عناوین پایان نامه‌های دکترا
رشته مهندسی عمران – مهندسی زلزله (گرایش سازه)
دوره دهم سال تحصیلی ۱۳۸۶-۱۳۸۵
سیدامیر بنی مهد
اندرکنش دینامیکی قطار- خط و تعیین منحنی های شکنندگی خط آهن

مزایای سیستم ریلی از دیرباز در اروپا معلوم بوده و بهمین جهت سیستم‌های گسترده ریلی در کشورهای مختلف آن قاره بوجود آمده است. بعلت برتری¬ اقتصادی، محیط زیستی و ترافیک که سیستم‌های ریلی در مقایسه با حمل و نقل جاده ای و هوایی دارند در سال‌های اخیر توجه به سیستم‌های ریلی میان شهری و برون شهری نیز در ایران زیاد شده است. همچنین با توجه به نقش این سیستم بعنوان یک سامانه شریان حیاتی و لزوم قابل استفاده بودن آن پس از یک فاجعه طبیعی مثل زلزله، لازم است که رفتار آن در زلزله بخوبی بررسی شود و تنها مثل گذشته به طراحی آن برای بار قطار بسنده نشود. از آنجایی‌که ساختمان‌های ایستگاه با ضریب اهمیت بیشتری، نسبت به سازه های معمولی، طراحی می‌شوند، یکی از هدف‌های تحقیق حاضر بررسی راه‌آهن در مقابل زلزله است.
با توجه به این‌که راه‌آهن در طول قابل توجهی گسترده شده است و بعلت نوع تغییرمکان خط و حرکت قطار، لازم است طول نسبتاً زیادی از خط مدل شود، مدل‌سازی کامل جزییات با برنامه های رایانه ای موجود مشکل و شاید غیرممکن باشد. به این دلیل بخش اول این تحقیق مربوط است به توسعه یک المان ماکرو و تعیین ماتریس‌های مربوط به آن. این المان با درنظر‌گرفتن رفتار غیر‌خطی خط توسعه یافته است تا با آن بتوان پایداری خط و واژگونی ریل را نیز بررسی کرد. برنامه رایانه ای با این المان در محیط Matlab نوشته شده و برای بررسی خط‌آهن و اندرکنش آن با قطار بکار رفته است. 
یک بخش مهم این تحقیق مربوط به تهیه منحنی های شکنندگی برای بررسی راه آهن در زلزله، با و بدون حضور قطار است. پارامتر معمول زلزله برای توسعه منحنی های شکنندگی تجربی خط آهن حداکثر تغییرمکان زمین است. برای توسعه منحنی‌های شکنندگی که بصورت عددی در این تحقیق بدست آمده، علاوه بر حداکثر تغییرمکان، از حداکثر سرعت و شتاب زمین نیز استفاده شده است. حداکثر شتاب، که معمول‌ترین پارامتر اندازه‌گیری حرکت زمین است، برای منحنی های شکنندگی تحلیلی مناسب‌تر بود. پارامترهای بررسی‌شده دیگر مربوط به خط هستند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تراورس‌های چوبی بعلت وزن کمتر آنها نیروی لختی کمتری در زلزله ایجاد می‌کنند. البته در کشوری مثل ایران که چوب کافی برای تولید تراورس چوبی وجود ندارد تراورس بتن مسلح و بتن پیش‌تنیده مزایای خود را دارند.
قسمت آخر تحقیق مربوط به پاسخ دینامیکی خط آهن و اندرکنش آن با قطار است. یک مدل نسبتاً کامل قطار ارایه شده که با ترکیب آن با مدل خط‌آهن یعنی با حل معادلات دو سیستم بصورت همزمان با روش عددی، امکان بررسی اندرکنش قطار و خط را می دهد. تعدادی پارامتر، مثل وزن قطار و سرعت آن، ناهمواری روی ریل، گم‌شدن تراورس و از بین رفتن مقاومت جانبی بالاست در طراحی و نگهداری خط تاثیر دارند. این پارامترها و اثرات بحرانی آنها بر‌روی خط‌آهن روی زمین و همینطور روی پل بررسی شده است.

زیبا آب آذرسا
تعیین مشخصات مودی سازه ها تنها با استفاده از پاسخ های دینامیکی به کمک روش تجزیه تنسورها

شناسایی مشخصات دینامیکی سازه‌ها نقشی اساسی در پیش‌بینی صحیح از نحوه رفتار آنها در برابر بارهای دینامیکی نظیر زلزله را دارا می‌باشد. اهمیت این موضوع نه تنها در مرحله طراحی، بلکه به صورت مداوم جهت ارزیابی سلامت سازه‌ها خصوصا پس از رویدادهای مهم، نظیر زلزله، نیز احساس می‌گردد. با توجه به موارد مذکور، شناسایی خصوصیات دینامیکی سازه امری حیاتی به شمار می‌رود. اگرچه خصوصیات دینامیکی سازه‌ها در مراتب مختلفی قابل تعریف است، در این پایان‌نامه منظور از خصوصیات دینامیکی خصوصیات مودی شامل اشکال مودی، فرکانس‌های طبیعی و نسبت‌های میرایی است. چالش بزرگی که انگیزه اصلی جهت انجام این پروژه به شمار می‌رود، ضعف روشهای متداول شناسایی خصوصیات مودی از سیگنالهای ثبت شده برروی سازه‌هاست. به جهت محدودیت‌ها و پیچیدگی‌های مرتبط با سیستم‌های سازه‌ای، روشی جامع که بتواند کلیه این پیچیدگی‌ها را پوشش دهد، در ادبیات فنی این زمینه یافت نمی‌شود. مواردی نظیر عدم امکان ثبت تحریک ورودی به سازه‌ها چه در ارتعاشات محیطی و چه در زلزله، محدودیت در تعداد سنسورهای بکاررفته، تفاوت سیگنال‌های پاسخ ثبت شده در ارتعاشات محیطی و زلزله، وجود مودهای با انرژی کم، وجود نوفه، و وجود میرایی غیرکلاسیک از جمله این محدودیت‌ها و پیچیدگی‌ها به شمار می‌رود. در این پایان‌نامه دو روش جدید در قالب یک الگو جهت شناسایی خصوصیات مودی سیستم‌های سازه‌ای ارائه می‌گردد که با استفاده از آنها موارد اشاره شده پاسخ داده می‌شود. ابتدا با استفاده از تکنیک PARAFAC و بر اساس روش Blind Source Separation، روشی جهت استخراج خصوصیات مودی در نبود تعداد کافی سنسورها ارائه می‌گردد. سپس قابلیت کاربرد این روش برای سیستم‌های دارای میرایی غیرکلاسیک نشان داده می‌شود. جهت ارزیابی صحت توانایی این روش جدید علاوه بر داده‌های حاصل از مثال‌های مصنوعی، از داده‌های سازه واقعی Factor Building استفاده می‌گردد. نظر به هدف اصلی این پایان‌نامه، روش مذکور جهت سیگنالهای ثبت شده در هنگام زلزله گسترش می‌یابد. بدین جهت، از مفهوم مجزا بودن پاسخ‌های مودی در حوزه زمان- فرکانس استفاده شده و ماتریس‌های زمان – فرکانس پاسخهای ثبت شده جایگزین ماتریس‌های همبستگی (استفاده شده در ارتعاشات محیطی) گردیده و مجددا از تکنیک PARAFAC استفاده می‌گردد. برای ارزیابی دقت و همچنین اعتبار سنجی روش‌های ارائه شده، سازه ۱۰ طبقه با مقیاس ۱۰/۱ در آزمایشگاه ساخته شده و تحت تعداد زیادی آزمایش هدفمند قرارگرفته است. سازه مذکور یک سازه فولادی سه‌بعدی با اتصالات پیچی بوده که به جهت طراحی خاص، امکان ایجاد تغییرات در هندسه سازه در مطالعات آینده نیز فراهم شده است. نتایج بدست‌آمده از اعمال روش‌های شناسایی ارائه‌شده بر پاسخ‌های دینامیکی اندازه‌گیری‌شده این سازه (آزمایش‌های ضربه و میز لرزان) توانایی روش‌ مذکور را به خوبی نشان می‌دهد. نکته قابل توجهی که روش ارائه شده را از سایر روش‌ها متمایز می‌سازد، اساس یکسان آن در برخورد با هر دو نوع سیگنال‌های ثبت شده (ارتعاشات محیطی و زلزله) می‌باشد. همچنین با استفاده از روش‌ ارائه شده، تغییرات ایجاد شده در سازه آزمایشگاهی ساخته شده در طول آزمایش‌های انجام شده مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته است. جهت کمی نمودن این نتایج (شدت، زمان و محل خرابی‌ها)، مدل اجزاء محدود سازه مذکور با دقت فراوان تهیه شده و از روش‌های به‌روز رسانی مدل نیز بهره‌گرفته شده است.