Arman Mamazizi

One of the main challenges in civil engineering is to design better structures that can resist lateral loads caused by earthquakes and strong winds, along with their destructive effects. Conventional structures, even when designed according to current standard codes, may experience permanent deformations in structural members under large earthquakes. To achieve resilient and cost-effective buildings, structures must be designed to absorb and dissipate a significant amount of seismic energy. Since repairing and retrofitting earthquake-damaged structures is often expensive, time-consuming, or even impossible in some cases, and demolishing and rebuilding structures leads to resource waste, finding ways to improve structural performance and develop better design methods is of great importance. Over the past decades, numerous methods have been proposed and investigated by researchers to enhance the seismic performance of structures. Among the lateral load-resisting systems used in both low-rise and high-rise buildings, braced frame systems are among the most common and efficient. A fundamental drawback of conventional braces is buckling under compressive forces, which can lead to out-of-plane buckling during major earthquakes. This buckling reduces the lateral stiffness and strength of the structure and consequently diminishes its ductility. Devastating earthquakes have led researchers to focus on approaches that protect primary structural elements and localize damage to specific components, enabling better control of structural responses during strong ground motions. Given the importance of structural safety, improving system strength and ductility against lateral loads is crucial. However, this approach is costly, and it is more practical to use seismic response control systems and energy-dissipating dampers. Recently, innovative systems have been proposed and investigated by researchers to control damage caused by lateral forces on structures. In this study, the effect of the Rubber-Steel Core Damper (RSCD), a viscoelastic damper, on the performance of braced frames is examined. This metal damper can be used to reduce damage from strong earthquakes and allow for smaller primary structural elements. It consists of a combination of steel cores and a rubber layer and exhibits viscoplastic behavior. Under minor earthquakes, it operates in the elastic phase utilizing viscoelastic properties, while under large vibrations it yields and dissipates energy through its plastic behavior. The proposed system allows for easy replacement or repair after damage from lateral forces without requiring special procedures. The rubber layer, with high damping capacity, absorbs and eliminates small oscillations, while the ductile steel core limits damage to primary structural members by concentrating it within the core. This is the expected performance of this damper when installed in braced frame connections. After a major earthquake, the steel core can be replaced without the need to remove the entire damper and without additional labor. In this research, the effect of incorporating RSCDs in structures is studied through Incremental Dynamic Analysis (IDA) on two case study buildings. Fragility curves are then generated to evaluate and compare the performance of the structures.

Earthquake is one of the natural events that causes many human and financial losses in any period of time and also causes a lot of damage to buildings and main arteries. Recently, various methods have been used to improve the behavior of structures by reducing their dynamic response against earthquakes. An effective method in reducing the dynamic response of structures is the use of systems linked to the structure, of which yielding metal dampers are one of the most common. The functional mechanism of these dampers is in such a way that by creating elastic and plastic deformations, they consume a significant amount of input energy caused by dynamic lateral loading to the building. The performance of such members causes the input energy of other structural members to decrease and as a result, deformations remain in the elastic range. One of the common types of yielding metal dampers is the TADAS metal damper. In this type of damper, a number of triangular parts are used. The peculiarity of the triangular shape is that its materials reach the stage of yielding at the entire height. In this research, TADAS dampers have been used to improve the vibrations of weak structures at different levels of seismic risk. But in order for these structures to be able to satisfy the performance levels of ASCE 41 regulations after seismic improvement, achieving effective parameters to optimize the design of TADAS dampers added to the frames at different levels of seismic risk is required. Therefore, in order to achieve this goal, the time-duration dynamic analysis method has been used, which has a significant ability to reduce the necessary computational efforts at different seismic levels due to the nature of the increasing artificial records. The engineering path has always been in the direction of controlling and reducing damages caused by lateral loads to the structure. Therefore, TADAS dampers are among the passive control systems of the structure, in this study, six 7 and 15-story steel frames with medium bending frame system equipped with TADAS dampers were examined by time-duration method, then all the frames were subjected to the effect of far-field acceleration mapping and analyzed by Opensees software, and from the results, it was observed that by seismic improvement of frames with weak design by optimally designed TADAS dampers, the mentioned structures were able to reach the permissible limits Satisfy the regulations. In other words, it can be said that they were able to meet the functional levels of LS, IO and CP, respectively, for risk levels with an annual lapse of 50% in 50 years, BSE-1 and BSE-2.

Fire safety is still a critical concern in the design and construction of steel structures due to the vulnerability of steel to fire and temperature rise. Understanding the post-fire mechanical behavior of steel is pivotal for assessing structural integrity and figuring out suitability for reuse. However, conducting comprehensive experimental tests to find these properties is challenging, resource-intensive, and time-consuming. Consequently, researchers try to extrapolate these characteristics from existing experimental data. Given the remarkable ability of artificial intelligence (AI) to discern intricate patterns and make correct predictions, its application has gained traction across various domains. In this study, we used AI techniques to predict the mechanical properties of high-strength bolts using available laboratory datasets. Specifically, we focus on three categories of high-strength bolts: 8.8, 10.9, and 12.9. Correlation analyses between predicted values and experimental data explained the neural networks' efficacy in accurately forecasting mechanical characteristics. To validate the prediction accuracy against conventional methods, we compared the neural network predictions with values extrapolated from existing literature for 8.8 and 10.9 category bolts. Our findings showed a significant reduction, at least 50%, in average prediction errors for mechanical characteristics post-fire, highlighting the superior performance of neural networks in this context. This research underscores the potential of AI in enhancing predictive capabilities for assessing structural elements under fire conditions, offering valuable insights for engineers and stakeholders in ensuring robust fire safety protocols for steel structures.

In recent decades, in areas with high seismicity levels such as Japan, China, South America, etc. To deal with lateral loads in the structure, new systems are used, including different types of steel plate shear walls33. The performance of steel plate shear walls is based on the formation of a tension field in response to the lateral loads applied to the structure. The formation of the tension field has caused a lot of stress to the surrounding columns and as a result their uneconomical and large dimensions. In order to solve this problem, the idea of ​​separating the infill panel from the side columns has been proposed. In semi-supported SPSWs34, in addition to reducing the forces of the tension field, the direct effect of these forces on the columns is eliminated and the uneconomical and large dimensions of the columns around the frame are avoided, and by forming a partial tension field only on a part of the plate surface, It leads to a greater thickness for the plate.In order to reduce the capacity of the plate when using higher thicknesses, researchers have mentioned creating openings in the panel. In this research, the effect of opening dimensions, thickness and dimensional ratio of the infill panel on the strength and stiffness of SPSWs has been investigated numerically and theoretically, and it is also tried to determine the relationships of this method for the walls with the principles and assumptions of the plate and frame interaction35 method for SSSWs are investigated in detail and modified and generalized according to the characteristics of these walls. The number of 68 models of SSSWs with circular opening under uniform and cyclic quasi-static loading with a scale of 1 to 2 in the form of a one-story single-span frame with 4 types of slenderness ratio (150, 200, 300, 400), 3 types of dimensional ratio (2, 1.5, 1) and also in 6 different opening ratios (0, 10, 20, 30, 40, 50) will be modeled and analyzed.The relationships of the interaction model have predicted the final capacity of the samples with appropriate accuracy, and the ratio of the capacity of the interaction model to the final capacity of the numerical samples is between 80 and 100 percent. In addition, in relation to the equivalent stiffness of numerical samples and theoretical relationships, the results show a good match between the results of both cases and it was also observed that buckling occurred earlier in the plate with more slenderness and also these samples have lower initial stiffness than the samples with less slenderness, Also, with the increase in the dimensional and opening ratio, the ultimate strenght and stiffness increase and decrease significantly, respectively. In the following, it was observed that the proposed relationships were able to correctly predict the change process of ultimate strenght and stiffness in all fields. The results of this research show that the interaction method generalized36 to perforated semi-supported SPSWs has been able to predict the capacity and stiffness of numerical samples and their change process, so the GPFI method can be a reliable method in analysis and design of perforated semi-supported SPSWs.

In recent decades, in areas with high seismicity levels such as Japan, China, South America, etc. To deal with lateral loads in the structure, new systems are used, including different types of steel plate shear walls . The performance of steel plate shear walls is based on the formation of a tension field in response to the lateral loads applied to the structure. The formation of the tension field has caused a lot of stress to the surrounding columns and as a result their uneconomical and large dimensions. In order to solve this problem, the idea of separating the infill panel from the side columns has been proposed. In semi-supported SPSWs , in addition to reducing the forces of the tension field, the direct effect of these forces on the columns is eliminated and the uneconomical and large dimensions of the columns around the frame are avoided, and by forming a partial tension field only on a part of the plate surface, It leads to a greater thickness for the plate.In order to reduce the capacity of the plate when using higher thicknesses, researchers have mentioned creating openings in the panel. In this research, the effect of opening dimensions, thickness and dimensional ratio of the infill panel on the strength and stiffness of SPSWs has been investigated numerically and theoretically, and it is also tried to determine the relationships of this method for the walls with the principles and assumptions of the plate and frame interaction method for SSSWs are investigated in detail and modified and generalized according to the characteristics of these walls. The number of 68 models of SSSWs with circular opening under uniform and cyclic quasi-static loading with a scale of 1 to 2 in the form of a one-story single-span frame with 4 types of slenderness ratio (150, 200, 300, 400), 3 types of dimensional ratio (2, 1.5, 1) and also in 6 different opening ratios (0, 10, 20, 30, 40, 50) will be modeled and analyzed.The relationships of the interaction model have predicted the final capacity of the samples with appropriate accuracy, and the ratio of the capacity of the interaction model to the final capacity of the numerical samples is between 80 and 100 percent. In addition, in relation to the equivalent stiffness of numerical samples and theoretical relationships, the results show a good match between the results of both cases and it was also observed that buckling occurred earlier in the plate with more slenderness and also these samples have lower initial stiffness than the samples with less slenderness, Also, with the increase in the dimensional and opening ratio, the ultimate strenght and stiffness increase and decrease significantly, respectively. In the following, it was observed that the proposed relationships were able to correctly predict the change process of ultimate strenght and stiffness in all fields. The results of this research show that the interaction method generalized to perforated semi-supported SPSWs has been able to predict the capacity and stiffness of numerical samples and their change process, so the GPFI method can be a reliable method in analysis and design of perforated semi-supported SPSWs.

Using shear walls in different states of concrete, steel, or a combination of them as a lateral force resisting system is a common method in structures to deal with lateral loads. Until the 1990s, only reinforced concrete shear walls were widely used. For the last two decades, extensive studies and research have been conducted on steel and composite shear walls, and the use of these innovative systems in new structures has been increasing subsequently. In this study, the performance of composite steel plate shear walls with two openings was numerically investigated. Validation of the numerical model was compared with the results of other researchers’ experimental studies. In this numerical study, which was carried out with the help of ABAQUS finite element software, models with three opening positions in the middle of the wall, the upper and lower thirds of the wall with the openings’ area of 10%, 20%, 30%, and 40% compared to the total area of the wall, were modeled and analyzed under cyclic load. Results demonstrated that specimens without openings had the highest initial stiffness, and specimens with two openings had the lowest initial stiffness. Specimens having openings with a small opening area had the highest initial stiffness. By increasing the area of the openings, the ultimate strength of the composite shear wall system decreased, and the position of the openings had a negligible effect. In addition, the concrete layer played an essential role in increasing the strength of the wall.

سازه های معمولی در هنگام زلزله اگرچه طبق استانداردهای رایج طراحی شده باشند، ممکن است تحت اثر رخداد زلزله های بزرگ تغییرشکلهای ماندگار در اعضای سازه را تجربه کنند. مقاومسازی این سازه ها مستلزم هزینه های قابل توجه است. روشهای زیادی برای کاهش این آسیبهای ماندگار وجود دارد که یکی از این روشها استفاده از میراگرهای دوگانه (هیبریدی) است. میراگر هیبریدی دارای دو مکانیزم مختلف جهت استهلاک انرژی اعمال شده از طرف زلزله است که همزمان این دو مکانیزم با هم فعال شده و رفتار لرزهای سازه را بهبود مییابد. میراگرهای هیبریدی مورد مطالعه شامل دو بخش اصلی میباشد. بخش اول، میراگر تسلیمی فولادی است که از یک جعبه فولادی با تعدادی میله تشکیل شده و بخش دوم، دو میله از جنس آلیاژ حافظهدار شکلی ) (SMA:Shape Memory Alloyاست. مصالح SMAدارای ویژگیهای منحصر به فرد نظیر مقاومت بالا در برابر خوردگی، اثر حافظهداری شکلی، اثر فوق الاستیک، خواص خستگی مناسب و میرایی بالا است. SMAمورد استفاده در این مطالعه از نوع ( NiTiنایتینول) بوده و هیچ گونه حساسیت دمایی ندارد. در میراگرهای دوگانه قسمت فولادی میراگر نقش فیوز در سازه را برعهده داشته و با رفتار پلاستیک خود، انرژی القا شده از زلزله را جذب میکند. همچنین، به دلیل رفتار غیرالاستیک میراگرهای تسلیمی، امکان ایجاد تغییرشکلهای ماندگار در سازه وجود دارد. در این میراگر، میلههای SMAکه به واسطه رفتار فوق الاستیک خود، نقش بسزایی در کاهش تغییرشکلهای ماندگار سازه دارد. در این تحقیق، ابتدا به کمک روش شبیهسازی اجزا محدود در محیط نرمافزار ABAQUSبه بررسی رفتار میراگر هیبریدی پرداخته و سپس، با انجام تحلیل تاریخچه زمانی و استاتیکی غیرخطی با نرم افزار SAPبه مقایسه عددی این نوع میراگر با میراگر تسلیمی و قاب خمشی تنها روی قابهای سه، شش و نه طبقه پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از تحلیلهای عددی بیانگر عملکرد لرزهای رضایت بخش سازههای مجهز به این میراگر را نشان میدهد. مقادیر اتلاف انرژی ، تاریخچه زمانی دریفت، حداکثر دریفت و بخصوص تغییرشکل ماندگار نسبت به قاب خمشی تنها به صورت قابل توجهی بهبود یافته است

در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی و تحلیل عددی تیرهای عمیق حاوی سنگ دانه های بازیافتی پرداخته می شود. تحقیقات انجام شده در این پژوهش به سه بخش تقسیم بندی می شود. در بخش اول مشخصات فیزیکی و مکانیکی بتن های حاوی سنگ دانه طبیعی (NCA)، سنگ دانه بازیافتی بتنی (RCA) و سنگ دانه بازیافتی روسازی آسفالتی (RAP) بررسی می شوند. در بخش دوم به ارزیابی آزمایشگاهی تیرهای عمیق بتنی ساخته شده با بتن حاوی سنگ دانه طبیعی و سنگ دانه بازیافتی پرداخته می شود. در بخش سوم نیز رفتار تیرهای عمیق بتنی حاوی سنگ-دانه بازیافتی به روش عددی بررسی می گردد. از نتایج بخش اول این تحقیق نتیجه می شود که با اضافه شدن درصد جایگزینی RCA و RAP مشخصات مکانیکی بتن شامل مقاومت فشاری بین 14 تا 30 درصد و مدول الاستیسیته بتن بین 43 تا 53 درصد کاهش می یابد. چنانچه از طرح اختلاط اصلاح شده استفاده شود می توان به مقاومت فشاری هدف رسید اما همچنان مقدار مدول الاستیسیته کاهش می یابد. هم چنین با بررسی منحنی تنش-کرنش فشاری تک محوره می توان به افزایش کرنش نظیر تنش حداکثر تا 22 درصد برای بتن های حاوی RCA و تا 27 درصد برای بتن های حاوی RAP، کاهش شیب بخش صعودی نمودار تنش-کرنش، کاهش کرنش نهایی برای بتن های حاوی RCA و افزایش کرنش نهایی تا 100 درصد برای بتن های حاوی RAP اشاره کرد. در بخش دوم این تحقیق به بررسی رفتار تیرهای عمیق بتن مسلح حاوی NCA، RCA و RAP، پرداخته شد. 10 تیر عمیق بتنی با دو نسبت طول به عمق 6/1 (گروه G1.6) و 7/2 (گروه G2.7) ساخته شدند. در هر گروه، یک نمونه از بتن حاوی NCA، دو نمونه با 50 درصد جایگزینی RCA و RAP بدون اصلاح طرح اختلاط و دو نمونه با 100 درصد جایگزینی RCA و RAP با اصلاح طرح اختلاط به جهت رسیدن به مقاومت فشاری هدف ساخته شدند. نتایج نشان می دهند که در صورت جایگزینی 50 درصد NCA با RCA و RAP ظرفیت برشی تیرهای عمیق در گروه G1.6 به ترتیب 9 و 7/11 درصد و در گروه G2.7 به ترتیب 66/4 و 52/7 درصد کاهش می یابد. با 100 درصد جایگزینی NCA با RCA و RAP و اصلاح طرح اختلاط به جهت رسیدن به مقاومت فشاری هدف، ظرفیت برشی تیرهای عمیق تقریباً یکسان شدند. میزان انرژی جذب شده در نمونه های تیر عمیق حاوی RAP به نسبت نمونه های حاوی NCA و RCA بیشتر است. بررسی ترک خوردگی نمونه ها نشان می دهد که تعداد ترک های خمشی و قطری در نمونه های حاوی RCA کاهش و در نمونه های حاوی RAP بیشتر می شوند. در بخش سوم این تحقیق، نتایج تحلیل های عددی نشان می دهند که با معرفی مناسب پارامترهای غیرخطی مصالح بتنی و فولادی برای اعضای بتنی حاوی NCA، RCA و RAP می توان به دقت بسیار خوبی از نتایج تحلیل های غیرخطی دست یافت. نتایج تحلیل های عددی بر روی 63 نمونه تیر عمیق نشان می دهند که برای هر نسبت a/h و L/h ماهیت رفتاری تیرهای عمیق حاوی NCA و RCA بسیار شبیه به یکدیگر است، درحالی که تیرهای عمیق بتنی حاوی RAP رفتاری متفاوت با دو نمونه متناظر خود دارند. تیرهای عمیق حاوی RCA و NCA با هر نسبت a/h و L/h رفتاری ترد داشتند، اما تیرهای عمیق حاوی RAP به مراتب شکل پذیرتر بودند. پدیده اثر ابعاد در تیرهای عمیق حاوی NCA و RCA بسیار شبیه به یکدیگر است، درحالی که در تیرهای عمیق حاوی RAP شدت این اثر کمتر نتیجه شد.

سطح جزئیات در مدلسازی اطلاعات ساختمان برای مراحل کلیدی پروژه ساخت تعریف می شود و به ذینفعان پروژه اجازه می دهد که مطابق با نیاز پروژه، میزان تبادل اطلاعات سازگار با پروژه را تعیین کنند و آن ها را قادر می سازد در مورد مراحل بعدی پروژه تصمیم بگیرند. سطح جزئیات مربوط به جزییات مولفههای مدل سازه می باشد و در مراحل پیشرفت پروژه از پایینترین سطح نمایش تقریبی (یعنی نمایش مفهومی) به بالاترین سطح نمایش (یعنی نمایش چون ساخت) تعریف می شود. در مرحله طراحی سازه ای ساختمانی به صورت سنتی، معمولا مدلی از سازه با جزییات مینیمم برای مدلسازی در نظر گرفته می شود. واضح نیست که آیا در نظر گرفتن پایین ترین سطح جزییات در طراحی سازه ای بهینه است یا خیر. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر در نظر گرفتن سطح جزئیات مد لسازی BIM در تحلیل رفتار سازه تحت تاثیر بارهای لرزه ای است. در این مطالعه ابتدا آیین نامهها و استاندارهای مورد نیاز جهت مشخص نمودن سطوح LOD و تحلیل سازه بررسی و مقایسه شدند. مفاهیم و مدل هایی بر اساس استاندارهای موجود انتخاب شده و به عنوان مطالعه موردی مدل های ساختمانی مربوط به یک پروژه واقعی در سه سطح 200 LOD، 300 LOD و 350 LOD ایجاد و بررسی شدند. بر اساس تحلیل استاتیکی، طیفی و پوش اور نتایج مربوط به این مدل ها مقایسه گردیده و سطحLOD بهینه بر اساس پارامترهای برش پایه، منحنی ظرفیت، دریفت و دوره تناوب تعیین شد. مطابق نتایج به دست آمده در این تحقیق، پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده ارائه گردید.

در این مطالعه به بررسی خواص مکانیکی پسماند پیچ و مهره های پرمقاومت رده 12.9 در معرض درجه حرارت بالا پرداخته شده است. اثرات مختلف دماهای هدف بر روی خواص مکانیکی پسماند، از جمله پاسخ تنش-کرنش، مدول الاستیسته، تنش تسلیم، مقاومت نهایی، شکلپذیری و حالت خرابی پیچ و مهرهها بررسی شده است. دادههای حاصل از آزمایشها نشان دهنده کاهش مقاومت نهایی پسماند پیچ و مهره ها در هنگام گرم شدن از دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد است که با قرار گرفتن در معرض دمای 600 الی 900 درجه سانتیگراد به 45 درصد مقاومت نهایی آن میرسد. همچنین مدول الاستیسته با کاهش 24 درصدی و شکلپذیری با افزایش 177 درصدی مواجه گردید. براساس نتایج آزمایشگاهی، مجموعهای از معادلات پیشبینی جهت ارزیابی خواص مکانیکی پسماند وابسته به دما در پیچ و مهره های رده 12.9 ارائه شده است.

در سالهای اخیر، با افزایش حوادث آت شسوزی در سراسر دنیا، ارزیابی مقاومت باقی ماند هی ساز ههای فولادی پس از آتش بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. خواص مکانیکی پسماند فولاد و اجزای ساز ههای فولادی پس از آت شسوزی، نقش مهمی در بررسی و ارزیابی ایمنی ساز ههای فولادی بعد از آت شسوزی دارند. از طرف دیگر، با توجه به گسترش استفاده از اتصالات پیچی و پی چهای پرمقاومت در ساز ههای فولادی، بررسی و مطالع هی خواص مکانیکی پی چهای پرمقاومت بعد از آتش لازم و ضروری است. پیچ 12.9 به دلیل مقاومت بسیار بالا، در صنایع مختلف مانند ساخت سول ههای عظیم، سدسازی و پ لسازی کاربرد دارد. در این تحقیق، مشخصات مکانیکی پیچهای 12.9 پس از آت شسوزی مورد ارزیابی قرار گرفت. در برنام هی آزمایشگاهی، نمونه پی چهای 20 و 24 میلیمتری، در کور هی الکتریکی و با نرخ 10 درجه در دقیقه تا ، فول سایز در سه قطر 16 دمای هدف حرارت داده شدند. دماهای هدف در محدود ه 20 الی 900 درجه قرار داشتند. پس از حرارت نمونه تا دمای هدف جهت توزیع یکتواخت دما در نمون هها، با ثابت نگ هداشتن دما، نمون هها 15 دقیقه در دمای هدف نگ هداشته شده و سپس با خاموش کردن کور ه به صورت طبیعی تا رسیدن به دمای اتاق خنک شدند. تست کشش، پس از گذشت حداقل 48 ساعت از خنک شدن نمون هها، به صورت جاب هجایی کنترل و با نرخ 0.02 میلیمتر در ثانیه انجام شده و نمودار تنش-کرنش نمون هها تهیه گردید. با استخراج مشخصات مکانیکی نمون هها شامل مدول الاستیسته، تنش تسلیم، مقاومت نهایی و کرنش شکست، رفتار پس از آتش پیچ رد ه 12.9 ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که تغییرات دما تاثیر زیادی بر مدول الاستیسیته پیچ رد ه 12.9 نداشته و حتی پس از خنک شدن از دمای 900 درجه تنها 10 % کاهش داشته است. برای سایر مشخصات تنش تسلیم، مقاومت نهایی و شک لپذیری، دمای 400 درجه، دمای بحرانی محسوب م یشود. زیرا از دمای 400 درجه به بالا، تغییرات مشخصا ت مکانیکی شروع میگردد. افزایش دمای بالاتر از 400 درجه و خنک شدن با هوا، سبب کاهش مقاومت و تنش تسلیم، و افزایش شکلپذیری نمون هها شد . همچنین نتایج نشان داد که قطر نمونه تاثیر چندان ی بر مدول الاستیسیته، تنش تسلیم و مقاومت نهایی ندارد، اما افزایش قطر از 20 میلیمتر به بالا سبب کاهش شک لپذیری در پیچ 12.9 میشود. در نهایت براساس نتایج تست، معادلات پیشبینی مشخصات مکانیکی پس از آتش پیچ 12.9 پیشنهاد گردید.

In recent years, steel plate shear wall (SPSW) systems have been used in steel structures to withstand lateral loads in areas of high seismic activity. A single seismic resistance device is often not economical to withstand lateral earthquakes and wind loads. In these cases, vibration control methods with a high capacity for energy dissipation must be used to minimize structural deformation and damage. Because of their simplicity and lack of external power needs, passive control devices have been used successfully for many years for vibration mitigation of a wide variety of structures, ranging from simple beams to complex space constructions. The current study aims to demonstrate the seismic behavior of a novel lateral load resisting device that combines a viscoplastic damper, i.e., a Rubber-Steel Core Damper (R-SCD), with a shear wall of a steel plate. A passive hybrid viscoelastic damper consists of a rubber layer with high damping properties and ductile steel cores. Finite element models of SPSW fitted with R-SCD viscoplastic dampers are investigated using Abaqus software to evaluate the innovative damper and its effect on the seismic behavior of SPSW. The results show that the proposed dampers can act as a fuse and keep the main members of the structure in an elastic state without damage. Also, after applied load, the damper bolts, which play a major role in the energy absorption of the structure, become deformed and inelastic so that they can be easily replaced. Therefore, it can be said that the system has a cost-effective replacement property. The system's final capacity and energy dissipation are directly increased by increasing the number of steel bolts used in current dampers. In the present study, it has been shown that the diameter to high ductile reign ratio (d/h) of the bolts, Rubber thickness, how the damper is connected to the shear wall, and bolts properties are the most critical factors in the seismic behavior of the system.

در هنگام وقوع زلزله های شدید، ایجاد تغییر شکل های غیر ارتجاعی و آسیب های قابل ملاحظه در اعضای اصلی سازه های متعارف از جمله ستون ها، اجتناب ناپذیر است. در طراحی سازه های فولادی برای جلوگیری از آسیب رسیدن به ستون ها و حفظ پایداری سازه های دارای قاب خمشی، رعایت ضابطه ی " تیر ضعیف- ستون قوی" توسط اکثر آیین نامه های طراحی سازه های فولادی موجود در کلیه گره های اتصالات خمشی تیر به ستون در قاب های فولادی با شکل پذیری ویژه، پیشنهاد شده است. اما در طراحی و اجرای سازه ها مطابق با این ضابطه موجب پر هزینه تر شدن طرح خواهد شد. همچنین مطابق این ضابطه جهت توسعه مکانیسم پلاستیک کامل، در محل اتصال ستون به کف ستون، مفصل پلاستیک ایجاد می شود]1[. با توجه به وجود دائمی بارهای ثقلی سازه ترمیم پایه ستون پس از زلزله بسیار دشوار و پر هزینه خواهد بود. بنابراین به منظور به حداقل رساندن میزان آسیب و هزینه، استفاده از رویکرد " دمپر ضعیف- ستون قوی" در پای ستون، با اجرای سیستم ستون با حرکت گهواره ای مجهز به میراگر غیرفعال R-SCD پیشنهاد شده است. در این سیستم پیشنهادی میراگر به عنوان فیوز عمل کرده و مانع از جذب انرژی و خسارت وارده به ستون خواهد شد. جهت بررسی عملکرد سیستم پیشنهادی 23 نمونه مختلف در نرم افزار آباکوس شبیه سازی و آنالیز شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از رویکرد به کار رفته شده در پای ستون، از ظرفیت نهایی و میزان استهلاک انرژی بالایی برخوردار بوده است. همچنین از ایجاد مفصل پلاستیک و خرابی تحت اثر نیروی زلزله در پای ستون جلوگیری شده است.

در قابهای خمشی ویژه فوالدی دارای ستون کج، در اثر بارهای ثقلی، تغییرمکان جانبی ماندگار در سیستمهای مقاوم لرزهای ایجاد میشود. این تغییرمکانهای جانبی ماندگار ناشی از اختالف نیروهای داخلی و به دنبال آن اختالف در جابجاییهای جانبی در دو جهت سازه یا همان اثرات رچتینگ میباشد. اثرات تغییرمکان جانبی ماندگار موجب افزایش دریفت در سیستم باربر جانبی سازه میشود و همچنین میتواند بر پاسخ لرزهای و عملکرد سیستم مقاوم جانبی اثرات مخرب داشته باشد. در این تحقیق مدلهای قاب خمشی ویژه فوالدی با تعداد طبقات متغیر و با حالتهای مختلف کجشدگی ستونها، مطابق ضوابط موجود آییننامههایASCE7 و AISC360 بارگذاری و طراحی شدهاند. بر طبق ضوابط موجود کنترل دریفت تنها تحت بارهای جانبی صورت میگیرد و از اثرات تغییرشکلهای جانبی ماندگار ناشی از بارهای ثقلی صرفنظر میشود. نتایج طراحی و عملکرد لرزهای مدلها براساس ضوابط دستورالعمل P695 FEMA ،بررسی شده و با مدلهای دارای ستون مستقیم مقایسه شده است. براساس میزان تقاضای جانبی اضافی، نتایج افزایش تا دو برابری دریفت و کاهش تا 13 درصدی نسبت حاشیه فروریزش تعدیل شده نسبت به مدلهای دارای ستون مستقیم را نشان میدهد. در این پژوهش به منظور در نظر گرفتن اثرات جابجایی جانبی ماندگار در سیستمهای قاب خمشی با ستون کج، دریفت مدلها عالوه بر بار زلزله، تحت بارهای ثقلی نیز کنترل شدهاند که باعث بهبود عملکرد سیستم و افزایش نسبت حاشیه فروریزش تعدیل شده تا 01 درصد به نسبت مدلهای دارای ستون مستقیم، شده است. همچنین لحاظ کردن اثرات بارهای ثقلی در کنترل دریفت، روند تشکیل مفاصل پالستیک را بهبود میبخشد.

دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم در برابر بار های جانبی است که در ساختمان های متوسط و بلند مرتبه، به خصوص در مناطق با لرزه خیزی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از نوآوری هایی که در این دیوارها به کار رفته استفاده از ورق های موج دار به جای ورق های مسطح می باشد که موجب افزایش شکل پذیری، ظرفیت کمانشی و ظرفیت اتلاف انرژی در این دیوارها می شود. در آزمایش ها و تحقیقات سال های اخیر، روی اثر نوع موج (سینوسی یا ذوزنقه ای)، میزان تراکم موج، جهت موج ها (افقی یا عمودی) مطالعاتی صورت گرفته است. در این تحقیق با مدلسازی المان محدود دیوار برشی فولادی در نرم افزار آباکوس، اثر پارامترهای هندسی ورق موج دار ذوزنقه ای و نیز اثر اتصال نیمه مقید در مقایسه با اتصال کامل ورق به المان های مرزی و تاثیر آن بر ظرفیت جذب انرژی، ظرفیت باربری جانبی دیوار و همچنین تلاش های داخلی ایجاد شده در ستون ها مورد بررسی قرار گرفته است. منظور از اتصال نیمه مقید ورق ، جداسازی اتصال ورق از ستون و اتصال آن تنها به تیر است. در این رساله با اعمال بارگذاری چرخه ای روی 32 نمونه با اتصال نیمه مقید اثر پارامتر های ضخامت ورق ، زاویه نیم موج و راستای موج مورد بررسی قرارگرفت. از طرفی برای مقایسه حالت اتصال نیمه مقید با اتصال کامل و تأثیر آن بر ظرفیت باربری و تلاش های داخلی ستون ها، 10 نمونه دیگر با اتصال کامل ورق پرکننده به المان های مرزی مدلسازی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که با جداسازی اتصال ورق از ستون رفتار نمونه های با راستای موج افقی و قائم بسیار متفاوت است، بگونه ای که در نمونه های با راستای موج افقی، ورق پرکننده دچار کمانش کلی شده و دیگر نقش چندانی در باربری جانبی دیوار نخواهد داشت، حال آنکه در نمونه های با راستای موج قائم ظرفیت باربری حداکثر، بسته به ضخامت ورق ، تنها در حدود 10 الی 20 درصد کاهش یافته و ورق پرکننده تنها دچار کمانش موضعی گردید. در نمونه های با موج قائم مشاهده شد که هر دو پارامتر ضخامت ورق و زاویه داخلی نیم موج در افزایش ظرفیت باربری جانبی و جذب انرژی مؤثر هستند، بطوری که در ورق با زاویه داخلی نیم موج 60 درجه، افزایش ضخامت تاثیر بیشتری در افزایش ظرفیت جذب انرژی دیوار با سایر نمونه ها دارد. در نمونه های با راستای موج قائم، جداسازی اتصال ورق موج دار ذوزنقه ای از ستون بسته به ضخامت ورق ، موجب کاهش تلاش های داخلی ستون در محل مفصل پلاستیک شد، به گونه ای که در نمونه های نیمه مقید با ضخامت ورق 25/1، 4 و 6 میلی متر ورق در مقایسه با نمونه های با اتصال کامل، لنگر به ترتیب 1، 21 و 53 درصد کاهش یافت و برایند برداری حاصل از نیروی محوری و نیروی برشی مقطع نیز در محل مفصل پلاستیک به ترتیب 28، 50 و 60 درصد کاهش نشان دادکه این مسئله می تواند در کاهش ابعاد مقطع ستون ها که بنا بر گزارش محققین و طراحان در سیستم دیوار برشی فولادی با اتصال کامل ورق به تیر و ستون، دارای مقاطع سنگینی هستند، بسیار تاثیرگذار باشد

دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی موثر همواره مورد توجه محققان بوده اند. این دیوارها علیرغم مزایای فراوان همانند دیگر سیستم های باربر جانبی از شرایط ایده آل فاصله داشته و همواره سعی برآن بوده تا با ارائه ساختارهای جدید، خصوصیات مربوط به آنها ارتقا داده شوند. مطالعات دیوارهای برشی فولادی نشان دادند که عمل میدان کشش می تواند منجر به ایجاد نیروهای بزرگی در ستون های پیرامونی شود که ابعاد بزرگ و غیراقتصادی را برای آنها در پی دارد. به منظور کاهش این اثرات منفی، راهکارهای نوآورانه ای از جمله جداسازی پانل از ستون های کناری ارائه شده اند که این ساختار تحت عنوان دیوارهای برشی فولادی نیمه مقید شناخته می شود. بخشی وسیعی از تحقیقات در رابطه با دیوارهای برشی فولادی به ارائه مدل های تحلیلی برای برآورد رفتار آنها اختصاص یافته اند. مدل اندرکنش قاب و ورق یکی از این مدل های تحلیلی می باشد که با بررسی جداگانه قاب و پانل، روابطی را برای برآورد نمودار نیرو-تغییرمکان آنها ارائه داده است تا در نهایت دیاگرام اندرکنش از جمع نتایج قاب و پانل حاصل گردد. این مدل به واسطه بررسی جداگانه قاب و ورق دید مناسبی از رفتار این سیستم ها را ارائه داده و امکان تعمیم این مدل به سایر ساختارهای دیوار برشی فولادی را فراهم می آورد. در این پژوهش سعی می گردد که با اصلاح برخی از فرضیات مدل اندرکنش، این مدل به دیوارهای نیمه مقید تعمیم داده شود و روابط جدیدی برای آن پیشنهاد گردند. همچنین با توجه به استفاده از پانل های ضخیم تر در دیوارهای نیمه مقید، در این پژوهش توجه ویژه ای به کمانش این پانل ها می گردد. در پایان به مدل سازی عددی دیوارهای نیمه مقید در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس به منظور بررسی دقت روابط پیشنهادی پرداخته می شود. دو پارامتر متغییر شامل نسبت ابعادی و نسبت لاغری در مدل های عددی به گونه ای انتخاب می گردند تا طیف وسیعی از حالات استفاده از دیوارهای نیمه مقید را شامل شوند. دقت روابط مدل اندرکنش در ابتدا به صورت جداگانه برای پانل و قاب مورد بررسی قرار می گیرند و در گام سوم به بررسی این دو عضو در کنار هم پرداخته می شود. همچنین به منظور بررسی دیوارهای نیمه مقید با نسبت ابعادی کوچکتر از یک یا دیوارهایی که شامل چند پانل موازی هستند، اقدام به تعریف نمونه های با پانل تقسیم شده می گردد تا دقت روابط پیشنهادی و همچنین رفتار لرزه ای در چنین ساختارهای مورد بررسی قرار گیرند.

سیستم دیوار برشی فولادی با ورق کنگره دار یکی از سیستم های باربر جانبی می باشد که در بعضی از موارد عملکرد بهتری نسبت به سیستم دیوار برشی فولادی با ورق ساده دارد. در این تحقیق به بررسی عملکرد لرزه ای سیستم دیوار برشی فولادی کنگره دار پرداخته شد. متغیرهای تحقیق حاضر زاویه کنگره ورق فولادی (0 تا 30 درجه)، درصد بازشو ورق فولادی (10، 20 و 30) و تعداد بازشو (2،1، 3 و 4) می باشد. از نرم افزار اجزاء محدودی Abaqus جهت مدل-سازی و تحلیل استفاده شد. تعداد 91 مدل دیوار برشی فولادی تحت تحلیل پوش آور تا جابجایی 100 میلی متر قرار گرفتند. رفتار مصالح فولادی به صورت الاستوپلاستیک در نظر گرفته شده است. پس از سه خطی کردن نمودارهای بدست آمده از تحلیل عددی، نقطه شکست اولیه در نمودار بار-جابجایی برروی محور قائم متناظر با مقاومت تسلیم و نقطه ی آخر نمودار متناظر با مقاومت نهایی می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه کنگره مقاومت تسلیم و نهایی افزایش می یابند. سختی اولیه که به صورت شیب اولیه ی نمودار بار-جابجایی تعریف می شود با افزایش زاویه کنگره کاهش یافته است. سختی ثانویه نیز ابتدا افزایش اما پس از آن کاهش یافته، اما مقدار شکل پذیری کاهش می یابد. با افزایش درصد بازشو مقاومت تسلیم و نهایی کاهش می یابند. سختی اولیه و ثانویه کاهش یافته، و شکل پذیری نیز ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. با افزایش تعداد بازشو مقاومت تسلیم و نهایی ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابند. سختی اولیه و ثانویه و همچنین شکل پذیری، با افزایش تعداد بازشو ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابند.

به منظور مقابله با نیروهای جانبی وارده به یک ساختمان، از سیستم های باربر جانبی مختلفی همچون قاب-های خمشی فولادی، سیستم های مهاربندی همگرا و واگرا و دیوارهای برشی بتنی استفاده می شود. دیوار برشی فولادی سیستم باربر جانبی مدرن و کارایی است که ویژگی های مناسبی از جمله سختی الاستیک عالی، مقاومت برشی مناسب، شکل پذیری و قابلیت جذب انرژی بالایی دارد. در دیوار برشی فولادی با دو بازشوی مستطیلی، پانل بین دو بازشو، پانل میانی نامیده شده که از نقطه نظر جذب انرژی نقش بسزایی را ایفا می کند. رفتارهای سه گانه ی پانل میانی شامل رفتار خمشی، ترکیبی و یا برشی بر اساس ابعاد پانل میانی و سخت کننده های جعبه ای پیرامون آن تعیین می شود. قدرت جذب انرژی پانل میانی بسته به رفتار آن تغییر می یابد. در پژوهش حاضر با مشابهت دادن رفتار پانل میانی به تیر پیوند مهاربند واگرا و مرور روابط موجود، ضمن محاسبه ی ضریب شکل مقاطع با بال های جعبه ای، شروط سه گانه ای شامل نسبت نیرویی، نسبت تغییر مکانی و نسبت سختی برای پیش بینی رفتار پانل میانی با سخت کننده ی جعبه ای ارائه شده است. بر اساس شروط، شش پارامتر پهنا، ارتفاع و ضخامت ورق پانل میانی، ارتفاع جان، پهنای بال و ضخامت ورق سخت کننده بر رفتار پانل تأثیر می گذارند. در پانل های میانی شرط نیرو یا تغییر مکان کنترل بودن، تعیین کننده ی نوع پانل، قدرت بال ها و رویکرد مواجهه با روابط پیش بینی رفتار خواهد بود. علاوه بر بررسی تئوری، در تحلیل عددی رفتار پانل میانی تعدادی مدل مرتبط با پارامترهای مذکور توسط نرم افزار تحلیل اجزاء محدود آباکوس ساخته و بررسی شده اند. نتایج تحلیل عددی مشابه روابط تئوری بیان می کنند که افزایش چهار پارامتر پهنای پانل میانی، ارتفاع جان و پهنای بال سخت کننده ی جعبه ای و ضخامت ورق آن سبب بهبود رفتار پانل میانی از خمشی به ترکیبی و از ترکیبی به برشی می شوند. دو پارامتر دیگر شامل ارتفاع و ضخامت ورق پانل میانی سبب تنزل از رفتار برشی به ترکیبی و از ترکیبی به خمشی می شوند. در حالت کلی رفتار برشی بر ترکیبی و رفتار ترکیبی بر خمشی ترجیح داده می شود. لذا می توان با افزایش و یا کاهش ابعاد مربوطه به رفتاری بهینه برای پانل میانی دست یافت. این تغییر ابعاد باید با در نظر گرفتن عواملی از جمله اجزاء دیگر دیوار، کمانش ورق ها و هزینه های طرح صورت گیرد.

دیوار برشی فولادی یکی از انواع سیستم های باربر جانبی است. در این سیستم، ورق فولادی توسط تیرها و ستون های پیرامونی که اعضای مرزی نامیده می شوند، احاطه شده است. دیوارهای برشی فولادی تحت اثر بار های چرخه ای، سختی اولیه قابل توجه، رفتاری شکل پذیر و استهلاک انرژی مناسبی دارند. دیوار برشی فولادی در مقایسه با دیگر سیستم های مقاوم در برابر بار جانبی با وزن کمتر دارای ظرفیت جذب انرژی بیشتر همراه با رفتار هیسترزیس پایدار و دارای عمل میدان کششی در ورق می باشد. این ویژگی ها سبب شده است که این سیستم به عنوان گزینه ای مناسب برای طراحی ساختمان های جدید و نیز مقاوم سازی ساختمان های موجود در مناطق با لرزه خیزی بالا شناخته شود. در این پژوهش به بررسی و گسترش روش تحلیلی اندرکنش قاب ورق برای دیوار برشی فولادی سخت شده دارای چند بازشو پرداخته می شود. متغیرهای مختلفی از جمله موقعیت، ابعاد، تعداد و شکل بازشوها روی رفتار این سیستم قابل بررسی می باشند. ابتدا تاثیر موقعیت بازشو برای 8 مدل دیوار برشی فولادی در دوحالت بازشوهای مربعی و مستطیلی بررسی می شود، سپس برای تاثیر عرض موثر از 6 مدل با درصد بازشو های (10٪، 20٪و 30٪) با عرض های موثر متفاوت شبیه سازی شده و نتایج آن ها بررسی خواهد شد. در مراحل بعد با استفاده از 16 مدل تاثیر تعداد و ابعاد بازشو ها روی رفتار دیوار برشی فولادی سخت شده دارای چند بازشو مورد بررسی قرار خواهد گرفت. برای این منظور از مدل هایی با چهار حالت مختلف در نسبت مساحت بازشوها به مساحت کل ورق دیوار برشی فولادی(10٪، 17٪،25٪و 33٪ ) که هر کدام از این مدل ها دارای چهار حالت تعداد بازشو (3 بازشو، 4 بازشو، 5 بازشو و 6 بازشو) می باشند، مورد بررسی قرار می گیرند. در نهایت در هر بخش نتایج تحلیلی حاصل از روش عددی، روش اندرکنش قاب ورق و همچنین روش اندرکنش قاب ورق گسترش یافته D-PFI با هم مقایسه می گردند. با توجه به نتایج این پژوهش موقعیت و تعداد بازشوها روی مشخصات سازه ای مدل های دیوار برشی فولادی بررسی شده، تاثیر چندانی نداشته و همچنین در 16 مدل بررسی شده با ابعاد و تعداد متفاوت بازشوها، روش D-PFI مقادیر سختی و مقاومت برشی نهایی ورق دیوار برشی فولادی را به صورت مطلوب محاسبه می کند و پارامتر های سازه ای به دست آمده از این روش از جمله سختی اولیه، حداکثر مقاومت برشی و مقدار استهلاک انرژی سیستم مورد نظر نسبت به نتایج حاصل از روش تحلیل عددی دقت قابل قبولی دارد.