آزاد یزدانی

شناخت و مدل‌سازی نیروی زمین‌لرزه و نحوه‌ی اعمال آن به سازه‌ها همواره مورد توجه محققان در طول سالیان بوده است. در برخی از آیین‌نامه‌های بارگذاری و همچنین استاندارد 2800، جهت معرفی زمین‌لرزه سطح طراحی از یک احتمال فراگذشت ثابت برای تمام دوره تناوب‌های سازه‌ای که تحت عنوان رویکرد خطر یکنواخت شناخته می‌شود، استفاده شده است. در رویکرد خطر یکنواخت، شاخص خطرپذیری با استفاده از پیشینه‌ی لرزه‌خیزی منطقه و با انجام محاسبات تحلیل خطر لرزه‌ای احتمالاتی محاسبه می‌شود. این شاخص‌ها برای تمامی سازه‌ها با مشخصات سازه‌ای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر اساس این تفکر، سازه‌های طراحی شده واقع در یک ناحیه با خطرپذیری یکسان، با وجود یکنواخت بودن خطر لرزه‌ای منطقه، ریسک خرابی یکسانی جاصل نمی‌دهند. از این رو، در چند سال اخیر، تفکرات نوین حاکم بر آیین‌نامه‌های بارگذاری معتبر بین‌المللی به سمت رویکردهای مبتنی بر ریسک هدف جهت معرفی زمین‌لرزه‌های سطح طراحی شده‌اند. در این رویکرد جدید اثرات سیستم‌های سازه‌ای مختلف نیز در روند محاسبات وارد شده و تحلیل خطر لرزه‌ای احتمالاتی در آن با هدف احتمال فروریزش ثابت برای تمامی سازه‌های منطقه با هر نوع مشخصات سازه‌ای مختلف انجام می‌گیرد. از این رو، به‌روزرسانی آیین‌نامه‌های بارگذاری لرزه‌ای جهت دستیابی به یک ریسک قابل قبول و طراحی بهینه سازه‌های مهندسی امری ضروری به نظر می‌رسد. در این راستا، در این پایان‌نامه سعی شده است با بکارگیری رویکرد تحلیل خطر احتمالاتی مبتنی بر ریسک برای یک ناحیه مطالعاتی مشخص شاخص خطرپذیری (به طور مثال شتاب طیفی) محاسبه گردد. ناحیه مورد مطالعه در این پایان‌نامه شهر تهران به عنوان پایتخت سیاسی، اقتصادی ایران و بزرگترین شهر پرجمعیت کشور که در مجاورت گسل‌های فعال قرار دارد، در نظر گرفته شده است. در روند محاسبات تحلیل خطر لرزه‌ای احتمالاتی مبتنی بر رویکرد ریسک یکنواخت، شناخت گسل‌های منطقه و تاثیر آن‌ها در تخمین زمین‌لرزه‌های آینده بسیار حائز اهمیت می‌باشد. بیشتر مطالعات انجام شده در زمینه ارزیابی خطر مبتنی بر ریسک هدف، از روش های کلاسیک که اثرات حوزه نزدیک گسل را در برآورد منحنی خطر منطقه لحاظ نمی‌کنند، بهره گرفته‌اند. این امر برای مناطق حوزه نزدیک بالاخص برای سازه‌های با دوره تناوب بالا به برآورد نیروی کمتری منتج می‌شود. بنابراین، در این پژوهش با توجه به قرار گرفتن شهر تهران در مجاورت گسل‌های فعال، اثرات حوزه نزدیک گسل در روند محاسبات ریسک یکنواخت لحاظ شده‌است. از دیگر مولفه‌های مهم در رویکرد ریسک یکنواخت، انتخاب مناسب پارامترهای ظرفیت فروریزش سازه‌های متفاوت در مناطق مختلف لرزه‌ای می‌باشد. در این پایان‌نامه شاخص خطرپذیری مبتنی بر ریسک هدف برای ساختمان‌های قرار گرفته در مناطق سطح ریسک I و II مطابق آیین‌نامه ASCE7-22 برای 5 دوره تناوب ارتعاشی مختلف و 3 انحراف‌معیار متفاوت برای توزیع لگ-نرمال ظرفیت فروریزش برآورد شده‌است. نتایج حاصل از این تحلیل‌ها نشان می‌دهد با افزایش عدم قطعیت ظرفیت فروریزش در هر دوره تناوب، ضریب تبدیل شتاب طیفی‌های مبتنی بر رویکرد خطر یکنواخت به رویکرد ریسک یکنواخت روند افزایش دارد. همچنین نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که تغییرات عدم قطعیت ظرفیت فروریزش با افزایش دوره تناوب روی میزان تغییرات شتاب طیفی طراحی مبتنی بر ریسک هدف، روند کاهشی دارد. در این تحقیق همچنین برای ساختمان‌های قرار گرفته در مناطق سطح ریسک III و IV برای دو دوره تناوب 2/0 و 1 ثانیه و انحراف معیارهای 6/0 و 8/0 پهنه‌بندی لرزه‌ای مبتنی بر ریسک هدف برای تهران برآورد شده‌است.

سازهای بتن مسلح ممکن است به دلایلی از جمله آسیبهای ناشی زمین لرزه، تغییر کاربری، تغییر آیین نامه ها، خطاهای طراحی و اجرا و قرارگیری در شرایط محیطی مخرب مورد تقویت خارجی قرار گیرند. در سالهای اخیر جهت مقابله با تغییرات زیست محیطی، تعمیر و تقویت سازههای موجود نسبت به تخریب و بازسازی آنها در اولویت قرار دارد. روشهای متعددی جهت تقویت خارجی سازهای بتن مسلح به کار می رود. استفاده از کامپوزیتهای الیاف مسلح شدهی پلیمری (FRP) به دلایلی از جمله نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت بسیار مناسب در محیطهای خورنده و عدم تغییر محسوس در ابعاد عضو تقویت شده، بسیار مورد توجه و پر کاربرد است. تقویت اعضای بتن مسلح توسط کامپوزیتهای FRPبه کمک روشهای مختلف به انجام میرسد. روش نصب خارجی (EBR) یکی از مرسومترین و سادهترین آنها میباشد. استفاده از روش EBRهمواره با پدیده نامطلوب جدا شدگی زود هنگام که موجب هدر رفت مصالح گران قیمت کامپوزیتهای FRPمیشود؛ رو به رو بوده است. از این رو بیش از یک دهه میباشد که روش نوینی با عنوان روش شیار زنی (GM) جهت به تاخیر انداختن جدا شدگی ابداع و توسعه یافته است. تکنیکهای نصب خارجی روی شیار (EBROG) و نصب خارجی داخل شیار (EBRIG) به عنوان دو حالت پرکاربرد روش GMمیباشند. توانای تکنیک EBROGدر به تاخیر انداختن جدا شدگی کامپوزیت FRPاز وجه کششی تیرهای تقویت شده خمشی بسیار قابل توجه بود. از این رو به پیرو آن، مطالعات آزمایشگاهی جهت استفاده از روش EBROGدر تقویت سایر اعضای سازهای مانند ستونها، دالها و اتصالات تیر-ستون به انجام رسیدهاند. به موجب عملکرد بسیار مناسب روش EBROGدر تقویت اعضای سازهی، مطالعات گستردهی بر شناخت رفتار اتصال EBROGاز طریق آزمایش برش مستقیم صورت گرفتهاند. با وجود تعداد زیاد مطالعات آزمایشگاهی، تا کنون مطالعات تحلیلی بسیار محدودی در زمینه شناخت رفتار اتصال EBROGترتیب داده شدهاند. از این رو، هدف اصلی مطالعه حاضر استخراج و ارائه ی مدلهای با فرم بسته جهت تحلیل رفتار اتصال EBROGمیباشد. به این منظور ابتدا تمامی مطالعات انجام شده بر استفاده از روش EBROGدر تقویت اعضای سازهای و نیز مطالعات انجام شده جهت شناخت رفتار این اتصال مرور، و مورد بحث و بررسی جامع قرار گرفتند. سپس معادلات دیفرانسیلی لغزش کامپوزیت FRPدر یک اتصال EBROGتوسعه داده شدند. حل این معادلات با توجه به تعریف ارتباط بین تنش برشی و لغزش امکان پذیر بود. به این منظور، چند حالت مختلف از ارتباط بین تنش برشی و لغزش از جمله مدلهای دو-خطی و غیر خطی تنش برشی- لغزش به کار رفتند. با حل معادلات دیفرانسیل مذکور، مدلهای تحلیلی با فرم بسته از جمله توزیع لغزش، تنش برشی و کرنش در طول اتصال جهت توصیف رفتار اتصال EBROG به دست آمدند. در ادامه مدلهای مختلفی جهت ارزیابی مقاومت و طول مهار موثر اتصال و نیز منحنی بار-لغزش ارائه گردیدند. با توجه به استفاده از انرژی شکست اتصال حاصل از سطح زیر منحنی تنش برشی-لغزش به عنوان یک مفهوم مکانیک شکست، فرم کلی مدل ارزیابی مقاومت اتصال مشابه مدلهای مکانیک شکست شناخته شده برای اتصال EBRبود. مقایسه نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی نشان داد که مدلهای ارائه شده با دقت مناسب و قابل قبول توانای پیش بینی رفتار اتصال EBROGو نیز پارامترهای مانند مقاومت اتصال را دارند. مدلهای با فرض ارتباط غیر خطی تنش برشی-لغزش نسبت به مدلهای با فرض ارتباط دو-خطی تنش برشی-لغزش عملکرد، کارایی و دقت بهتری داشتند

در این تحقیق روشی برای شبیه‌سازی زمین‌لرزه شبه پالس با استفاده از پیش‌بینی مشخصات آنی و پالس زمین‌لرزه پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی بر اساس فرایند زمان فرکانس معرفی شده است که برای در نظر گرفتن مشخصات غیر ایستای زمین‌لرزه ضروری است. در این روش شبیه‌سازی از تبدیل هیلبرت و تبدیل موجک ایستا استفاده شده که ترکیب این دو، یعنی تبدیل هیلبرت بر پایه موجک، مشخصات غیر ایستای زمین‌لرزه را حفظ می‌کند. در ابتدا تبدیل موجک ایستا برای تجزیه زلزله دور از گسل به یک سری از زیرباندهای فرکانسی استفاده می‌شود و سپس فرکانس‌های آنی و دامنه‌های آنی با اعمال تبدیل هیلبرت روی هریک از زیرباندهای فرکانسی به دست می‌آیند. با ثابت نگه داشتن فرکانس‌های آنی و تشدید کردن دامنه‌های آنی زلزله دور از گسل، مشخصات آنی زمین‌لرزه‌های شبه پالس بدست می‌آید. با استفاده از روابط پیش‌بینی پالس و استفاده از مشخصات لرزه‌شناختی منطقه و گسل موردنظر و در نهایت با استفاده از تبدیلات معکوس هیلبرت و موجک فرآیند شبیه‌سازی زلزله شبه پالس تکمیل می‌شود. در این مطالعه از چند رکورد ثبت شده در زلزله نورثریج 1994 برای بررسی کارآمد بودن این روش شبیه‌سازی استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد روش پیشنهادی به خوبی مشخصات اصلی زلزله ثبت شده را در بر ‌می‌گیرد.

تصادفی بودن مشخصه‌های سازه و بارگذاری، لحاظ نمودن عدم قطعیت در تحلیل سازه را ضروری می‌نماید. به منظور تحلیل سازه با در نظر گرفتن عدم قطعیت در سیستم‌های تصادفی از روش اجزاء محدود تصادفی و تحلیل قابلیت اعتماد استفاده می‌شود. با اینحال به علت محدودیت روش‌های کلاسیک تحلیل قابلیت اعتماد، نیاز به محاسبه شاخص قابلیت اعتماد بر اساس تابع چگالی احتمال وجود دارد. اگر توزیع همه‌ی متغیرهای تصادفی به صورت نرمال باشد، تابع چگالی احتمال پاسخ به آسانی با یک توزیع نرمال به دست می‌آید. حتی اگر توزیع آماری متغیرها از حالت نرمال خارج شود با استفاده از روش‌های شبیه‌سازی یا با استفاده از معکوس تابع پاسخ می‌توان تابع چگالی احتمال را محاسبه کرد. با ازدیاد داده‌ها در روش‌های شبیه‌سازی، حجم و زمان محاسبات نیز افزایش می‌یابد و در استفاده از روش‌های غیرشبیه‌سازی در بسیاری از موارد تابع پاسخ معکوس‌پذیر نیست یا معکوس تابع به آسانی قابل محاسبه نمی‌باشد. بنابراین نیاز به در نظر گرفتن روش‌های دیگری به منظور محاسبه تابع چگالی احتمال می‌باشد. در حالت استاتیکی خطی بدون محدودیت روش‌های کلاسیک می‌توان تابع چگالی احتمال را محاسبه کرد. اما در بسیاری از موارد، سازه‌ها عموما تحت اثر تحریکات ناشی از بارهای دینامیکی قرار می‌گیرند. از طرفی به دلیل وجود ویژگی‌های غیرخطی پارامترهای موثر در معادلات اجزاء محدود دینامیکی، باید غیرخطی بودن را نیز در معادلات لحاظ کرد. در این پژوهش با ترکیب روش اغتشاش و تغییرمتغیر تابع چگالی احتمال صریح پاسخ سازه محاسبه می‌شود. با محاسبه تابع چگالی احتمال پاسخ، احتمال خرابی و شاخص قابلیت اعتماد به طور مستقیم در هر تعداد المان به دست می‌آید. هدف از پژوهش حاضر، محاسبه شاخص قابلیت اعتماد با استفاده از تابع چگالی احتمال صریح پاسخ سازه در حالت غیرخطی تحت اثر بارهای دینامیکی است. توابع چگالی احتمال پاسخ صریح محاسبه شده از روش پیشنهادی بدون محدودیت نوع توزیع آماری متغیرهای تصادفی و بدون نیاز به استفاده از معکوس تابع پاسخ تمامی پاسخ‌های احتمال وقوع سازه و احتمال وقوع هرکدام از آن‌ها را محاسبه می‌کند. مقایسه شاخص قابلیت اعتماد به دست آمده از روش پیشنهادی تطابق خوبی را با شبیه‌سازی مونت-کارلو نشان می‌دهد. از طرفی تعداد المان مناسب در مش‌بندی بر اساس شاخص قابلیت اعتماد یک معیار محافظه‌کارانه‌تر را نسبت به اجزاء محدود کلاسیک نشان می-دهد. مزیت استفاده از شاخص قابلیت اعتماد به عنوان معیار همگرایی در مش‌بندی در نظر گرفتن همه‌ی پاسخ‌های محتمل سازه به جای استفاده از پاسخ متوسط سازه در طراحی می‌باشد.

مدل سازی بارهای سازه ای و عدم قطعیت های مربوط به رویداد آن ها از گام های ضروری تحلیل قابلیت اعتماد سازه هاست. فرآیند تصادفی پواسون از جمله مهمترین و پرکاربردترین فرآیندها در مدل سازی بارها و خطرات سازه ای بوده است. اما فرآیند پواسون و فرضیات ساده کننده آن همچون نرخ رویداد ثابت برای بارها و توزیع نمایی برای زمان بین رویدادها، توانایی مدل کردن همه بارها و خطرات احتمالی وارد بر سازه را ندارد. به همین دلیل این پایان نامه تلاش دارد تا مدلی کلی تر را بر مبنای فرآیند تجدید برای ارزیابی قابلیت اعتماد سازه ها توسعه دهد که مبتنی بر فرضیات ساده کننده مدل های پیشین نباشد. در این تحقیق ارزیابی سطح قابلیت اعتماد وابسته به زمان سازه های در حال زوال در برابر ترکیب بار زلزله به عنوان نمونه موردی بررسی گردید و اهمیت در نظرگیری توزیع های احتمالی غیر پواسونی برای مدل سازی زمان بین رویدادها و همچنین رفتار وابسته به زمان نرخ رویدادها بر ارزیابی قابلیت اعتماد سازه ها آشکار گردید. برای زمان های ساخت نزدیک به میانگین دوره بازگشت زلزله، فرآیند تصادفی تجدید مقادیر احتمال خرابی بالاتری را نسبت به مدل پواسون پیش بینی می کند که نشان می دهد که فرض فرآیند پواسون برای بارهای خارجی منجر به ارزیابی دست بالای قابلیت اعتماد در این زمان ها می شود. همچنین یکی دیگر از مسایل مورد بررسی در این پایاننامه تاثیر ترکیبات بار و عدم قطعیت های محلی بارها بر روی ارزیابی قابلیت اعتماد آیین نامه های سازه ای است. به همین منظور رویکردی بر مبنای شبیه سازی فضای طراحی، برای ارزیابی سطح قابلیت اعتماد آیین نامه های موجود با در نظر گرفتن همه ترکیب بارها ارایه شده است. آیین نامه فولاد ایران به عنوان نمونه موردی با استفاده از این رویکرد بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان دهنده اهمیت در نظر گرفتن ترکیبات بار و پارامترهای آماری وابسته به مکان ساخت سازه در کالیبراسیون آیین نامه ها می باشد.

یکی از موضوعات مهم در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد، برآورد دقیق آماره های پاسخ سیستم های غیرخطی تحت تحریک های لرزه ای شدید می باشد. در این مطالعه، اثرات حوزه نزدیک گسل مندرج در آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800، ویرایش چهارم) روی پاسخ غیرخطی سیستم های یک درجه آزادی با رفتار هیسترزیس دوخطی بررسی می گردد. اثرات حوزه نزدیک در استاندارد 2800 تحت عنوان ضریب اصلاح طیفی "N" برای مناطق لرزه خیزی مختلف ارائه شده است. در این پژوهش ساختگاه سیستم های در نظر گرفته شده روی خاک های نوع دو و چهار و بر پهنه با لرزه خیزی خیلی زیاد فرض می گردد. جهت ارزیابی اثرات حوزه نزدیک روی پارامترهای معادل از روش خطی سازی آماری مرتبه سوم استفاده می شود. همچنین به منظور تخمین پاسخ سیستم های غیرخطی، روش های خطی سازی مرتبه دوم و سوم به کار برده شده اند. برای دستیابی به اهداف تحقیق، لازم است که تحریک ورودی به عنوان یک فرآیند تصادفی شبه مانا سازگار با طیف طراحی الاستیک هدف نمایش داده شود. در این راستا، از یک روش عددی موثر در حوزه فرکانس ارتعاشات تصادفی برای تعیین طیف توان سازگار با طیف پاسخ استفاده می شود. پس از محاسبه پارامترهای معادل مربوط به روش های خطی سازی، از تئوری ارتعاشات تصادفی (RVT) و تحلیل های تاریخچه زمانی (THA) خطی جهت محاسبه پاسخ سیستم های خطی معادل استفاده می گردد. به منظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر پاسخ به دست آمده از روش های خطی سازی معادل برای هر دو رویکرد THA) و (RVTبا نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی (NTHA) مقایسه می شوند. برای این منظور از 250 رکورد نامانای مصنوعی سازگار با دو حالت طیف هدف جهت ارائه برآوردهای مطلوب از بیشینه پاسخ سیستم های هیسترزیس دوخطی استفاده می شود. رکوردهای مصنوعی با استفاده از روش های شبیه سازی در زمینه ارتعاشات تصادفی با در نظر گرفتن توابع پوش و چگالی طیف توان مشخص تولید شده اند. با توجه به نتایج این مطالعه، روش خطی سازی مرتبه دوم از دقت کافی در برآورد پاسخ سیستم های غیرخطی تحت تحریک های شدید برخوردار نمی باشد. در روش خطی سازی مرتبه دوم با افزایش دوره تناوب، شکل پذیری و درجه غیرخطی سیستم ها، اختلاف بین نتایج سیستم خطی معادل و نتایج NTHA افزایش می یابد. از سوی دیگر، مطابقت مطلوب نتایج خطی سازی مرتبه سوم با نتایج NTHA ، نشان دهنده کارایی بالای این روش در تخمین پاسخ سیستم های غیرخطی تحت تحریکات حوزه نزدیک گسل می باشد.

پیش بینی زمین لرزه بر حسب مکان، زمان و بزرگا در مناطق لرزهخیز به خاطر پیچیدگی و درک ناقص از مکانیزم پدید آمدن این رویداد طبیعی همواره یکی از دغدغههای جامعه مهندسی بوده است. با این حال، امکان تخمین لرزهخیزی مناطق مختلف با استفاده از مدلهای تعینی و احتمالاتی فراهم می باشد. در این راستا ،روشهای گوناگونی به منظور تحلیل خطرپذیری لرزهای که هدف از آن تعیین احتمال بلند مدت رویداد زمین لرزه می باشد ،توسعه یافتهاند. اساس کار بیشتر روش های توسعه یافته ،مبتنی بر روش کلاسیک تحلیل خطر ارائه شده توسط کرنل و مکگایر می باشد که در آن تخمین شاخص خطرپذیری وابستگی شدید به انتخاب روابط کاهندگی مناسب دارند .از آنجا که انتخاب روابط کاهندگی مناسب از منابع اصلی بروز عدم قطعیتها در تخمین خطرپذیری یک ناحیه می باشد ،بنابراین توسعه روش های مستقل از این روابط منجر به تخمین دقیق تر خطرپذیری خواهند شد .به این منظور، در این پایان نامه روشی مبتنی بر مدیریت موجودی جهت تعیین خطرپذیری برای یک ساختگاه فرضی ارائه شده است. در روش تحلیل خطر مبتنی بر مدیریت موجودی ،دادههای مربوط به رخدادهای زمین لرزه به وسیلهی علم مدیریت موجودی به گونهای طبقهبندی می شود که عدمقطعیت مربوط به مرحله انتخاب رابطهی کاهندگی حذف خواهد شد و از طرف دیگر ،امکان تعیین خطرپذیری نسبت به معیارهای مختلف شدت امکان پذیرخواهدشد. در روش تحلیل خطر بر اساس مدیریت موجودی در انتخاب معیارشدت آزادی عمل بیشتری نسبت به سایر روش های تحلیل خطر وجود دارد .اما باید یک پایگاه دادهی قابلقبولی از نگاشتهای منطقه وجود داشته باشد بهگونهای که مناسب معیارشدت موردنظر باشد .از دیگر مزیتهای روش تحلیل خطر براساس مدیریت موجودی ارائه نگاشت های متنوع متناظر با سطوح مختلف لرزهای می باشد .در این روش بر خلاف سایر روش های تحلیل خطر ،نگاشت های متناظر با سطوح مختلف لرزه ای با استفاده از رویکرد تفکیک خطر لرزه ای به صورت مستقیم و بدون وابسته به روش های انتخاب رکورد ،از پایگاه داده های طبقه بندی شده استخراج خواهند شد .نتایج تحلیل خطر بدست آمده برای ساختگاه فرضی نشان می دهد که منحنی های خطر ترسیم شده بر اساس دو روش تحلیل خطر کلاسیک و تحلیل خطر براساس مدیریت موجودی ،تطابق خوبی با همدیگر دارند.

تئوری قابلیت اعتماد علمی است که به بررسی میزان احتمال خرابی یک سازه ناشی از عدم قطعیت پارامترهای طراحی پرداخته و به منظور بیان میزان ایمنی یک المان، از شاخصی به نام شاخص قابلیت اعتماد استفاده مینماید. برای بررسی دقیق رفتار یک سازه طراحی شده تخمین دقیقی از بارهای وارد بر سازه در مدت عمر مفید آن و همچنین مقاومتی که سازه از خود نشان میدهد نیاز است. اما وجود عدم قطعیت در بارهای وارده و مقاومت سازه همواره اجتناب ناپذیر است. ازطرفی تدوین آییننامه فولاد کشور نیز به سمت ضرایب بار و مقاومت بوده است اما تاکنون در این زمینه مطالعات آماری لازم برای بررسی بارهای موثر و مقاومت مصالح انجام نگرفته است. بار باد از جمله بارهای محیطی است که میتواند تاثیر بسزایی در طراحی اعضای ساختمانی فولادی کشور داشته باشد. در این پژوهش، تمامی اطلاعات آماری مرتبط به بار باد جمعآوری شده است و با بررسیهای انجام گرفته، شهرهای کشور به چند ناحیه با خصوصیات آماری مشترک تقسیم بندی شده اند که در نهایت برای هر ناحیه یک ضریب تغییرات و یک ضریب بایاس محاسبه شده است. سعی بر آن است ضوابط آیین نامه فولاد ایران با شرایط موجود در کشور مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور قابلیت اعتماد اعضا محاسبه میگردد و سپس، قابلیت اعتماد اعضای در ترکیب بارهای برگرفته از مبحث ششم از نقطه نظر اعتماد مورد بررسی قرار میگیرد. در این مطالعه روش مونت کارلو به عنوان یکی از موثرترین روشها در شبیه سازی و هاسوفر و لیند به عنوان یکی از روش های تحلیلی قابلیت اعتماد استفاده شده است. هدف اصلی از این پژوهش، محاسبه قابلیت اعتماد یک المان سازه ای طبق ضوابط طراحی آیین نامه فولاد ایران در ترکیب بارهای مختلف آیین نامه ای و مقایسه آن با یک قابلیت اعتماد هدف است.

ارزیابی ایمنی و سلامت سازهها یکی از موضوعات مهم و ضروری برای مهندسین هست. لازمه دستیابی به این هدف داشتن درک درستی از بارهای وارد برسازه و همچنین عناصر مقاوم در مقابل این بارها است. با توجه به اینکه مقدار بارهای وارد برسازه و همچنین پارامترهای مربوط به مقاومت بهصورت غیرقطعی و احتمالاتی هستند بنابراین ضروری است که همواره ماهیت تصادفی آنها در نظر گرفته شود. آئیننامهها باید بهگونهای تنظیم شود که ایمنی لازم در سازه را با توجه به موقعیتهای اجتماعی و اقتصادی و... تامین نماید. بهطورمعمول ایمنی سازهها در آییننامهها با اعمال ضرایبی بر مولفههای بار و مقاومت تامین میگردد. ضرایب ایمنی موجود در آئیننامه بتن ایران به دو صورت تعریف میشود. اولین مجموعه ضرایب ایمنی، تشدید اثر بارها و عدم قطعیتهای موجود در برآورد مقدار بارها را در نظر میگیرد. دومین مجموعه ضرایب ایمنی، مربوط به تقلیل مقاومت است که ناشی از عدم قطعیتهای موجود در کیفیت مصالح و نحوه اجرا هست. اعضا و سیستمهای سازهای بهگونهای طراحی میگردد که سطح معینی از ایمنی را برآورده کنند. در عمل با استفاده از الزامات آئیننامهها که مقادیری برای حداقل مقاومت و بیشترین بار وارده در نظر میگیرد، این انتظارات به دست میآید. چنین ضوابط و الزاماتی اغلب بهعنوان ضوابط طراحی مبتنی بر قابلیت اعتماد ذکر میشود. در این پژوهش به بررسی ضرایب کاهش مقاومت المانهای سازهای تیر و ستون با عدم قطعیتهای آماری هندسی و فیزیکی با استفاده از تئوری قابلیت اعتماد پرداختهشده است. سطح ایمنی المانهای سازهای با توزیعهای آماری متفاوت از عدم قطعیتها سنجیده شده تا اهمیت مولفههای مختلف موثر در طراحی مشخص و در تصمیمگیری الزامات آئیننامه مانند ضرایب کاهش مقاومت لحاظ گردد. به همین دلیل در ابتدا از روش قابلیت اعتماد مرتبه اول لنگر دوم و با بسط دادن آن با روش شبیهسازی مونتکارلو، شاخص ایمنی 8 اعضای سازهای تیر و ستون در حالتهای خرابی مختلف محاسبه میشود. تاثیر پارامترهای اصلی طراحی مانند مقاومت فشاری بتن cf تنش تسلیم فولاد ،ρ ، مقدار فولاد مصرفی yf و نسبت بار مرده به زنده 𝐷𝐿 بر روی شاخص ایمنی مشخص میگردد. سپس شاخص قابلیت اعتماد اعضای سازهای بتن مسلح طراحیشده طبق آبا تحت بار گسترده زنده و مرده مانند ستون کوتاه، ستون لاغر، ستون کوتاه تحت بارگذاری همراه با خروج از مرکزیت تکمحوره و همچنین تیر در حالت خرابی برشی و خمشی با شاخص قابلیت اعتماد هدف موجود در آئیننامه 2 91-8 ACI31 مقایسه میشود. نتایج این تحقیق نشان میدهند که آییننامه بتن ایران برای بیشتر مودهای مختلف شکست، محافظهکارانه عمل میکند و میتوان ضرایب کاهش مقاومت را بهگونهای افزایش داد که علاوه بر اینکه قابلیت اعتماد مطلوب حاصل شود، ملاحظات اقتصادی نیز تا حدودی بهبود یابد.

یک سازه در طول عمر مفید خود همواره تحت نیروهای خارجی مانند زلزله، باد و... قرار دارد. با وارد شدن این نیروها به سازه در طول زمان، امکان وقوع آسیب و خسارت ها در آن وجود دارد و از اینرو همواره استفاده از روش هایی برای کاهش یا بی اثر کردن آن ها مورد توجه بوده است. استفاده از کنترل غیرفعال به ویژه جداگرهای پایه در نیم قرن اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته است، زیرا علاوه بر ساده بودن نصب و کارایی و هزینه کمتر، قابلیت خود را در کاهش نیروها و ارتعاش های وارده بر سازه اثبات کرده اند. در جداسازهای لرزه ای بر خلاف روش های مرسوم در مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای تمرکز بر کاهش پاسخ لرزه ای، نیرو و شتاب ورودی زلزله به سازه است. عملکرد جداساز در زیر سازه باعث می شود که شتاب طبقات و تغییرمکان بین طبقه کاهش قابل ملاحظه ای داشته باشد. در حین زلزله و تحریک سازه، جابه جایی زیاد در تراز جداگر اتفاق می افتد که می تواند باعث بروز آسیب در جداساز ها گردد. به دلیل تاثیر جداگر پایه بر رفتار سازه و جلوگیری از وقوع خسارات سازه ای و غیرسازه ای در آن، شناسایی آسیب هایی که ممکن است در تراز جداگر به وجود آید، دارای اهمیت خواهد بود. در سازه دارای جداگر رفتار غیرخطی تراز جداگر و رفتار خطی سازه اصلی منجر به افزایش تعداد پارامترهای مجهول، هزینه و زمان محاسبات می گردد.در این پژوهش با استفاده از تکنیک زیرفضا، سازه دارای جداگر به یک سازه دو درجه آزاد تبدیل یافته است، سپس سختی طبقه اول سازه تبدیل یافته که متناظر با سختی تراز جداگر سازه اصلی است، شناسایی می شود. نتایج به دست آمده از مدل های عددی نشان می دهد که سختی تراز جداگر حتی با وجود نویز با دقت قابل قبولی شناسایی می گردد.

شناسایی سیستم در سازه های عمرانی همواره با چالش هایی از قبیل ناقص بودن داده های اندازه گیری شده به دلیل محدودیت نصب حسگر و آنالیز حجم وسیعی از داده های اندازه گیری شده ورودی و خروجی مواجه بوده است. ازاین رو در چند سال اخیر روش های شناسایی کور منابع (BSI ) بر مبنای داده های خروجی تنها در حوضه فرکانسی، موردتوجه خاصی واقع شده است. در این مقاله، یک روش جدید آنالیز اجزای پراکنده بر اساس تبدیل موجک – هیلبرت (WHT-SCA ) جهت شناسایی لحظه ای سیستم با استفاده از داده های ناقص خروجی تنها ارائه می گردد. درروش پیشنهادی، داده های موجود در فضای زمانی که همان پاسخ های سازه می باشند به کمک تبدیل موجک به فضای فرکانسی انتقال داده می شوند. با استفاده از یک فیلتر بر اساس تبدیل هیلبرت، فاز آنی هر پاسخ و نسبت آن ها محاسبه شده و داده های غیر هم فاز که باعث ایجاد خطا در دقت شناسایی می شوند از سایر داده ها حذف می گردد. سپس به کمک روابط موجود بین پراکندگی داده ها در فضای فرکانسی، پارامترهای مودال نظیر اشکال مودی و فرکانس های سیستم شناسایی می شود. در ادامه، با ترکیب روش شناسایی پیشنهادی و یک میراگر جرمی تنظیم شونده نیمه فعال (STMD ) یک طرح جدید برای ایجاد یک سازه هوشمند ارائه می گردد. با به کارگیری این طرح پیشنهادی، فرکانس STMD بر اساس شناسایی تغییرات ایجادشده در پارامترهای مودال سازه در حین تحریکات محیطی شدید مانند زلزله و باد، به صورت لحظه ای تنظیم می شود. عملکرد روش پیشنهادی در شناسایی سیستم از طریق مثال های عددی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که حتی باوجود اغتشاش در پاسخ های اندازه گیری شده، روش WHT-SCA به طور موثر و با دقت قابل قبولی پارامترهای مودال سیستم را شناسایی می کند. همچنین در بررسی کارایی و امکان پذیری STMD پیشنهادی، نتایج حاکی از آن است که سیستم کنترلی نسبت به هرگونه تغییرات در پارامترهای مودال سیستم ناشی از حرکات قوی زمین به طور موثری مقاوم است.

زمین لرزه جزء بلایای طبیعی است که همواره موجب تلفات و خسارات متعددی می شود. کشور ما نیز همواره در معرض آثار ویران گر این پدیده قرار داشته است. در دهه های اخیر یکی از موضوعات اساسی تحقیقات، معرفی راه کارهای گوناگون برای کاهش پاسخ سازه در برابر نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله و باد می باشد. به همین منظور استفاده از سیستم های کنترل در سازه ها یکی از راه های موثر در کاهش ارتعاشات و حفاظت سازه ای است. یکی از روش هایی جدید در کنترل سازه ها استفاده از دستگاه دارای سختی منفی ( NSD ) است. این سیستم با ایجاد نیرویی در جهت موافق با حرکت سازه منجر به تولید سختی منفی می گردد. با ترکیب منحنی های رفتار سازه و NSD سختی کل کاهش پیدا کرده و این امر باعث ایجاد تسلیم ظاهری در کل سیستم و کاهش نیروی برشی در سازه می شود؛ این درحالی است که سازه خود تسلیم نشده است. معمولا در اثر عوامل محیطی شدید سازه دچار آسیب شده و سختی آن کاهش می یابد؛ این امر باعث ایجاد اختلال در عملکرد NSD و افزایش برش و در نتیجه افزایش شتاب می شود. همچنین جابجایی و دریفت افزایش یافته و جابجایی ماندگار در سازه ایجاد می گردد. هوشمند سازی ساختمان از مباحث جدید در مهندسی سازه می باشد. برای این منظور در این تحقیق با ارائه یک روش جدید براساس ترکیب روش شناسایی آسیب و کنترل نیمه فعال، ساختمان مجهز به NSD به گونه ای هوشمند خواهد شد که همواره در مقابل آسیب های وارده مقاوم باشد. ابتدا با استفاده از پایش سلامت سازه ای آسیب به وجود آمده در سازه شناسایی شده و با استفاده از دستگاه نیمه فعال دارای سختی متغیر، سختی از دست رفته به سازه تزریق می شود. کارایی روش پیشنهادی با مثال های عددی گوناگون بررسی می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با الگوریتم پیشنهادی آسیب به وجود آمده در سازه و پاسخ های دینامیکی در سازه کاهش یافته و پایداری سیستم در هر لحظه حفظ می گردد.

هدف از این پژوهش، توسعه منحنی شکست سازه ها بر مبنای قابلیت اطمینان، با به کارگیری رویکردهای احتمالاتی در برآورد پاسخ های غیرخطی تحت تحریکات تصادفی می باشد. به منظور ارزیابی احتمال خرابی سازه ها، رویکرد احتمال اندیشانه تحریکات شبیه سازی شده ی زمین با روش های ارتعاشات تصادفی ترکیب می گردد. فرمول بندی احتمال خرابی سازه ها با استفاده از تئوری ارتعاشات تصادفی و بر اساس اطلاعات محتوای فرکانسی تحریکات ورودی، نقش مهمی در ارزیابی سازه ها برای مناطقی که با کمبود رکوردهای ثبت شده مواجه هستند، ایفا می کند. در این مطالعه اثر محتوای فرکانسی زمین لرزه ها بر روی احتمال خرابی سازه ها برای سطوح مختلف رفتار غیرخطی سیستم های یک درجه آزادی، مورد بررسی قرار گرفته است. رکوردهای تولیدی براساس نتایج تحلیل خطر احتمالاتی برای یک منطقه ی فرضی شبیه سازی شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که سناریو مودال ارائه شده توسط تحلیل ریسک ممکن است با نتایج به دست آمده از تفکیک خطر لرزه ای متفاوت باشد. همچنین در این مطالعه، بر اساس مفاهیم تفکیک خطر لرزه ای و قابلیت اطمینان سازه ها، رویکرد تفکیک خطر نیاز لرزه ای سازه ها (DPSDA) توسعه داده شده است. خروجی DPSDA اطلاعاتی درباره ی رخدادهای مسبب در ارتباط با سطح عملکرد سازه ها را برای مهندسین فراهم می کند. نتایج DPSDAبرای سه حالت سناریوی مودال، بدترین سناریو و وزن دهی سناریوها بر اساس نتایج تفکیک خطر لرزه ای، محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که احتمال فراگذشت سالیانه ی نیاز لرزه ای، متاثر از انتخاب سناریو می باشد. اما شکل کلی نتایج تفکیک خطر نیاز لرزه ای سازه ها در هر سه حالت در نظر گرفته شده، تقریباً یکسان می باشد.

در این مطالعه اثر مولفه ی غیرخطی میراگر بر روی سازه های مجهز به میراگر ویسکوز غیرخطی در چارچوب احتمالاتی و با در معرض گذاشتن سازه در برابر زلزله های با ماهیت نامعلوم بررسی و ارزیابی شد. در واقع با بکار بردن روش های احتمالاتی این موضوع مورد بررسی قرار می گیرد که مولفه ی سرعت میراگر ویسکوز که نشان دهنده میزان رفتار غیر خطی میراگر است، چه تاثیری بر روی پاسخ های سازه خواهد داشت و عملکرد لرزه ای سازه در قالب نمودارهای نیاز سازه بررسی خواهند شد. در این مطالعه تاثیر مولفه ی غیرخطی میراگر ویسکوز غیرخطی بر روی عملکرد لرزه ای سازه ها بررسی گردید. از این طریق می توان تاثیر مولفه ی غیرخطی را بر روی پاسخ های لرزه ای نشان داد. نتایج این بررسی از طریق منحنی خطر نیاز که با استفاده از انجام تحلیل دینامیکی افزایشی بر روی سازه و با توجه به خطر منطقه مورد بررسی بدست آمده نشان داده شد و به بررسی موضوع پرداخته شد. با مقایسه نتایج می توان به اثر چشمگیر مولفه ی غیرخطی میراگر ویسکوز بر روی پاسخ ها و عملکرده لرزه ای سازه پی برد. نتایج بیان می کند که پاسخ های لرزه ای سازه های مجهز به میراگر ویسکوز غیرخطی کاهش معناداری دارند.

پدیده ی زمین لرزه هر ساله موجب خسارت های فراوانی بر روی زمین می گردد. امروزه با گسترش عمودی شهرها، ریسک جوامع بشری در مقابل زلزله در حال افزایش است. تحلیل خطر احتمالی زمین لرزه یک راه حل منطقی برای کاهش این ریسک است. موثرترین عامل بر تحلیل خطر احتمالی، رابطه ی پیش بینی زمین لرزه است. رابطه ی پیش بینی زمین لرزه با تجزیه و تحلیل رگرسیون بر روی کاتالوگ های زمین لرزه صورت می گیرد. کشورهایی مانند ایران به دلیل استقرار دیرهنگام و اندک دستگاه های لرزه نگاری دارای رکوردهای زیادی نسیتند. کاتالوگ هایی نیز که وجود دارند، همین تعداد کم را نیز پوشش نمی دهند. از این رو در این تحقیق کاتالوگ جامعی از زمین لرزه های ایران تهیه شده است. کاهش انحراف استاندارد در روابط پیش بینی زمین لرزه تاثیر بسیار زیادی بر روی نتایج تحلیل خطر می گذارد. استفاده از الگوریتم ها و روش های مختلف رگرسیون گیری، می تواند بر انحراف استاندارد مدل تاثیرگذار باشد. روش های یک مرحله ای و دومرحله ای درست نمایی بیشینه (MLE) به عنوان روش های اصلی در تخمین پارامترهای رابطه ی پیش بینی زمین لرزه محسوب می شوند. اما این روش ها برای کاتالوگ هایی که دارای تعداد زیادی زلزله های منفرد هستند، به نتایج دقیقی منجر نمی شود. از این رو، استفاده از روشی که بتواند با حضور داده های منفرد نیز نتایج قابل قبولی به دست دهد، ضروری است. در این تحقیق با روش تخمین پسین بیشینه (MAP) با حفظ تمام داده ها ضرایب رابطه ی کاهندگی برآورد شدند. همچنین این روش می تواند مولفه ی عدم قطعیت در خطای مدل را به سه مولفه ی زلزله به زلزله، سایت به سایت و رکورد به رکورد تفکیک کند و از این طریق عدم قطعیت مدل را کاهش دهد.

هدف از این مطالعه تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها با استفاده از روش شبکه های احتمالی بیزی می باشد. روش شبکه های احتمالی بیزی، ابزاری نوین و قدرتمند در حوزه تحلیل های احتمالاتی محسوب می شود که در سال های اخیر کاربرد آن در مسایل مهندسی پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته است. تحلیل قابلیت اعتماد به عنوان رکن اصلی طراحی بر اساس عملکرد، با مدلسازی احتمالاتی متغیرها و عدم قطعیت ها سر و کار دارد. با این وجود تا به حال شبکه های بیزی در تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها در برابر زمین لرزه به طور جدی استفاده نشده است. مزیت های استفاده از این روش عبارتند از قابلیت مدلسازی انواع متغیرها با توزیع های مختلف، مدلسازی عدم قطعیت ها و گسترش آسان آن در طول مدل، نمایش گرافیکی از ارتباط پارامترها و درک ساده از مدل، عدم وابستگی به توزیع ها و نمایش احتمال پارامترها به صورت غیر پارامتریک، به روز رسانی ساده در سطح گره و شبکه، الگوریتم های بهینه جهت محاسبه استنتاج های آماری و قابلیت تحلیل حساسیت می باشد. لذا استفاده از این ابزار می تواند دید مناسبی از عملکرد سازه در سطوح مختلف ارایه دهد که با روش های کلاسیک بسیار دشوار خواهد بود. روش های نسل جدید تحلیل قابلیت اعتماد باید دارای شش خصوصیت عمومیت در کاربرد، انعطاف پذیری در محاسبات، قابلیت استنتاج آماری، قابلیت تحلیل حساسیت، بهینگی در محاسبات و کاربردی بودن در مسایل با تعداد متغیرهای زیاد باشند. با توجه به اینکه هیچ یک از روش های موجود هنوز همه قابلیت های فوق را دارا نمی باشند، در این پایان نامه مدلی پنج لایه براساس شبکه احتمالی بیزی برای تحلیل قابلیت اعتماد سازه ارایه شده است. کاربرد مدل پیشنهادی با استفاده از سه نمونه سازه خرپا، قاب پرتال و قاب بتنی چهار طبقه بررسی شده و نتایج با روش مونت کارلو مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل پیشنهادی نتایجی مشابه روش های موجود بدست می دهد. اما مزیت و برتری استفاده از شبکه های احتمالی بیزی در مقابل سایر روش ها، سادگی و سرعت در انجام محاسبات معکوس و مجدد است که محاسبه احتمالات به روز شده را ممکن می سازد. همچنین ملاحظه شد که در صورت استفاده از الگوریتم های بهینه سازی پیشنهادی، با افزایش تعداد متغیرها حجم محاسبات به صورت نمایی کاهش می یابد که طبق نمونه بررسی شده برای یک پل کابلی با 10 مود خرابی، حجم محاسبات تا

تحلیل و طراحی انواع مختلف سازههای عمرانی بر اساس عملکرد و مبتنی بر نظریه ی قابلیت اعتماد، به دلیل ماهیت تصادفی پارامترهای سازه ای درچند سال اخیر به صورت گسترده مورد توجه محققان قرارگرفته است. این نظریه به عنوان شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات، دارای چارچوبی منطقی است که با احتساب و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری مسائل مهندسی با استفاده از روش های عددی، امکان ارزیابی عملکرد و ایمنی یک سیستم سازه ای را فراهم می سازد. در این میان، روش های عددی از جمله روش اجزا محدود تصادفی نقش به سزایی در مکانیک محاسباتی تصادفی دارند. این روش در واقع بسطی از روشهای اجزا محدود کلاسیک با ماهیت تصادفی می باشد که برای کمی سازی عدم قطعیت یک مسئله به کار می رود و خروجی را به صورت شاخصهای آماری همچون مقدار متوسط، انحراف معیار و توزیع احتمالاتی پاسخ بیان می کند.در این پایان نامه، قابلیت اعتماد دیوارهای برشی بتن آرمه براساس نتایج تحلیل اجزا محدود غیرخطی تصادفی تحت بارگذاری یکنواخت و دوره ای ارزیابی شده است. جهت برآورد احتمال وقوع خرابی بر اساس تحلیل اجزا محدود تصادفی روش های متفاوتی وجود دارد .در این مطالعه روش مونت کارلو به عنوان یکی از موثرترین روش ها در شبیه سازی استفاده شده است. در ارزیابی قابلیت اعتماد دیوارهای برشی، پارامترهای مرتبط با خصوصیات مصالح بتنی، میلگردهای فولادی و بارگذاری بصورت تصادفی با توزیع های احتمالاتی نرمال و غیرنرمال در نظرگرفته شده و نتایج در سطوح عملکرد ایمنی جانی و آستانه ی فروریزش بدست آمده است. همچنین ضریب کاهش مقاومت بر اساس شاخص قابلیت اعتماد بدست آمده برای دیوارهای مورد مطالعه، پیشنهاد شده است. در ادامه تحلیل حساسیت پارامترهای تصادفی به منظور بررسی میزان تاثیر پارامترهای مختلف بر روی منحنی پاسخ بارجانبی-تغییرمکان دیوارهای بتن آرمه، ارائه شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در این پایان نامه، بیشترین میزان حساسیت منحنی پاسخ، از میان پارامترهای تصادفی، مربوط به بارگذاری است. همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که حساسیت منحنی پاسخ نسبت به بار جانبی بیشتر از بار مرده و زنده می باشد.

منحنی خطرتقاضا که احتمال تجاوز سالیانه یتقاضا از یک مقدار مشخص در یک سازه می باشد، در طراحی لرزه ای سازه ها بر اساس عملکرد نقشی بنیادی دارد. مدل تقاضا جز مهمی از منحنی خطر تقاضاست که یک ارتباط بین شاخص شدت زلزله و شاخص خسارت سازه برقرار می کند. رسیدن به تخمین مناسبی از مدل تقاضا، نیازمند لحاظ کردن عدم قطعیت ها و پارامترهای تصادفی موجود در حرکت زمین ناشی از زلزله و پاسخ سازه به این حرکات می باشد. لذا در این مطالعه پس از ذکر مقدمه ای، یک ساختار ریاضی برای خرابی احتمالی سازه ها با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها ارائه شده است. از رویکرد بیزین برای به روز رسانی مدل معین پارک-انگ بر اساس مشاهدات خرابی به دست آمده از زلزلههای پالسدار نزدیک گسل استفاده گردید. مدل ریاضی ارائه شده بسیار ساده و واقعگرایانه بوده است. شاخص شدت زلزله جز مهمی از مدل تقاضای لرزه ای است که برای توصیف عدم قطعیت زمین استفاده میشود. لذا در ادامه پس از ارائه ی یک مدل خرابی، به برآورد یک ساختار ریاضی برای مدل تقاضای لرزه ای با شاخص شدت مناسب پرداخته شده است. بدین منظور شاخصهای شدت اسکالر و برداری مختلفی انتخاب شده و کفایت آنها با مفاهیم تئوری اطلاعات و آنتروپی بررسی شده است. برای دستیابی به بهترین مدل ریاضی برای تقاضای لرزه ای، از مدل چندخطی با توجه به سطوح خسارت سازه استفاده گردید. با توجه بهآثار مخرب حرکت پالسدار زمین در نزدیکی گسل، مطالعات انجام شده در این پژوهش بر روی این رکوردها انجام شده است.نتایج نشان داد که انتخاب شاخص شدت مناسب و مرتبط با شاخص خسارت در مدل تقاضا، به سطح خسارت سازه بستگی دارد. استفاده از یک شاخص شدت برای تمام سطوح خسارت کافی نبوده و 3 سطح خسارت از شاخص پارک-انگ و مدل ریاضی 3 خطی (3 صفحهای) برای این منظور پیشنهاد شده است. در ادامه ی مطالعه، با توجه به کافی نبودن یک یا دو پارامتر لرزه ای برای نشان دادن عدم قطعیت زمین و به منظور استفاده از پارامترهای لرزه ای بیشتر به عنوان شاخص شدت در مدل تقاضا، از روش شبکه عصبی برای پیش بینی مدل تقاضا استفاده شده است. شبکههای عصبی به خوبی قادر به تخمین مدل تقاضای لرزه ای با درنظر گرفتن اثرات پارامترهای مختلف لرزه ای بوده اند. در پایان از توابع کاپولا برای نشان دادن تاثیر وابستگی پارامترهای لرزه ای در شاخصهای شدت برداری بر میزان کفایت آنها استفاده شد. نت

تحلیل خطر احتمالاتی زمین لرزه ابزاری سودمند است که پژوهشگران به کمک آن به برآورد میزان لرزه خیزی و انجام پیش بینی های لازم جهت مقابله با زمین لرزه می پردازند. از زمانی که تحلیل خطر احتمالی به وجود آمده است بیشتر مطالعات رویداد زمین لرزه را به صورت پواسون در نظر گرفته-اند. در رویداد پواسونی زمین لرزه ها در مکان و زمان مستقل در نظر گرفته می شوند، بنابراین در صورت استفاده از نرخ پواسون لازم است پس لرزه ها و پیش لرزه ها از کاتالوگ زمین لرزه ها حذف شوند. اگرچه امروزه می دانیم که رویداد زمین لرزه ها به صورت مستقل از هم نبوده و بازرویداد زمین لرزه ها از الگوهای کوتاه مدت و بلند مدت پیروی می کند. به همین دلیل در این مطالعه برای این که بتوان اثر پس لرزه ها و پیش لرزه ها را به تحلیل خطر وارد کرد باید از نرخ رویدادی استفاده شود که اثر پس-لرزه ها را هم در خود داشته باشد. مدل لرزه خیزی مورد استفاده در این مطالعه مدلETASمی باشد که نرخ لرزه خیزی کل را از جمع آثار نرخ پیشینه ی مستقل از زمان (که به صورت تابع پواسون مانا با نرخ ثابت در نظر گرفته می شود و مربوط به زمین لرزه های اصلی است) و نرخ پس لرزه ها محاسبه می کند. انجام تحلیل خطر در مناطقی مانند ایران که عمر داده های دستگاهی کوتاه بوده و همچنین میزان اطلاعات در مورد زمین لرزه های تاریخی بسیار کم است، همواره با مشکلاتی مواجه است. در این مطالعه با ترکیب کردن مدل لرزه خیزی ETAS با روش مونت کارلو و ارائه ی یک روش برای تولید کاتالوگ های مصنوعی پس لرزه دار، این امکان فراهم می شود تا پس لرزه ها به تحلیل خطر لرزه ای وارد شوند. به عنوان یک مطالعه موردی لرزه خیزی ناحیه البرز با در نظر گرفتن اثر پس لرزه ها و پیش لرزه ها مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج فرضیه پواسون مقایسه می شود. نتایج این بررسی نشان می دهد در حالتی که پس لرزه ها در نظر گرفته می شوند، خطر لرزه ای به طور میانگین حدود 10 درصد افزایش می-یابد.

علم تحلیل خطر به عنوان پیش بینی بلند مدت زمین لرزه در یک منطقه مشخص تعریف می شود. مطالعات تحلیل خطر نیازمند تخمین درستی از پارامتر های خطر زمین لرزه مانند ضرایب گوتنبرگ- ریشتر، بزرگای بیشینه و نرخ فعالیت می باشد. این پارامترها توسط پردازش آماری کاتالوگ زمین لرزه بدست می آیند و برای این امر باید بزرگای داده های تاریخی و دستگاهی موجود باشد. محل وقوع و بزرگای زمین لرزه های پیش از سده ی بیستم با استفاده از اطلاعات مهلرزه ای براورد می شود که این اطلاعات با عدم قطعیت همراه است. مطالعات ریسک به دلیل اهمیت تصمیم گیری و همچنین مسائل مالی، نیازمند ارزیابی دقیق پارامتر های تاثیر گذار می باشد. معمولاً در خسارت های پیش بینی شده، عدم قطعیت هایی نیز در ناهمگنی داده های جمع آوری شده از خرابی، پارامتر های توصیف کننده ی حرکت زمین و تعیین شدت وجود دارد. در مطالعات خطر هم پارامتر ها و عوامل متنوعی دخالت دارند. برای پیش بینی یک معیار زمین لرزه نیاز به شناخت کافی از هر یک از این پارامترها و عوامل وجود دارد و هر کدام از پارامترهای ورودی دارای عدم قطعیت هایی هستند که برروی پاسخ نهایی تاثیر می گذارند. وجود عدم قطعیت های متعدد در علوم مهندسی، بویژه حوزه مهندسی سازه و زلزله، قابلیت اعتمادپذیری نتایج حاصل را تا حدود بسیار زیادی وابسته به نحوه تعریف و شبیه سازی پارامترهایی می نمایدکه در دستیابی به نتایج متفاوت، تاثیر بسزایی دارند. با توضیحات ارائه شده ضرورت حرکت به سمت کاهش عدم قطعیت های موجود در زلزله در مطالعات مهندسی سازه بشدت لازم و ضروری می باشد. در این مطالعه با استفاده ازتحلیل خطر احتمالاتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت تعدادی از پارامتر های لرزه ای برای شهر تهران انجام گردید و با استفاده از این نتایج منحنی خسارت سالیانه برای چند نوع ساختمان تهیه شد. برآورد دقیق میزان خسارات ناشی ازحوادث طبیعی ممکن نیست، ولی برآورد تخمینی این خسارات به منظورهای مختلفی از جمله جهت دهی ساخت و ساز، کاهش خطرات موجود، برنامه شرایط اضطراری و مدیریت محتاطانه بیمه و سایر تعهدات حقوقی مورد نیاز است.نتایج گواه آن است که در نظر گرفتن عدم قطعیت های این پارامترها می تواند نتایج نهایی تحلیل خطر را بین 10 % تا 40% در خلاف یا در جهت اطمینان تغییر دهد. به نظر می رسد در پروژه های حساس که نیاز به تحلیل دقیق اثرات ساختگاهی دارن

امروزه برای مقابله با خسارت های فراوانی که در اثر وقوع زلزله در ساختمان ها ایجاد شده اند روش های هوشمند سازی ساختمان امری ضروری است. یک ساختمان هوشمند به طور لحظه ای میزان آسیب را شناسایی کرده و با اتخاذ تصمیماتی کارساز در جهت جبران و یا متوقف کردن گسترش آن برمی آید. هوشمندسازی ساختمان یکی از مباحث جدید در مهندسی کنترل سازه ها می باشد. هدف اصلی این تحقیق هوشمند سازی یک سازه به وسیله میراگر جرمی تنظیم شده(TMD ) با استفاده از تلفیق مباحث پایش سلامت سازه ای (SHM ) و کنترل سازه ها می باشد. امینی و کرمی [1] با استفاده از پارامترهای مارکوف شناسایی شده سیستم، روش DDA/ISMP را برای شناسایی آسیب در مدل اجزامحدود سازه ها ارائه نمودند. TMD یکی از تجهیزات کنترلی می باشد؛ که تاثیر آن در کاهش پاسخ دینامیکی سازه ها به اثبات رسیده است. از آن جایی که تعیین پارامترهای بهینه این میرگرها، وابسته به فرکانس اصلی سازه است؛ در حین القای تحریک های خارجی شدید، در سازه خرابی ایجاد می شود. این امر باعث کاهش سختی در سازه شده و در نتیجه فرکانس اصلی سازه تغییر پیدا می کند که این موضوع عملکرد TMD را با چالش مواجه می کند. در این تحقیق روشی جدید برای مقابله با این چالش ارائه می گردد. در این الگوریتم فرکانس اصلی سازه به کمک روش DDA/ISMP به صورت آنی شناسایی شده و بر اساس آن فرکانس TMD در هر لحظه تنظیم می شود تا میراگر بتواند همواره شرایط عملکرد مطلوب خود را حفظ کند. به کارگیری دستگاه کنترل نیمه فعال با سختی متغیر (SAIVS ) جهت تنظیم فرکانس میراگر راه حل مناسبی است. هم چنین از یک الگوریتم ویژه برای تنظیم میرایی میراگر استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد گه الگوریتم پیشنهادی می تواند در هر لحظه عملکرد مطلوب میراگر را حفظ کرده و پاسخ های سازه را کاهش دهد. با نیل به این هدف سیستم سازه ای به صورت آنی پایداری خود را حفظ نموده و می تواند اثرات ناشی از ایجاد خسارت را جبران نماید.

تحلیل های مهندسی زلزله در گام اول نیازمند یک تاریخچه زمانی تحریک زمین لرزه به عنوان ورودی تحلیل می باشند که به صورت قابل اعتمادی مشخصات زمین لرزه محتمل ورودی به سیتم را در حوزه زمان و فرکانس منعکس می نماید. امروزه با پیشرفت تکنیک های تحلیل غیرخطی سیستم های مهندسی که هدف آن ها ارزیابی دقیق پاسخ سیستم و تخمین خسارت وارده به آن می باشد، نیاز به تاریخچه زمانی تحریک زمین لرزه بیشتر احساس می شود. یکی از مهم ترین مشکلاتی که در حال حاضر با آن مواجه هستیم، تعیین تاریخچه زمانی تحریکیاست که در آینده به سازه وارد می شود. این مشکل ناشی از عدم شناخت دقیق وضعیت تکتونیکی منطقه و همچنین تعداد محدود زمین لرزه ثبت شده در گذشته می باشد. هدف از این مطالعه بررسی پارامتریک تکنیک های مختلف شبیه سازی زمین لرزه است. تمرکز مطالعه بر دو جنبه مهم استوار است: اول تعیین کارآیی مدل های مختلف تولید برای شبیه سازی رویداد رخ داده شده در گذشته، و سپس تعیین کمی متغییرهای مختلف لرزه شناسی این تکنیک ها روی نیاز لرزه لی سازه های فولادی. برای این منظور از دو روش تحلیل حساسیت فراموضعی منتبی بر تجزیه واریانس و مبتنی بر ابزارهای تئوری اطلاعات برای بررسی حساسیت پاسخ غیرخطی به متغییرهای مختلف چشمه، مسیر و سایت زمین لرزه و همچنین مشخصات فیزیکی سازه ها استفاده می گردد. تعیین سهم پارامترهای تحریک این امکان را به ما می دهد که پارامترهای مهم را شناسایی نماییم و با مطالعه بیشتر آنها، به کاهش تغییرپذیری در خروجی تحلیل کمک نماییم. همچنین با شناسایی پارامترهای کم اهمیت تر، با ثابت فرض کردن آن ها روی بهترین مقدار می توان به کاهش حجم محاسبات کمک نمود.

در بیشتر آیین نامه های طراحی لرزه ای فرمول هایی برای تخمین برش پایه و نیروهای جانبی زلزله ارائه شده است، که برای تعیین آنها نیاز به تعیین دوره تناوب اصلی سازه می باشد. در این تحقیق به منظور بهبود و توسعه ی معادله ی تعیین دوره تناوب ساختمان ها، با انجام تحلیل مودال بر روی قاب های 3، 5، 7،9 و 11 طبقه قاب خمشی و مطابق با ویرایش چهارم آیین نامه 2800 ایران دوره تناوب های اصلی قاب های مورد بررسی محاسبه می شود، سپس جهت کاهش خطا و افزایش دقت در تحلیل و طراحی ساختمان ها فرمول های دوره تناوب با استفاده از روش احتمالاتی بیزین به روز رسانی می گردد. سپس، نتایج حاصل از روابط به روز شده، روابط موجود در آیین نامه های ویرایش چهارم 2800، IBS2012 و EUROCODE8 با هم مقایسه شده اند. نتایج این بررسی نشان می دهد که دوره تناوب حاصل از تحلیل قاب ها و روابط به روز شده بزرگتر از دوره تناوب حاصل از روابط تجربی آئین نامه 2800 ایران می باشد. این موضوع نشان دهنده این است که، دوره تناوب تجربی آئین نامه باعث محافظه کارانه بودن مقادیر نیروی برشی پایه می شود. مچنین نتایج حاصل از روابط تجربی آیین نامه2800 با آیین نامه های IBC2012 و EUROCODE8 خیلی به هم نزدیک می باشند.

امروزه مهندسان سازه به تحلیل و طراحی سازه ها تحت بارهای دینامیکی از قبیل تحریکات زمین، بادهای شدید و نیروی امواج می پردازند. برای انجام تحلیل دینامیکی مهمترین گام تعیین بار دینامیکی می باشد و تعیین درست بار دینامیکی مانند زمین لرزه به علت نامشخصی و غیر قابل پیش بینی بودن آن، کار دشواری می باشد. برای طراحی سازه به ماکزیمم پاسخ های آن، از جمله جابجایی، در اثر زمین لرزه نیاز می باشد و بهترین پاسخ، پاسخی می باشد که اثرات ماهیت تصادفی و محتوای فرکانسی ورودی یعنی تحریکات زمین لرزه در آن لحاظ شده باشد. مناسب ترین روش برای یافتن چنین پاسخی، استفاده از تئوری ارتعاشات تصادفی می باشد. این تئوری به مشخصه های تحریکات تصادفی ورودی، تعیین پاسخ تصادفی سازه و ایمنی سازه تحت تحریکات تصادفی می پردازد. به علت اینکه پاسخ سازه نیز ماهیت تصادفی خواهد داشت پس باید به صورت احتمالاتی مورد بررسی قرار گیرد و برای این منظور، نیاز به اطلاعاتی در مورد ماکزیمم مقادیر پاسخ می باشد. جهت ارزیابی مقادیر بحرانی، تابع چگالی احتمال مربوط به پاسخ سیستم از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. این تابع در برگیرنده اطلاعاتی در مورد نحوه توزیع انرژی در فرکانس های مختلف و پاسخ سازه در آن فرکانس ها می باشد. رفتار واقعی سازه ها تحت بارهای دینامیکی به صورت غیرخطی می باشد و برای بررسی پاسخ غیرخطی سازه ها، به انتخاب یک الگوی رفتاری مناسب نیاز می باشد. منحنی های هیسترزیس، چون تغییرات جابجایی سازه در برابر نیروی وارده را نشان می دهند و اثرات سیکل های بارگذاری و باربرداری در آنهامشاهده می شود، الگوی مناسبی برای رفتار سازه می باشند. شکل منحنی هیسترزیس به مصالح سازه بستگی دارد و سطح زیر آنها بیانگر انرژی جذب شده توسط سازه می باشد. با افزایش نیروی وارده به سازه تا نقطه تسلیم سختی سازه ثابت می باشد اما از نقطه تسلیم تا نقطه باربرداری سختی سازه کاهش می یابد. به این منحنی ها اصطلاحا منحنی هیسترزیس دوخطی می گویند. با استفاده از مدل هیسترزیس دوخطی می توان به بررسی رفتار غیرخطی سازه های مختلف پرداخت.

هوشمند سازی ساختمان ها به گونه ای که سازه به طور لحظه ای میزان آسیب را شناسایی و با اتخاذ تصمیماتی در جهت جبران و یا مهار آن برآید، یکی از مباحث جدید در مهندسی کنترل سازه ها می باشد. هدف اصلی این تحقیق هوشمند سازی یک سازه برای کنترل پیچش در سازه با استفاده از تلفیق مباحث پایش سلامت سازه ای (SHM ) و کنترل سازه ها می باشد. پیچش و خرابی ناشی از آن در سازه های بلند مسئله بسیار مهمی است؛ به طوری که در زلزله های گذشته اثرات زیانباری به همراه داشته است. پیچش در سازه علاوه بر افزایش نیروها و خرابی در اعضا باعث افزایش پاسخ نقاط مختلف سازه می شود. در این تحقیق روشی جدید برای شناسایی سه بعدی سازه و تعیین آسیب پیچشی و انتقالی در سازه ارائه می گردد، سپس الگوریتمی مناسب با استفاده از ایده کنترل خروج از مرکزیت سازه برای کنترل پیچش در سازه و جبران خرابی پیچشی پیشنهاد می شود. برای جبران خرابی در سازه استفاده از دستگاه کنترل نیمه فعال با سختی متغیر (SAIVS ) راه حل مناسبی است. روش اعمال این الگوریتم به این صورت است که ابتدا با استفاده از روش شناسایی آسیب مقدار خرابی و یا به عبارتی کاهش سختی در سازه شناسایی می گردد؛ پس از آن مقدار خرابی ایجاد شده در سازه با تزریق سختی به سازه از طریق دستگاه کنترلی نیمه فعال با سختی متغیر جبران خواهد شد. در سال های اخیر تحقیقات فراوانی جهت کنترل پیچش سازه های بلند انجام شده است. در همه ی این تحقیقات روش کنترلی و عملکرد دستگاه کنترلی با فرض سالم بودن سازه در طول تحریک به اثبات رسیده است. این در حالی است که ایجاد خرابی در سازه در زلزله های بزرگ امری اجتناب ناپذیر است و از طرفی خرابی بر روی عملکرد دستگاه های کنترلی تاثیر می گذارد و می تواند اثر آن ها را بر سازه منفی سازد؛ بنابراین کنترل پیچش در سازه ها با فرض خرابی در سازه مسئله مهمی است که تا به حال به آن پرداخته نشده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد گه الگوریتم پیشنهادی می تواند زیادشدن پاسخ پیچشی سازه در حین خرابی را کاهش دهد.

پیش بینی زمین لرزه بر حسب مکان، زمان و بزرگا در منطقه لرزه خیز به خاطر پیچیدگی و درک ناقص از مکانیزم پدید آمدن این رویداد طبیعی کار دشواری است. با این حال، در این پیچیدگی خصوصیات مهمی وجود دارد که این اجازه را می دهد که با استفاده از مدل های تعینی و احتمالی به وسیله مطالعات آماری، سیمای مناسبی از لرزه خیزی منطقه تحت مطالعه را نشان داد. یکی از عناصر اصلی برآورد خطر در یک ساختگاه، انتخاب روابط پیش بینی زمین لرزه است. بنابراین، روابط پیش بینی زمین لرزه نقش مهم و اساسی در تحلیل خطر و ریسک را ایفا می کند.با توجه به این که، انتخاب روابط پیش بینی زمین لرزه بیشترین عدم قطعیت نهایی در برآورد خطر در یک ساختگاه را رقم می زنند؛ از این رو، برخورد مناسب با این عدم قطعیت امری کاملاً ضروری است. تئوری احتمال بیزین یک روش پر کاربرد و مناسب برای محاسبه پارامترهای مختلف لرزه ای است و شامل چند ویژگی مهم است که این ویژگی ها در تخمین خطر لرزه ای نقش مهمی را ایفا می کند. تئوری احتمالی بیزین ابزاری است که به دلیل سازگاری با مبانی احتمالات، قادر است اطلاعات لرزه ای به دست آمده از داده های لرزه شناسی را با مشاهدات تاریخی ترکیب یا به عبارتی اطلاعات به دست آمده به وسیله داده های گذشته را به روز کند. این امر در مناطقی که داده های تاریخی ناقص هستند و یا در حالتی که داده ها بازه زمانی محدودی را پوشش می دهند، یک مزیت عمده محسوب می شود. در این مطالعه به دلیل ناقص بودن داده ها در منطقه زاگرس، به کمک مدل بریر که در مفهوم روش تصادفی توسعه داده شده است؛بیش از هزاران زلزله در بیشینه شتاب افقی و شتاب طیفی در زمان تناوب های مختلف تولید شده و به کمک روش بیزین یک رابطه پیش بینی زمین لرزه ارائه می گردد. این رابطه انحراف معیاری کم تری نسبت به روابط تجربی مشابه دارد که از قدرت های رویکرد بیزین به شمار می آید. همچنین، به کمک روش های آماری، رده بندی رابطه پیشنهادی با تعدادی از روابط تجربی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و رابطه ارائه شده در این پژوهش به عنوان مناسب ترین رابطه انتخاب می شود.

آسیب های سازه ای موجب تغییرات نامطلوب در کارایی و عملکرد سازه ها می شوند. این آسیبها به علت فرسایش سازه ناشی از عمر زیاد آن، عوامل محیطی شدید (زلزله و باد) ایجاد می شوند. وجود آسیب درسازه موجب تغییرات نامطلوب در عملکرد آن شده و ممکن است سبب بوجود آمدن انواع خسارات مالی وجانی گردد. از این رو روش های پایش سلامت سازه ای نقش مهمی در بهسازی و جلوگیری از ایجاد خسارات احتمالی در سازه ایفا می نمایند. با توجه به تمایل روز افزون محققین به سمت تولید روش های علمی، اقتصادی و بهینه از نظر زمان، در زمینه پایش سلامت سازه ای نیز ارائه راهکارهای بهینه مورد توجه محققین بوده است. یکی از روش های کشف آسیب روش زیرفضاها می باشد. در این روش به دلیل کاهش تعداد پارامترهای نامشخص و کم شدن تعداد درجات آزادی، کارایی و همگرایی محاسبات افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از روش زیرفضا الگوریتمی بیان می شود که با استفاده از تعداد حسگر محدود قادر به شناسایی مقدار و مکان آسیب است. اثر نویز بر روی دقت شناسایی آسیب روش پیشنهادی مورد بررسی قرار می گیرد و ملاحظه می شود که با وجود شدت نویز قابل ملاحظه، این روش با مقدار خطای قابل قبول شناسایی آسیب را انجام می دهد. محدودیت تعداد حسگرهای نصب شده موجب ایجاد خطای زیادی در شناسایی پارامترهای سازه ای نشده و حتی در حالت نویز میزان خطا کمتر ازحالاتی است که تعداد حسگرها بیشتر است. روش پیشنهادی قادر به شناسایی آسیب در سازه های بلند با درجه آزادی زیاد که با استفاده از حافظه کامپیوترهای معمولی قابل انجام نیستند، است. این مزیت باعث ایجاد صرفه جویی در زمان و هزینه در سازه های بزرگ می شود. یکی از نوآوری های این پروژه تحقیقاتی ارائه راهکاری برای ساخت سازه هوشمند است به طوری که اگر درحین القای تحریک های خارجی شدید، در سازه خرابی ایجاد گردد؛ خود سازه بصورت لحظه ای آسیب را شناسایی کند. سپس در بخش تصمیم گیری، بر اساس آسیب های شناسایی شده دستورهای لازم به بخش استراتژی کنترل صادر گردد. فرمان های صادر شده به تجهیزات کنترلی نیمه فعال نصب شده در سازه فرستاده می شود. بطوری که تجهیزات آن چنان نیروهای کنترلی در سازه تولید کنند که اثرهای ناشی از خسارت را جبران و شدت آسیب های ایجاد شده در آینده را نیز کاهش دهد. این امر نیازمند آن است که در یک سازه هر دو استراتژی بررسی سلامت سازه ای

ساخت و ساز بخش عظیمی از اقتصاد هر کشور را تشکیل می دهد. حفظ و توسعه سرمایه های کلان این بخش نیازمند تصمیم گیری بر اساس اطلاعات جامع و دقیق می باشد. همچنین لازم است تصمیم گیران از میزان اطمینان ورودیهای تابع تصمیم مطلع باشند. به همین جهت لازم است منابع مختلف عدم اطمینان و چگونگی توسعه آنها در مدل ها و محاسبات ارزیابی گردد. یکی از مهمترین منابع عدم اطمینان در طرح سازه های مقاوم تعیین ورودی تحلیل می باشد. زلزله به عنوان یکی از نیروهای اصلی وارده به سازه، پتانسیل ایجاد خسارت بالای خود را در گذشته نشان داده است. تجسم موقعیت، شدت و فرکانس (تعداد) وقوع حوادث طبیعی آتی ذاتاً عدم اطمینان زیادی دارد. همچنین هر داده، تعریف، تخصیص و تخمین، عدم اطمینانی را به دلیل ناقص بودن داده ها و یا دانش ناکافی در محاسبات وارد می نماید. عدم اطمینانهای تحلیل خطر بطور عمده در تعریف حدود گسل ها، تخصیص حداکثر بزرگا، کامل نبودن داده های زلزله های پیشین و نواقص کاتالوگ، تعیین کانون و مرکز زلزله و فواصل، واحدهای بزرگا و تبدیل آنها، مدلهای بازگشت زلزله، روشهای آماده سازی و پردازش داده ها، و رابطه کاهندگی تمرکز یافته اند. در این پایان نامه با مطالعه انواع عدم اطمینان از منابع مختلف، بطور خاص عدم اطمینانهای ناشی از نواقص کاتالوگ زلزله و رابطه بازگشت زلزله ها مورد توجه قرار خواهد گرفت. بدین منظور به کمک روشهای آماری و اصول فرایندهای تصادفی روش هایی برای در نظر گرفتن این عدم اطمینانها و میزان تاثیر آنها در پاسخ ارائه خواهد شد.

امروزه، تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA) یک ابزار موثر برای کمک به تحلیل دینامیکی غیر خطی در دستیابی به عملکرد لرزه ای سازه ها است. روش انتخاب زمین لرزه در روند انجام تحلیل دینامیکی افزایشی برای دستیابی به پاسخ تاریخچه زمانی قابل اطمینان قابل اهمیت است. روش های متفاوتی برای انتخاب زمین لرزه در کتاب ها و گزارش های فنی موجود است. اخیرا در جامعه مهندسی توجه خاصی به معرفی یک خصوصیت طیف پاسخ یک درجه آزادی به عنوان شکل طیف، شده است که به عنوان بخشی از این پایان نامه است. الگوریتم طیف میانگین شرطی (CMS) به عنوان نسخه ای معمول از شکل طیف برای انتخاب زمین لرزه های مناسب مورد نظر می باشد. در روش CMS، اپسیلون در پریود مورد نظر (T*)، به عنوان پارامتر اصلی شدت زمین لرزه، به اپسیلون سایر پریودها همبسته شده و یک طیف میانگین اصلاح شده به عنوان مبنای انتخاب زمین لرزه تولید می شود. محاسبات این روش بر اساس بزرگا و فاصله غالب (M و R میانگین) در فرایند تفکیک خطر لرزه ای احتمالاتی می باشد. ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها و تئوری قابلیت اعتماد نقشی اساسی در ضوابط طراحی سازه ها ایفا می کنند و تحلیل و طراحی سازه ها بر مبنای نظریه قابلیت اعتماد که شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات است، در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. در اینپایان نامه شاخص اعتماد سازه ها برای تمامی سطوح (بصورت توام) و نیز هر یک از سطوح عملکردی به صورت مجزا ارزیابی می شود. روش های ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها بر مبنای تئوری قابلیت اعتماد و تحلیل های دینامیکی غیرخطی به برآورد سه مدل آماری منحنی خطر لرزه ای، نیاز و ظرفیت برمبنای جابجایی غیرخطی وابسته اند. جهت برآورد نیاز لرزه ای از طریق تحلیل های دینامیکی روش های متفاوتی وجود دارد که در این مطالعه از روش های پارامتریک قانون توان، نیمه پارامتریک نوارهای پاسخ چندگانه، شبه پارامتریک جهت درنظر گرفتن اثرات فروریزش، منحنی های خطر پاسخ حاصل از حل انتگرال عددی و منحنی خطر پاسخ تمام پارامتریک استفاده می شود. در این پایان نامه 40 قاب بتنی مسلح منظم و نامنظم (نامنظمی هندسی در ارتفاع) که بر مبنای ویرایش های سوم و چهارم آیین نامه 2800 ایران طراحی شده اند، جهت ارزیابی سطوح عملکردی بهره برداری بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه ی فروریزش، با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مبانی و تصادفی

در این تحقیق سعی می کنیم به مدلی برای برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی دست یابیم. در ابتدای مطالعه اشاره ای به تحقیقیات و تلاش های محققین پیشین که با استفاده از روش ها و مدل ها سعی در برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله در زمینه های مختلف را داریم که به نوعی پیشینه این تحقیق می باشند. هر کدام از این روش ها و مدل ها برای برآورد خسارت مالی ناشی از زلزله معیارها و پارامترهای خاص خود را داشتند و برخی از مدل های معرفی شده در این تحقیق تنها برای منطقه خاصی که مورد مطالعه بوده کاربرد دارند، مانند مدل برآورد خسارت مالی استانبول و مدل برآورد خسارت مالی هایتی که با توجه به داده ها و شرایط منطقه مورد مطالعه به دست آمده اند. در این مطالعات به معیارهای اقتصادی برای برآورد خسارت مالی در منطقه اشاره شده است. با توجه به داده های خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی و برخی از پارامترهای شتاب نگاشت های ثبت شده با استفاده از تکنیک های ریاضی سعی در برقراری ارتباطی بین داده های خسارت مالی ناشی از زلزله و پارامترهای شتاب نگاشت زلزله داریم که بتوان با توجه به داده های موجود و پارامترهای شتاب نگاشتی برآورد خسارت مالی را انجام داد. برای برآورد خسارت مالی مدل در زلزله های آینده تمهیداتی در نظر گذفته شده است که با توجه به نرخ تورم سالانه، مدل به دست آمده قادر به پیشگویی خسارت مالی ناشی از زلزله در شریان های حیاتی در سال های آینده خواهد بود. از آن جایی که خسارت ناشی از زلزله معمولاً به خسارات مستقیم ختم نمی شود و ممکن است در اثر روابط زنجیره ای خسارت ناشی از زلزله به صورت غیر مستقیم به دیگر بخش های اقتصادی دیگر اثر کند، بنابراین با استفاده از یک روش اقتصادی به نام روش داده ستانده سعی در برآورد خسارت اقتصادی غیر مستقیم داریم. در برآورد خسارت غیر مستقیم ایران به لحاظ اقتصادی به عنوان یک منطقه در نظر گرفته شده است و اثرات زنجیره ای ناشی از خسارات مستقیم به عنوان خسارات اقتصادی غیر مستقیم تعریف شده اند.

تحلیل خطر احتمالاتی زمین لرزه ابزاری سودمند است که محققین به کمک آن به برآورد شدت زمین لرزه و انجام پیش بینی های لازم جهت مقابله با زمین لرزه می پردازند. در تحلیل خطر لرزه ای احتمالاتی به کمک مدل های ریاضی به برآورد توزیع چگالـی بزرگای زمین لرزه هـای رخ داده پرداخته شده، سپس به کمک این توزیع چگالـی، پارامترهای لرزه خیـزی ناحیه مورد مطالعه تخمین زده مـی شود. به دلیل نقش مهم توزیع چگالی بزرگا در علم تحلیل خطر احتمالاتی لرزه ای استفاده از روش های ریاضی نوین جهت برآورد هرچه دقیق تر این توزیع همواره مورد توجه محققین بوده است. در این بین به اثبات رسیده است که استفاده از روش های آماری ناپارامتریک به عنوان یک روش جدید، می تواند دقت تخمین چگالی بزرگا را بهبود بخشد. به دلیل ماهیت پیچیده و غیرخطی توزیع بزرگای زمین لرزه، روش های سنتی پارامتریک که غالبا براساس رابطه ریشتر-گوتنبرگ می باشند، قادر به برآورد دقیق توزیع بزرگا در تمامی الگوهای لرزه خیزی نمی باشنـد. به همین دلیل استفاده از روش های ناپارامتریک به دلیل در نظر گرفتن کمترین فرضیات اولیه در مورد توزیع مورد نظر، در صورت وجود هرگونه پیچیدگی در توزیع واقعی بزرگا، یک جایگزین مناسب برای روش های پارامتریک سنتی باشد. شبیه سازی مونت کارلو کارآیی روش های ناپارامتریک نسبت به روش های پارامتریک را در تمامی الگوهای لرزهخیزی موجود، به اثبات رسانده است. به عنوان یک مطالعه موردی لرزه خیزی ایالت لرزه زمین ساخت البرز-آذربایجان با استفاده از روش های ناپارامتریک مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج روش های پارامتریک مقایسه شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که در مورد ایالت لرزه زمین ساخت البرز-آذربایجان، روش های پارامتریک سنتی، سطح لرزه ای موجود را به صورت دست پایین نتیجه می دهند.

در دهه های اولیه قرن بیستم واژه های مقاومت و عملکرد مترادف و هم معنی تصور می شدند و از حدود 35 سال پیش بود که تفاوت این دو واژه مشخص شد و مشاهده گردید که افزایش مقاومت لزوما به معنای ایمنی بیشتر و خرابی کمتر نیست. بدین ترتیب روش های طراحی براساس عملکرد ابداع گردید. در این روش ها عملکرد سازه در اثر زلزله اعمالی، مبنای طراحی سازه خواهد بود.عدم قطعیت های موجود در تخمین مقادیر تقاضا و ظرفیت باعث ورود بحث احتمالات به عرصه مهندسی زلزله و ابداع روش طراحی براساس احتمالات گردید.در روش های طراحی جدید لازم است تا شدت زلزله متناسب با عملکرد سازه مشخص گردد. برای رفع این نیاز روشی به نام تحلیل دینامیکی افزایشی به وجود آمد. در این روش که در آن از آنالیز دینامیکی غیرخطی استفاده می شود، می توان با اعمال سطوح مختلف یک زلزله مشخص به سازه، میزان خسارت وارد بر آن را برای هر سطح از زلزله بدست آورد.همچنین با توجه به اینکه تئوری قابلیت اعتماد سازه ها نقشی اساسی در ملاک و ضوابط ایفا می کند، تحلیل سازه ها بر مبنای نظریه قابلیت اعتماد که شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات است، در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است.در این رساله دو هدف عمده دنبال می شود. هدف اول، تحلیل حساسیت پارامترهای لرزه ای در حوزه زمان روی نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی و متناوبا توصیه راهکاری برای بحث پیچیده انتخاب رکورد برای تحلیل دینامیکی افزایشی، در مناطقی که داده های زلزله ناقص و محدود می باشند، است. هدف دوم بدست آوردن شاخص اعتماد برای انواع توزیع های حاکم روی داده های تحلیل دینامیکی افزایشی می باشد تا از این طریق اهمیت استفاده از توزیع های احتمالاتی روی داده ها بر اساس مبانی نظریه قابلیت اعتماد بیان گردد.

تهران پایتخت ایران و یکی از پرجمعیتترین شهرهای دنیا محسوب میشود و با توجه به وجود شریانهای حیاتی فراوان در این ناحیه بررسی دقیق آن بسیار حائز اهمیت میباشد. گستره تهران که در کوهپایه جنوبی کوههای البرز مرکزی قرار گرفته، بدلیل گسلهای موجود در این گستره یکی از لرزه- خیزترین مناطق ایران محسوب میشود. بر این اساس بررسیهای مربوط به خطرپذیری لرزهای این شهر جهت پیشگیری یا کاهش آثار مخرب زلزله از اهمیت ویژهای برخوردار است. در مطالعه حاضر، اقدام به تهیه نقشه خطرپذیری شهر تهران در هنگام زلزله برای دو حالت مختلف گسیختگی در شمالغربی و گردید. برای این منظور، در ابتدا معیارهای Arc GIS شمالشرقی گسل شمال تهران با استفاده از نرمافزار موثر شناسایی شده است و برای هر کدام از معیارها، نقشه مورد نظر تهیه گردید. معیارهای مورد استفاده در این مطالعه شامل تراکم جمعیت، توزیع ساختمان، توزیع ساختمان بر اساس سال ساختوساز، شبکه- های ارتباطی، کاربری اراضی، سطح آبهای زیرزمینی، بیشینه شتاب زمین میباشد. پس از آن با توجه به نظرات کارشناسی، بر اساس اهمیت و ارجحیت هر کدام از معیارها با استفاده از روش فرآیند تحلیل به آنها وزنی تعلق گرفت. و این لایه های Expert Choice و به کمک نرمافزار (AHP) سلسله مراتبی وزن دار شده با یکدیگر از طریق مدل همپوشانی شاخص و مدل منطق فازی تلفیق گردیدند و سپس نقشه خطرپذیری برای دو حالت مختلف گسیختگی تهیه گردید. نتایج حاصل از خروجی مدلها نشان میدهد که مناطق مرکزی و شرق تهران بدلیل مقادیر بالای تراکم جمعیت، تراکم ساختمانی، عمر ساختمانها، معابر با عرض کم و مقدار بیشینه شتاب زمین، دارای خطرپذیری خیلیزیاد و زیاد و مناطق جنوبی تهران، بدلیل دور بودن از نقاط گسیختگی دارای خطرپذیری متوسط و کم هستند.

در طراحی لرزهای سازهها، محتوی فرکانس زمینلرزهها از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً این امواج به کمک تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل میشوند، ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنالهای متناوب و منظم نتایج خوبی ارائه میکند و در بررسی سیگنالهای نامنظم با تغییرات ناگهانی نظیر زمینلرزهها ضعیف میباشد. از طرف دیگر، تبدیل فوریه بعد زمان که پارامتر مهمی در تعیین مقدار خسارت زمینلرزهها بر روی سازهها میباشد را از بین میبرد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر محتوی فرکانس بر روی پتانسیل خسارت زمینلرزهها، از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده میگردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر و توابع موجک مختلف، قادر است هم بعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنالهای نامنظم با تغییرات ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس، به کمک تبدیل موجک سیگنال زمینلرزه با محتوی فرکانس مشخص به سیگنالهای مختلف تجزیه میگردد که هر کدام از این سیگنالهای جدید، یک پهنای باند مشخص از محتوی فرکانس سیگنال اصلی را پوشش میدهند. به بیان دیگر، سیگنال زمینلرزه با محتوی فرکانس مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان-فرکانس منتقل میگردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنالهای مختلف که پهنای باند فرکانس متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانس، که یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر روی رفتار سازهها میباشد، مورد مطالعه قرار میگیرد. با استفاده از رویکرد زمان- فرکانس، اثر محتوی فرکانس زمینلرزههای چیچی (تایوان)، دوزجه (ترکیه)، لوما پریتا، ان. پام اسپرینگز و نورتریج در فواصل نزدیک، متوسط و دور نسبت به گسل بررسی میشود و منحنیهای طیف دامنه فوریه و طیف پاسخ زمینلرزه، نمودارهای انرژی ورودی در سیستمهای یک درجه آزادی و چند درجه آزادی ترسیم میگردد، در نهایت سازههای مدل شده با استفاده از سیگنالهای جدید حاصل از آنالیز زمینلرزههای اصلی، به کمک تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، آنالیز میشوند و شاخص خسارت هر یک با توجه به محتوی فرکانس سیگنال مورد نظر، تعیین میگردد. نتایج بدست آمده نشان میدهند، استفاده از رویکرد زمان- فرکانس، به مهندسین دید بسیار خوبی برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین میدهد، بطوریکه با شناخت محدودههای مختل

هدف عمده ضوابط طراحی لرزه ای پلها در آیین نامه ها این است که آنها بتوانند عملکرد خود را در زلزله های مختلف حفظ نمایند. این قابلیت به فلسفه طراحی و همچنین تعیین معیارها وجزئیات مناسب برای طراحی پل ها باز می گردد به گونه ای که خسارت وارد به پل ها به عنوان مهمترین شریان های حیاتی حداقل گردد. برای تعیین دقیق خطر لرزه ای یک پل یا به عبارت بهتر یک سیستم بزرگراهی ،ضروری است که شدت آسیب پذیری لرزه ای پل ها در حین زلزله، حالات مختلف خسارت ارزیابی گردد.برای تعیین حالات خسارت، پارامترهای متفاوتی استفاده می گردد که از جمله می توان به برش پایه، تغییر مکان نسبی پایه های پل اشاره کرد. از آنجاکه بسیاری از پل های ساخته شده در ایران پل های بتن آرمه هستند و اکثریت پل های بتنی در ایران براساس ضوابط نشریه 389 (آیین نامه طرح و محاسبه پل های بتن آرمه ) طراحی می گردند، و به دلیل عملکرد نامناسب برخی از این پل ها در زمان زلزله برآن شدیم، تا با اجرای آنالیز دینامیکی افزایشی برای پل های بتن آرمه که بر مبنای ضوابط نشریه 389 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان طراحی شده باشند، و با استفاده از شدت آسیب پذیری لرزه ای پل ها بر مبنای تغییر مکان نسبی پایه های پل در حین زلزله که نتایج بدست آمده از این ابزار تحلیلی قوی هستند ارزیابی از سطوح عملکردی لرزه ای پل های بتن آرمه در ایران داشته باشیم.

زمین لرزه یکی از مهمترین مسائلی است که مهندسی عمران با آن سروکار داشته است. یکی از مباحثی که در رابطه با این پدیده طبیعی وجود دارد بررسی اثرات لرزه های قبل و بعد از لرزه اصلی که اصطلاحاً به آنها پیشلرزه و پسلرزه گفته می شود بر روی سازه های مهندسی است. پیش از وقوع رویداد اصلی تا زمانی که رشته پسلرزه ها ادامه دارند تغییرات زیادی در پارامترهای جنبش زمین بوجود می آید که همین امر باعث می شود تا یک سازه با مشخصات ثابت در معرض امواج لرزه ای با ویژگی های متفاوت قرار بگیرد. در این مطالعه برای بررسی اهمیت پیشلرزه و پسلرزه ها، طیف پاسخ سازه یک درجه آزادی که در لرزه اصلی احتمالا دچار آسیب می شود را تحت رویدادهای دنباله دار (لرزه اصلی به همراه پیشلرزه و پسلرزه) محاسبه شده و سپس با طیف پاسخ لرزه اصلی مقایسه می گردد. برای بررسی اهمیت رویدادهای دنباله دار، پارامترهای تاثیرگذار بر روی طیف پاسخ نظیر ضریب سخت شدگی، ضریب شکل پذیری، دوره تناوب سازه و نوع خاک منطقه به ازای مقادیر مختلف لحاظ گردیده است. نتایج بدست آمده در این مطالعه نشان می دهد که پیشلرزه و پسلرزه ها تاثیر چشمگیری بر طیف پاسخ ناشی از لرزه اصلی گذاشته و باعث افزایش در پاسخ سازه می شود و این امر بایستی به نحوی در مبانی آیین نامه های طراحی لرزه ای گنجانده شود.

تحلیل دینامیکی افزایشی، یک تحلیل پارامتری لرزه ای برای بدست آوردن منحنی ظرفیت ساختمان تحت بارهای دینامیکی زلزله می باشد. در تحلیل دینامیکی افزایشی یک مجموعه زلزله به سازه وارد می شود. تحلیل دینامیکی افزایشی تصویری کامل از رفتار سازه از حالت الاستیک تا جاری شدن و ناپایداری سازه را تحت بارهای دینامیکی زلزله نمایش می دهد. اما حجم بالای عملیات و صرف وقت فراوان برای انجام این تحلیل، از مهم ترین عللی است که کاربران تمایلی به استفاده از آن برای تخمین ظرفیت سازه در بحث طراحی عملکردی ندارند. هدف از این تحقیق، تخمین منحنی متوسط تحلیل دینامیکی افزایشی با کاهش تعداد زلزله ها می باشد. یک سازه یک درجه آزادی معادل با سازه چند درجه آزادی برای انجام تحلیل دینامیکی افزایشی تخمین زده شده و سپس به کمک مدل های تحلیل پوششی داده ها که یک ابزار قدرتمند در تصمیم گیری می باشند، چهار زلزله بهینه به جای مجموعه زلزله ها در تحلیل دینامیکی افزایشی انتخاب می شود. در نتیجه متوسط چهار زلزله انتخابی و منحنی متوسط ناشی از مجموعه زلزله ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرند. چهار سازه فولادی برای این مطالعه در نظر گرفته شده است که میزان خطای منحنی متوسط ناشی از مجموعه زلزله ها و متوسط چهار زلزله انتخابی کمتر از 10% می باشد.

در مهندسی سازه همواره با مسائلی که دربرگیرنده متغیرها و فرآیندهای تصادفی و غیرقابل پیش بینی می باشند، روبه رو هستیم. در این موارد تحلیل احتمالاتی به عنوان یک رویکرد منطقی در رویارویی با این مسائل می باشد. هدف این پایان نامه ارزیابی احتمالاتی پاسخ غیرخطی لرزه ای سیستم های SDOF با در نظر گرفتن رفتار دوخطی تابع سختی می باشد. پاسخ غیرخطی با استفاده از معادلات فوکر-پلانک مانا بدست می آید. معادلات فوکر-پلانک مانا برای سیستم های تحت تحریک نویز سفید گوسین جهت ارزیابی احتمالاتی پاسخ دینامیکی کاربرد دارد. عدم قطعیتهای موجود در بارهای محیطی، خصوصیات مصالح یا رواداری های ساخت و ساز ه می توانند بر روی پراکندگی پاسخ تاثیر بگذارند. در این مطالعه به ارزیابی اثر این عدم قطعیت ها بر روی پاسخ سازه های SDOF پرداخته شده است که این کار با استفاده از تحلیل حساسیت صورت گرفته است. روش های مختلفی جهت تحلیل حساسیت توسعه داده شده است که در این کار از روش تحلیل حساسیت بر مبنای تجزیه واریانس ها که از نوع تحلیل حساسیت کلی بشمار می رود، استفاده شده است. در تحلیل حساسیت بر مبنای واریانس از روش شبیه سازی مونت کارلو جهت ارزیابی پراکندگی پارامترها و تعیین شاخص حساسیت استفاده شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که اثر عدم قطعیت پارامترهای تحریک ورودی دارای بیشترین اثر و عدم قطعیت پارمترهای مدل در پراکندگی پاسخ غیرخطی اثر قابل ملاحظه ای دارد.

پیش بینی زمین لرزه بر حسب مکان، زمان و بزرگا در منطقه لرزه خیز به خاطر پیچیدگی و درک ناقص از مکانیزم پدیدآمدن این رویداد طبیعی کار دشواری است. با این حال، در این پیچیدگی خصوصیات مهمی وجود دارد که این اجازه را می دهد که با استفاده از مدل های تعینی و احتمالی به وسیله مطالعات آماری، سیمای مناسبی از لرزه خیزی منطقه تحت مطالعه را نشان دهد. روش های مختلفی به منظور تحلیل خطرپذیری لرزه ای که هدف از آن تعیین احتمال بلند مدت رویداد زمین لرزه در یک زمان و یک اندازه مشخص می باشد، وجود دارد. تئوری بیزین یک روش پرکاربرد و مناسب برای محاسبه پارامترهای مختلف لرزه ای است و شامل چند ویژگی مهم است که این ویژگی ها در تخمین خطر لرزه ای نقش مهمی را ایفا می کند. این تئوری می تواند اطلاعات لرزه ای بدست آمده از داده های لرزه شناسی را با مشاهدات تاریخی ترکیب و یا به عبارتی اطلاعات بدست امده به وسیله داده های گذشته را به روز می کند.

خسارتهای بسیار شدید وارد شده به زیرساختها و سازههای شهری در زلزلههای اخیرکه ساختگاه در مجاورت گسل لرزهزا بوده است، توجه مهندسین زلزله و لرزهشناسان را به این زمینلرزهها جلب نموده است تا حدی که امروزه تحقیق و پژوهش در مورد این رکوردها که رکوردهای نزدیک گسل نامیده میشود بسیار رو به رشد است و به دلیل خسارتهای شدید وارده به ساختگاه در مجاورت گسل پارامتربندی، توصیف مشخصات و بررسی ویژگیهای رکوردهای نزدیک گسل مورد توجه قرار گرفته است. اختلاف اصلی رکوردهای نزدیک گسل با رکوردهای دور گسل در وجود بخش با فرکانس پایین یا اصطلاحا پالس در این رکوردها میباشد که به دو دلیل اثرات جهتداری و جابجایهای دائمی میباشد. وجود مناطق شهری نزدیک گسل در ایران از جمله کلان شهرهای تهران و تبریز اهمیت تحقیق بر روی این رکوردها را در ایران آشکار میکند. بدین منظور بیان ریاضی زمینلرزههای نزدیک گسل برای توصیف مشخصات و پارامتر بندی و توصیف ویژگیهای زمینلرزههای نزدیک گسل امری است ضروری. روشهای ریاضی پیچیده را میتوان برای بیان ریاضی رکوردهای نزدیک گسل بکار گرفت اما جامعه مهندسی به دنبال روشی ساده و کارآمد برای این کار است و در نتیجه روشی ریاضی، ساده و کارآمد موردنیاز است. در این تحقیق رکوردهای نزدیک گسل برای ایستگاههای مختلف در سطح ساختگاه شهر تهران تحت اثر گسل شمال تهران تولید شده است که بخش با فرکانس بالا که در رکوردهای نزدیک گسل و دور گسل مشترک میباشد با استفاده از بریر مدل تولید و روشی ریاضی ساده برای تولید بخش با فرکانس پایین مورد استفاده قرار گرفته است. 28 ایستگاه در سطح شهر تهران در نظرگرفته شد که برای هر ایستگاه بخش با فرکانس پایین و بالا تولید شد. پاسخ طیفی رکوردهای تولید شده نشان دهنده افزایش طیف پاسخ رکوردهای نزدیک گسل در محدوده پریودهای بیشتر از 2 ثانیه(که برای طراحی ساختمانهای بلند یا با تناوب اصلی بالا اهمیت دارد) نسبت به رکوردهای دور گسل است. نتایج حاصله نشان دهنده این است که ایستگاههای در مجاورت گسل لرزه زا دارای پالسهای با پریود بالا است که با فاصله گرفتن از گسل دامنه این پالسها کاهش مییابد. قابل ذکر است که ماکزیمم شتاب در بخش با فرکانس بالا و در رکورد نهایی تولیدی که حاصل تجمیع بخش با فرکانس بالا و بخش با فرکانس پایین است اختلاف جزئی با هم دارند.

حل بسیاری از مسائل دینامیکی بوسیله ی زلزله تاریخچه زمانی انجام می شود که اغلب مطلوبست که انتخاب زمین لرزه در آنها بر اساس روش تخمین خطر لرزه ای انجام شود. این روش تکنیکی برای تخمین نرخ فرا گذاشت یک زمین لرزه خاص در یک سایت بر اثر منابع زمین لرزه شناخته شده و محتمل است. در روش تحلیل خطر لرزه ای ابتدا با داشتن اطلاعات اولیه که برای انجام آن مورد نیاز می باشد، نظیر کاتالوگهای لرزه خیزی منطقه و نقشه های گسلهای مسبب خطر لرزه ای، پارامترهای لرزه خیزی منطقه و در نهایت طیف شتاب منطقه مورد مطالعه بوسیله رابطه کاهندگی مناسب به دست می آید و با در نظر گرفتن احتمال فراگذشت سالیانه که بوسیله سطح خطرپذیرفته شده بدست می آید، می توانیم نسبت شتاب مبنای طرح را برای آن منطقه به دست بیاوریم. روش تحلیل خطر لرزه ای به دو صورت تعینی( قطعی ) و احتمالاتی انجام می شود، در جاهایی که ثبت اطلاعات زلزله ها و اطلاعات مربوط به زمین شناسی منطقه و اطلاعات مربوط به گسلها با دقت بالایی انجام نشده باشد، روش احتمالاتی نسبت به روش تعینی ارجحیت دارد. در این مطالعه از روش احتمالاتی تحلیل خطر لرزه ای استفاده می شود. اشکال روش احتمالاتی تحلیل خطر زلزله اینست که چون تمامی فواصل و همه بزرگی ها را در نظر می گیرد و مجموع خطر ناشی از همه فواصل و همه بزرگی ها را بدست می آورد، بنابراین مفهوم «زلزله طرح» از بین می رود. به عبارت دیگر یک زمین لرزه واحد برای طراحی وجود ندارد.و لازم است این ایراد رفع گردد. توزیع متناسب برای خطر کل ناشی از زلزله ای با بزرگاو فاصله معلوم، نامشخص است. بهرحال توانایی تشخیص سهم هر یک برای خطر لرزه ای مهم است. این مطالعه روشی را توضیح می دهد که زلزله طرح از آن بدست می آید که انتخاب مستقیم زمین لرزه ای که به بهترین شکل سطح خطر مورد نظر را مدل می کند، ممکن می سازد. برای اینکار از روش تفکیک لرزه ای استفاده می شود.

یکی از چالش های مهندسی عمران در دهه های اخیر وجود تعداد بسیار زیاد متغیر تصادفی است که در تحریک زمین لرزه و پارامترهای سیستم موجود می باشد. به عنوان مثال، مشخصات سازه از تعدادی از پارامترها که دارای ماهیت تصادفی می باشند (مصالح، هندسه، محل اثر بار و غیره)، تاثیر می پذیرند. اثر عدم قطعیت های متغیرهای ورودی روی پاسخ سازه با استفاده از تحلیل حساسیت و تحلیل عدم قطعیت مورد بررسی قرار می گیرد. بدین وسیله عدم قطعیت در خروجی و همچنین اهمیت هر یک از پارامترهای ورودی روی خروجی تعیین می گردد. تحلیل حساسیت به معنی تعیین سهم هر یک از پارامترهای ورودی روی ایجاد واریانس و پراکندگی خروجی می باشد. روش تحلیل حساسیت بر پایه مونت کارلو یکی از روش های تحلیل حساسیت با نتیجه منطقی می باشد. هدف از این مطالعه بررسی اثر عدم قطعیت در مدل و همچنین عدم قطعیت در زمین لرزه ورودی روی پاسخ لرزه ای سازه می باشد. برای این منظور از تحلیل عدم قطعیت و تحلیل حساسیت استفاده می گردد. تحلیل حساسیت بر پایه واریانس با استفاده از روش مونت کارلو، برای محاسبه شاخص حساسیت مرتبه اول و تعیین سهم هر پارامتر روردی روی عدم قطعیت در خروجی انجام می گیرد. متغیرهایی که اثر بیشتری روی پاسخ سازه دارند تعیین می شوند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که رابطه سازی تحلیل دینامیکی سازه در دامنه فرکانس و بر اساس اطلاعات لرزه شناسی تحریک می تواند در مناطقی مانند ایران که کمبود رکورد زمین لرزه دارد، مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از دغدغه های مهندسی و طراحی لرزه ای سازه ها تعیین بارگذاری وارد بر سازه ها می باشد. به علت پیچیدگی ماهیت زلزله تخمین بار لرزه ای کار مشکلی است. به منظور تخمین زلزله در یک ساختگاه مشخص به کمک روش های تحلیل خطر یک مشخصه از زمین لرزه مدل می گردد. در حالت کلی تحلیل خطر لرزه ای به دو صورت احتمالاتی و تعینی می باشد. مبنای روش تحلیل خطر احتمالاتی نسبتاً ساده است و برای مناطقی نظیر ایران که داده های ثبت شده و اطلاعات ژئوفیزیکی و زمین شناسی در آن ناقص است مناسب است. اگرچه دقت و توانایی روش تعینی از روش احتمالاتی در تحلیل خطر لرزه ای بیشتر است، ولی در روش تعینی اطلاعات دقیق ژئوفیزیکی و زمین شناسی منطقه مورد نیاز می باشد. در این مطالعه با ترکیب دو روش ذکر شده سعی می گردد زلزله محتمل(نظیر احتمال فراگذشت های سالیانه مختلف) در شهر سنندج و کرمانشاه محاسبه گردد. برای ارائه چنین زلزله ای، طیف دامنه فوریه برای سنندج و کرمانشاه با استفاده از تحلیل خطر احتمالاتی به دست آمده است و سپس زلزله سازگار با طیف تولید شده است. انجام تحلیل خطر نیازمند یک رابطه کاهندگی است. این رابطه برای شهرهای سنندج و کرمانشاه و برای طیف دامنه فوریه بر روی سنگ بستر محاسبه شده است. به دلیل اینکه داده های زلزله برای محاسبه رابطه کاهندگی به اندازه کافی موجود نیست باید زلزله هایی را به طور تعینی تولید کنیم. با استفاده از روش گسل محدود صدها زلزله تولید شدند و در نهایت با استفاده از این زلزله ها، رابطه کاهندگی برای طیف دامنه فوریه محاسبه شده است. برای کاهش اثرات عدم قطعیت در پارامترهای لرزه شناسی و زمین شناسی، از گروهی از پارامترهای محتمل برای تولید زلزله استفاده شده است. در نهایت ده شتاب نگاشت برای دوره بازگشت 475 سال و ده شتاب نگاشت برای دوره بازگشت 2475 سال برای سنندج شبیه سازی شده است. متوسط شتاب حداکثر افقی شتاب نگاشت های 475 ساله و 2475 ساله به ترتیب 11/0 و 26/0 می باشد.

با توجه به اینکه تئوری اعتماد سازه ها نقشی اساسی را در ملاک و ضوابط طراحی ایفا می کند، تحلیل و طراحی سازه ها بر مبنای نظریه قابلیت اعتماد که شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات است، در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. علت این توجه وجود طبیعت غیرقطعی در پارامترهای سازه ای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی و غیره می باشد. هر چند وقت یکبار زمین لرزه ای بزرگ قسمتی از سیاره ما را به لرزه در می آورد و امواج لرزه ای را به سمت سازه های ساخته شده در طبیعت می فرستد و خسارت های زیادی را به وجود می آورد. در هنگام زلزله های شدید رفتار سازه وارد ناحیه غیرخطی می گردد. بدین منظور لازم است سازه با مدل های ریاضی که تا حد امکان قابل مقایسه با رفتار واقعی آن در زمان زلزله باشد، مدل شده و با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی اعضا و اثرات غیرخطی هندسی (عمدتاً اثر P-∆) پاسخ آن در برابر نیروهای زلزله تعیین گردد. تعیین اینکه چه نیروهایی در زمان زلزله بر سازه اعمال می شوند همواره مورد بحث بوده است. این نیروها در ساده ترین حالت می توانند به صورت یک نیروی ثابت استاتیکی که در ارتفاع سازه به صورت مثلثی توزیع شده است (تحلیل استاتیکی معادل) وارد شوند. به صورت دقیقتر به صورت الگویی از بار که گام به گام افزایش می یابد و با تشکیل مفاصل غیرخطی در هر گام، سختی سازه اصلاح شود ( تحلیل استاتیکی غیرخطی) و یا در نهایت چندین رکورد زمین لرزه مناسب با مقیاسهای مناسب افزاینده به سازه اعمال شود و پاسخ سازه در مقابل آن مورد بررسی قرار گیرد ( تحلیل دینامیکی افزایشی)، می باشد. اگرچه چندین روش مختلف برای ارزیابی شاخص اعتماد سازه ها وجود دارد اما چون پاسخ های جابجایی رفتار غیرخطی سازه ها مورد نظر می باشد، این روش ها نیازمند محاسبات طولانی و بسیار پیچیده می باشند. در این رساله برای محاسبه شاخص اعتماد سازه ها روشی ارائه گردیده است که مشکلات روش های دیگر را ندارد و نیز برای محاسبه شاخص اعتماد سازه ها از نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی استفاده شده است و نهایتاً شاخص اعتماد سازه های قاب خمشی فولادی طراحی شده به روش تنش مجاز و تنش نهایی بر اساس آیین نامه فولاد ایران به کمک روش ارائه شده، مورد ارزیابی قرار گرفته است.

تعیین خسارت وارد بر یک سازه از مهمترین مقوله هایی است که در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در این زمینه با بررسی جنبه های مختلف رفتاری سازه، شاخص های متنوعی توسط محققین مختلف ارائه شده است. از آنجا که اکثریت این اندیس ها با استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی که بسیار پیچیده و وقت گیر هستند، تعیین می شوند؛ محاسبه آنها بسیار مشکل خواهد بود و -کاربرد آنها به کارهای تحقیقاتی محدود می شوند. در سال های اخیر تحلیل بارافزون بعنوان یک ابزار قوی برای تحلیل غیر خطی سازه ها بخاطر سادگی و سهولت آن نسبت به روش دینامیکی، مورد پذیرش قرار گرفته است. بنابراین توسعه یک معیار جهت تخمین خسارت وارد بر سازه با استفاده از روش بار افزون می تواند در مقاصد عملی نظیر طراحی بر اساس عملکرد، بسیار سودمند و موثر واقع شود. هدف اصلی این تحقیق، ارائه یک معیار خسارت کاربردی برای قابهای بتنی بر اساس تحلیل بار افزون می باشد. بدین منظور با تحلیل خسارت بر روی چندین قاب خمشی بتن مسلح با مدل سازی دقیق رفتارغیرخطی المانهای آنها، انجام می شود. 7 رکورد زلزله، متناسب با شرایط ساختگاهی در نظرگرفته شده در طراحی سازه ها، به گونه ای که طیف میانگین حاصل از آنها دارای کمترین اختلاف با طیف طرح آئین نامه ی 2800 باشد، انتخاب و مقیاس می شوند. در روش استاتیکی، ابتدا نقطه ی عملکرد سازه ها با استفاده از روش طیف ظرفیت محاسبه گردیده و مقادیر چندین شاخص خسارت مختلف، در این نقاط تعیین می شوند. جهت محاسبه ی خسارت در روش دینامیکی، از شاخص پارک و آنگ که یکی از اندیس های معتبر در این زمینه است، استفاده می شود. با مقایسه ی نتایج حاصل از دو روش و ارزیابی ارتباط بین دو مجموعه، روابط خسارت صریح بر اساس نتایج روش استاتیکی استخراج می گردد. نشان داده می شود که برخی از شاخص های ارزیابی شده در این تحقیق انطباق مناسبی با شاخص خسارت پارک و آنگ دارد. همچنین عملکرد مناسب آئین نامه های آبا و 2800 ایران در محدود نمودن خسارت وارد بر سازه های طراحی شده بر اساس سطح ایمنی جانی، نشان داده می شود.

در طراحی لرزه ای سازه ها، محتوی فرکانسی زمینلرزه ها از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. در کارهای مهندسی برای شناخت و درک بهتر امواج ارتعاشی، معمولاً به کمک تبدیل فوریه این امواج را از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل میکنند ولی تبدیل فوریه به دلیل استفاده از توابع هارمونیک، تنها برای سیگنالهای پریودیک و منظم نتایج خوبی ارائه میکند و در بررسی سیگنالهای نامنظم با تغییرات ناگهانی نظیر زمینلرزه ها ضعیف میباشد. از طرف دیگر، تبدیل فوریه بعد زمان که پارامتر مهمی در تعیین مقدار خسارت زمینلرزه ها بر روی سازه ها میباشد را از بین میبرد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر محتوی فرکانسی زمینلرزه ها بر روی خسارت سازه ها از تبدیل موجک که یکی از ابزارهای جدید و کارآمد در مهندسی است، استفاده میگردد. این تبدیل با داشتن پنجره متغیر (خاصیت چند دقتی) و توابع موجک مختلف، قادر است هم بعد زمان را در نظر بگیرد و هم سیگنالهای با پیکهای نامنظم و ناگهانی را بخوبی پوشش دهد. سپس به کمک تبدیل موجک یک سیگنال زمینلرزه با محتوی فرکانسی مشخص به سیگنال-های مختلفی تجزیه میگردد که هر کدام از این سیگنالهای جدید، یک پهنای باند مشخصی از محتوی فرکانسی سیگنال اصلی را پوشش میدهند. به بیان دیگر یک سیگنال زمین لرزه با یک محتوی فرکانسی مشخص با استفاده از تبدیل موجک از حوزه زمان به حوزه زمان- فرکانسی منتقل میگردد. در نتیجه این تبدیل، با داشتن سیگنالهای مختلفی که پهنای باند فرکانسی متفاوتی دارند، اثر محتوی فرکانسی که یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر روی رفتار سازه ها میباشد، مورد مطالعه قرار میگیرد. با استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، اثر محتوی فرکانسی زمینلرزه های نورتریج، چیچی، سنفرناندو، ترکیه و بم بررسی میشود و منحنیهای طیف دامنه فوریه زمینلرزه، انرژی ورودی زمینلرزه، منحنیهای مقادیر ضریب شکل پذیری در مقابل پریود بارگذاری در یک سیستم یک درجه آزادی به ازای سازههای با پریودهای طبیعی مختلف، منحنی طیف شکلپذیری و در نهایت منحنی طیف خسارت سازه ترسیم میگردد. نتایج بدست آمده نشان میدهند استفاده از رویکرد زمان- فرکانسی، یک دید بسیار خوبی به مهندسین برای مشاهده امواج ارتعاشی زمین میدهد بطوریکه با شناخت محدودههای مختلف فرکانسی زمینلرزه و اثر تخریبی هر یک بر روی سازه، میتوان سازه ها را در محدودهای طراحی کرد که کمترین خسارت به آ