیده از هم تشخیص داده شود، مهندسین قادر خواهند بود با دید بازتری با پاسخ‏های نامعقول حاصل از انتگرال‏گیری گام‏به‏گام و در حالت کلی تحلیل تاریخچه زمانی، برخورد نمایند. در این پایان‏نامه پس از اعمال فرضیات ارائه شده، با توجه به مفهوم دو نوع ناپایداری، روشی کاربردی برای تشخیص دو نوع ناپایداری معرفی و به خرپاهای دو بعدی اعمال شده است. روش ارائه شده طی چندین مثال نشان داده شده است.

ارشیا خفاف
بررسی عملکرد لرزه ای دیوار آجری کلافدار مقاوم سازی شده با frp

تعداد زیادی از ساختمانهای موجود در کشور از مصالح بنایی ساخته شده‌اند. این نوع ساختمان در گذشته عملکرد مناسبی در برابر زلزله از خود نشان نداده است. بسیاری از ضوابط طراحی و ساخت‌و‌ساز مصالح بنایی هنوز بر مبنای روشهای سنتی می‌باشد. حتی روشهای طراحی جدیدتر براساس روابط تقریبی است. علت این امر عدم درک مناسب مکانیسم شکست مصالح بنایی می‌باشد که فرآیندی پیچیده است. خوشبختانه با به بازار آمدن ابزارهای جدید محاسبه، جزییات آن کم‌کم مشخص می‌شود.
در این تحقیق از نرم‌افزار Diana استفاده شده است. علت این انتخاب وجود مدلهای رفتاری گسترده مصالح بنایی، بتن و المانهای میانی می‌باشد. به منظور تایید اجزای مختلف مدلسازی مانند مصالح بنایی، بتن و FRP، نمونه‌های آزمایشگاهی با نتایج Diana مقایسه و معلوم شد نتایج عددی از دقت خوبی برخوردار می‌باشد.
روشهای ارزیابی آسیب‌پذیری لرزه‌ای دیوارهای آجری و ساختمانها شامل روشهای ساده آیین‌نامه‌ای، روشهایی مانند قاب معادل و روشهای زمان‌بر اجزای محدود و اجزای مجزا می‌باشند. گرچه روشهای آیین‌نامه‌ای و کاربردی اغلب دقت کمتری نسبت به روشهای اجزای محدود و اجزای مجزا دارند اما به دلیل تعداد زیاد و تنوع دیوارها و ساختمانهای آجری این روشها برای طراحی کاربردی‌تر هستند. در سال ۲۰۰۷، آیین‌نامه بهسازی لرزه‌ای ساختمانهای موجود، ASCE41-06، منتشر شده است. گرچه این آیین‌نامه بر مبنای FEMA356 می‌باشد ولی در برخی قسمتها نسبت به آن تغییراتی نیز کرده است مثلا مود شکست کشش قطری در این آیین‌نامه حذف شده است. به منظور بررسی دقیقتر مودهای شکست دیوار و ظرفیت آنها، یک مطالعه پارامتری انجام شد که در آن ۷۶۸ نمونه دیوار در نظر گرفته شد. پارامترهای موردنظر شامل ابعاد، شرایط تکیه‌گاهی، مشخصات مصالح و بارگذاری بود. ظرفیت و مود شکست بدست آمده با آیین‌نامه ASCE41-06 و FEMA356 مقایسه شد. نتایج حاصله نشان می‌دهد که مودهای شکست دیوارهای بنایی به سه دسته چرخش و خردشدگی، کشش قطری و خردشدگی، لغزش بند افقی و خردشدگی تقسیم می‌شوند. در بررسی انجام شده مشخص شد که رابطه تعیین ظرفیت مود خردشدگی در ASCE41-06 از دقت خوبی برخوردار است. ولی ظرفیت حاصل از مود شکست کشش قطری در FEMA356 با نتایج تحلیل اختلاف زیادی داشت. شاید یکی از علل حذف این مود در ASCE41-06 عدم دقت رابطه موجود برای آن باشد. همچنین رابطه تعیین ظرفیت مود لغزشی در FEMA356 و ASCE41-06 در دیوارهای با نسبت طول به ارتفاع زیاد، جوابهای خوبی می‌دهد. ولی در دیوارهای با طول کم و متوسط مقادیر ناشی از فرمولهای آیین‌نامه با نتایج عددی FEM اختلاف زیادی دارد.
در مرحله بعدی این مطالعه سه دیوار متفاوت با مودهای شکست چرخشی، لغزش بند افقی و کشش قطری با الگوهای مختلف FRP تقویت شد. نتایج حاصله نشان می‌دهد که در دیوارهایی که در آنها شکست خمشی رخ می‌دهد، تقویت دیوار در دو انتها در جهت قائم و به صورت قطری عملکرد دیوار را بهبود می‌بخشد. برای دیوارهایی که شکست به صورت لغزشی و کشش قطری است، تقویت به صورت قطری مناسبتر است.
آیین نامه ۲۸۰۰ استفاده از کلافهای افقی و قائم را با ضوابطی خاص در تمامی ساختمانهای بنایی الزامی می‌داند. با این وجود مطالعات زیادی در این زمینه صورت نگرفته است. در نتیجه شناخت بیشتر سیستمهای کلاف و بررسی دقیقتر آنها برای ارزیابی سازه‌ها لازم به نظر می‌رسد. بدین منظور یک مطالعه پارامتری در مورد دیوارهای کلافدار انجام گردید. پارامترهای در نظر گرفته شده شامل ابعاد، مشخصات مصالح ، شرایط تکیه‌گاهی و بار قائم بود. نتایج حاصله نشان می‌دهد که مودهای شکست در دیوارهای کلافدار دو دسته کشش قطری و چرخشی می‌باشد. همچنین نقش کلاف در افزایش ظرفیت دیوارهای با ملات ضعیفتر بیشتر می‌باشد.
در انتها دو دیوار کلافدار با مودهای شکست مختلف تحت الگوهای مختلف با FRP تقویت شد. مشخص گردید که بهترین گزینه برای تقویت آنها، استفاده از FRP به صورت قطری است.

سمیه رضائی تفتی
بررسی تاثیر عدم قطعیت ها بر پایداری لرزه ای سدهای خاکی

با توجه به اهمیت سدهای خاکی که در زمره سازه های مهم رده بندی می شود، لازم است تحقیقات لازم جهت پایداری شیب در مورد آن صورت پذیرد. نظر به آن که خرابی و عدم پایداری در سدهای خاکی منجر به از دست رفتن جان و مال بسیاری از ساکنین زمین می شود، بررسی پایداری لرزه ای این نوع سازه، خصوصا در مناطق لرزه خیز بسیار مهم و حیاتی می باشد. از جمله مسائلی که بسیار در سال های اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است، بحث عملکرد مصالح رس مخلوط در پایداری لرزه ای سدهای خاکی می باشد. مصالح رس مخلوط، به رس مخلوط با درشت دانه اطلاق می شود، که مصالح درشت دانه در بین مصالح رس به نسبت های متفاوت شناور می باشند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، به دلیل رفتار زهکشی نشده مصالح ریزدانه هسته سد در هنگام بارگذاری لرزه ای، و ایجاد فشار آب منفذی اضافی در این نوع مصالح، امکان عدم پایداری سد در هنگام زلزله را افزایش می دهد. لذا در این تحقیق با استفاده از تئوری مجموعه های فازی، با در نظر گیری نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی رفتار خاک در بخش هسته خاک، به ارزیابی پایداری لرزه ای سد گتوند از طریق محاسبه جابجایی نیومارک و ضریب اطمینان پرداخته می شود. جهت بررسی تاثیر فشار آب منفذی در پایداری لرزه ای سد، دو نوع مصالح رس خالص و رس مخلوط در هسته سد در نظر گرفته شده است، که با استفاده از نتایج آزمایشگاهی در نرم افزار PLAXIS مدل سازی رفتار خاک صورت گرفت. نتایج تحلیل های قابلیت اعتماد برای هر دونوع مصالح، رس خالص و مخلوط، بدست آمده است، که جهت ارزیابی عملکرد رس مخلوط در هسته سد مورد مقایسه با رس خالص قرار می گیرد. با توجه به اهمیت مباحث قابلیت اعتماد و در نظر گیری عدم قطعیت ها در مسائل ژئوتکنیکی، در این تحقیق عدم قطعیت از نوع بارگذاری مدل سازی گشته است. در دو سطح خطر MCL و DBL نتایج قابلیت اعتماد ارائه می گردد.

رضا فیضی
مقایسه رفتار لرزه ای سدهای خاکی در زلزله های حوزه نزدیک و حوزه دور (مطالعه موردی سد خاکی مارون)

بطور کلی نگاشت زلزله های ثبت شده در یک سایت بسته به شرایط مختلفی از قبیل: بزرگای زلزله، نوع گسلش، جهت انتشار گسیختگی،موقعیت قرارگیری سایت نسبت به گسل و چشمه مولد زلزله و در نهایت مشخصات ساختگاه، تفاوت های زیادی در ویژگیهایی مانند شدت، مدت دوام و محتوای فرکانسی دارند . این تفاوت ها باعث طبقه بندی زلزله های مختلف در دو گروه زلزله های حوزه نزدیک و حوزه دور ، یا زلزله های نزدیک گسل و دور از گسل و یا زلزله های پالس -مانند و معمولی گردید ومطالعات صورت گرفته بر روی سازه های مختلف، تفاوت رفتار لرزه ای قابل توجهی را در دو گروه مذکور زلزله ها نشان داد.
در راستای پروژه در حال انجام در پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله جهت مطالعه رفتار لرزه ای ابنیه های ژئوتکنیکی در زلزله های حوزه نزدیک و دور، تحقیق حاضر بگونه ای تعریف شد که رفتار سد خاکی مارون؛ از مرتفعترین سدهای خاکی موجود در کشور؛ در زمین لرزه های مختلف حوزه دور و نزدیک جهان مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور، جهت بررسی رفتار لرزه ای این سد، آنالیز تاریخچه زمانی در سطوح مختلف خطر، تحت ۱۲ نگاشت حوزه نزدیک و ۱۲ نگاشت حوزه دور صورت گرفت. همچنین از پالس های ساده سینوسی میرا جهت شبیه سازی اثر پدیده جهت پذیری در نگاشت زلزله های حوزه نزدیک استفاده و رفتار سد تحت این پالس های مصنوعی نیز ارزیابی گردید. برای همپایه نمودن شتابنگاشت های مذکور، سه روش مختلف همپایه سازی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت به جهت آنکه مقدار و نحوه توزیع انرژی در مدت زمان دوام زلزله ورودی به سد، دارای اهمیت فراوانی در پاسخ آن بود، روش همپایه سازی به شدت اریاس انتخاب شد.
نتایج حاصل از تحلیل های مختلف در این مطالعه نشان می دهد که در مجموع، رفتارهای مختلف سد از قبیل: بزرگنمایی شتاب در ارتفاع سد، تغییرشکل های ماندگار افقی، نشست تاج سد، تغییرمکان نیومارک گوه لغزشی در اثر نگاشت های مختلف حوزه نزدیک بحرانی تر است که ناشی از وجود ویژگیهای مختلفی در این نگاشت ها می باشد. نگاشت های حوزه نزدیک به دلیل اثرات جهت پذیری، دارای پالس هایی با پریود بلند می باشند. نزدیک بودن پریود مود اصلی سد به پریود پالس غالب و همچنین دامنه بلند شتاب و سرعت در لحظه پالس غالب نگاشت از عوامل بزرگتر شدن پاسخ سازه می باشد. در واقع نسبت پریود پالس به پریود مود اصلی سد از عوامل مهم در ارزیابی پاسخ سد تشخیص داده شد. همچنین تجمع انرژی در یک بازه زمانی کوتاه در زلزله های حوزه نزدیک و ورود یکباره این انرژی به سد بصورت ضربه، باعث می شود در سد تغییرشکلهای بزرگی در بازه زمانی کوچکی ایجاد گردد که در بسیاری از موارد، به علت بروز رفتار غیرخطی در مصالح، باعث ایجاد تغییرشکل های پلاستیک و ماندگار می شود. همچنین به جهت نسبت بزرگ حداکثر سرعت به حداکثر شتاب مطلق و نسبت کوچک حداکثر تغییرمکان به حداکثر سرعت در تاریخچه زمانی نگاشت های حوزه نزدیک، ناحیه حساس به سرعت در آنها باریکتر و ناحیه حساس به شتاب و تغییرمکان پهن تر گردد و بدین جهت از طرفی با وارد شدن شتاب های بیشتر در محدوده فرکانسی بیشتر و از طرف دیگر با افزایش سختی ظاهری سد، شتاب بزرگتری در بدنه سد ایجاد می شود. در مجموع، تحقیق حاضر نشان داد که در حالت تحریک با زمین لرزه های دارای انرژی یکسان، رفتار لرزه ای سد خاکی مورد مطالعه در زمین لرزه های مختلف حوزه نزدیک بحرانی تر از رفتار سد در زمین لرزه های مختلف حوزه دور می باشد