کاوه کرمی

در سالیان اخیر، توسعه روش‌های شناسایی آسیب مبتنی ‌‌بر تحلیل پارامترهای مودال سیستم، مورد توجه خاص محققین بوده است. در این بین روش های مبتنی بر ماتریس انعطاف پذیری (FM ) و انرژی کرنشی مودال (MSE ) بر اساس تعداد محدودی از فرکانس های لرزه ای پایین و اشکال مودی مرتبط با آن‌ها، به نسبت سایر روش‌ها در برابر تغییرات موضعی حساس‌تر بوده و در امر شناسایی آسیب عملکرد بسیار مطلوب تری از خود نشان داده اند. با این وجود، حساسیت این روش‌ها در شرایط وجود نویز و همچنین عدم تعیین دقیق مکان و میزان آسیب، به عنوان چالشی عمده توجه محققین را در توسعه بیشتر آن‌ها به خود جلب کرده است. از این‌رو، در این پژوهش سعی بر آن است تا با بررسی همزمان تغییرات انرژی کرنشی و ماتریس انعطاف پذیری مودال، روش جدیدی برای شناسایی محل و میزان آسیب ارائه گردد؛ به طوری که ضعف های روش های پیشین را تا حد قابل قبولی مرتفع نماید. در این مطالعه، با به کارگیری ماتریس انعطاف‌پذیری تعمیم‌یافته مرتبه دوم و همچنین بررسی همزمان مجموع انرژی کرنشی مودال در هر دو سازه سالم و آسیب دیده، سه روش جدید برای شناسایی آسیب در سازه‌ها ارائه می‌گردد. عملکرد و کارآیی روش‌های پیشنهادی با استفاده از مثال‌های عددی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که، روش‌های پیشنهادی به طور موثری قادر به تشخیص مکان و شدت آسیب در سازه‌ها با دقت قابل قبول بر اساس تعداد اشکال مودی محدود و در شرایط وجود نویز می‌باشد.

افزایش سن سازه ها و وجود عوامل طبیعی نظیر زلزله و باد، سبب ایجاد آسیب و نقص در عملکرد آن‌ها می‌شود. شناسایی و رفع این آسیب‌ها برای ادامه‌ی بهره‌برداری از سازه، لزوم استفاده از تکنیک‌های تشخیص آسیب را ایجاب می‌کند. آسیب‌ باعث تغییر در ویژگی‌های فیزیکی سازه و به تبع آن تغییر در پاسخ‌های سازه می‌گردد. بنابراین ردیابی آنلاین پاسخ‌های سازه‌ای از طریق مدل‌های ریاضی تطبیقی می‌تواند وجود هرگونه آسیب در سازه را شناسایی کند. در این پژوهش سعی بر این است که با استفاده از مدلی تطبیقی مکان و شدت آسیب‌های سازه‌ای شناسایی شوند. مدل تطبیقی در هر لحظه‌ی زمانی رفتار خود را از طریق رویکرد کنترل تطبیقی با سازه‌ی اصلی منطبق می‌کند. پارامترهای فیزیکی مدل تطبیقی با زمان تغییر نخواهند کرد و توسط نیروی کنترل مجازی که تابعی از اختلاف بین خروجی‌های دو مدل بوده به‌روز رسانی می‌شوند. در نهایت الگوریتم پیشنهادی برای شناسایی آسیب بر اساس استخراج پارامترهای مدل تطبیقی و تبدیل نیروی کنترلی تولید شده به پارامتری از جنس سختی و میرایی به دست می‌آید. در روش پیشنهادی تنها پاسخ‌های سازه‌ی اصلی در دسترس است. بحث دیگری که در این مطالعه به آن پرداخته خواهد شد شناسایی محل و زمان آسیب در سازه‌های بلند مرتبه از طریق مدل‌های با مرتبه‌ی کاهش یافته می‌باشد. اساس کار روش پیشنهادی، به‌روز رسانی مبتنی بر رویکرد کنترل تطبیقی خواهد بود. در نهایت پس از شناسایی آسیب که همان تغییرات پارامترهای سختی و میرایی بوده، مدل ریاضی ثانویه‌ای به دست خواهد آمد که پارامترهای آن متغیر با زمان بوده و با به‌روز رسانی ماتریس سختی و میرایی خود، رفتار سازه‌ی اصلی را ردیابی می‌کند. کارایی و عملکرد روش شناسایی آسیب پیشنهادی از طریق مثال‌های عددی، تحت تحریکات محیطی مختلف ارزیابی می‌گردد. همچنین اثرات حضور نویز در دقت شناسایی نیز بررسی می‌شود. در نهایت برای شناسایی آسیب در سازه‌ی بلندمرتبه توسط مدل با مرتبه‌ی کاهش یافته نیز مثالی عددی بررسی می‌گردد. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی در شناسایی محل، شدت و زمان آسیب توانمند بوده و محل تقریبی آسیب در سازه‌های بلند مرتبه را تشخیص می‌دهد.

شناسایی سیستم‎های سازه‌ای در حالت نامعین، که اندازه‌گیری پاسخ تمام درجات آزادی آن‌ها امکان‌پذیر نباشد، در بحث پایش سلامت سازه‌ای ( SHM) بسیار مورد توجه قرار دارد. روش آنالیز اجزاء پراکنده ( SCA) یکی از مجموعه روش‎های شناسایی کور منبع ( BSI) است که قادر به شناسایی سیستم در شرایط نامعین می‎باشد. روش SCA از ماهیت پراکندگی داده‎ها در حوزه فرکانسی جهت استخراج اطلاعات مورد نیاز به منظور شناسایی پارامترهای مودال سیستم استفاده می‎کند. یکی از چالش‌های مهم در روش SCA امکان خطا در خوشه‌بندی‌ داده‌های قرار گرفته شده در یک راستا می‌باشند. دلیل اصلی این مشکل وجود همپوشانی به دلیل نزدیکی مودها و همچنین وجود اغتشاش در داده‌ها است. یک رویکرد کارآمد در روش SCA برای حذف همپوشانی در داده‎ها، شناسایی نقاط تک منبع ( SSP) می‌باشد. نقاط تک منبع داده‌هایی هستند که در شکل‌گیری آن‌ها تنها یک سیگنال منبع حاکم است. در این تحقیق با بهره‌گیری از تبدیل هیلبرت، دو روش جدید شناسایی نقاط تک منبع در محتوای زمانی در سیستم‌های سازه‌ای براساس 1) اصلاح سیگنال و 2) نرمال‌سازی سیگنال، به منظور ارتقا عملکرد روش SCA ارائه می‌گردد. در روش‌های ارائه شده اثر مودهای مراتب بالا در روابط شناسایی در نظر گرفته می‌شود. عملکرد وکارایی روش‌های پیشنهادی از طریق مثال‌های عددی ارزیابی می‌گردد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است دقت روش SCA در شناسایی پارامترهای مودال سیستم سازه‌ای تحت اثر تحریکات محیطی با به کارگیری روش‌های پیشنهادی شناسایی نقاط تک منبع به طور موثری افزایش پیدا می‌کند.

در یک دهه اخیر، توسعه روش های جدید شناسایی پارامترهای مودال سیستم به منظور تشخیص آسیب در استراتژی نظارت سلامت سازه ای، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این بین، روش های شناسایی سیستم فقط براساس خروجی اندازه گیری شده مورد توجه خاص مهندسین می باشد. یکی از روش‎های قدرتمند در این زمینه، روش آنالیز اجزای پراکنده (SCA ) در شناسایی سیستم های با میرایی تناسبی است؛ که در زیرمجموعه روش‎های شناسایی کور منبع قرار دارد. در روش SCA پاسخ‎های دینامیکی سازه از حوضه زمانی به حوضه فرکانسی منتقل می گردد؛ که این امر موجب پراکندگی داده‎ها شده و براساس نحوه پراکندگی داده ها پارامترهای مودال سیستم قابل شناسایی می باشد. از طرف دیگر، سیستم های با میرایی غیرتناسبی نظیر سازه های مجهز به دستگاه های مستهلک کننده انرژی مانند جدایشگر پایه (BI )، میراگر جرمی تنظیم شونده (TMD ) و یا انواع میراگرها دارای اشکال مودی مختلط می باشند. هدف اصلی در این پژوهش، توسعه روش SCA با بکارگیری تبدیل هیلبرت در شناسایی پارامترهای مودال سازه هایی با میرایی غیرکلاسیک است. روش پیشنهادی قابلیت شناسایی پارامترهای مودال سیستم شامل: فرکانس طبیعی، اشکال مودی مختلط و ضریب میرایی در سازه هایی با میرایی غیرتناسبی تحت اثر تحریکات محیطی با تعداد محدود حسگر را دارا می باشد. عملکرد روش پیشنهادی از طریق مثال های عددی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش پیشنهادی کارآیی موثر و دقت قابل قبولی در شناسایی پارامترهای مودال سیستم های با میرایی غیرتناسبی دارد.

در چند سال گذشته، شناسایی آسیب به صورت لحظه ای در سازه های عمرانی بسیار مورد توجه مهندسین واقع شده است. وجود تاخیر در شناسایی و استفاده از الگوریتم های بهینه یابی در روش های شناسایی مقادیر آسیب از چالش های مطرح در این روش ها است. شناسایی تطبیقی یکی از روش های کارآمد در شناسایی لحظه ای آسیب در سازه ها می باشد. در این پایان نامه، با توجه به چالش های پیش رو، سعی در ارائه روشی کارآمد جهت شناسایی آسیب به صورت لحظه ای در سازه ها تحت تحریکات محیطی شدید (همچون زمین لرزه های شدید و طوفان) ، خواهد داشت. به این منظور، با فرض بر آن که در حین ارتعاش، پاسخ های سازه همچون جابجایی و تحریک ورودی به سازه شامل شتاب زمین قابل دسترسی و اندازه گیری باشد؛ همچنین اطلاعات مربوط به مشخصات سازه ای سیستم ( مانند جرم، سختی و میرایی) در حالت سالم موجود باشد؛ یک روش شناسایی جدید آسیب براساس شناسایی لحظه ای مبتنی بر مدل با استفاده از رویکرد کنترل تطبیقی OMIACA)) ارائه می گردد. در روش پیشنهادی برخلاف روش های مرسوم از الگوریتم های بهینه یابی استفاده نشده است و مشخصات سازه ای سیستم براساس حل صریح روابط ریاضی تعیین می گردد. مزیت عمده این روش انجام فرآیند شناسایی به صورت لحظه ای می باشد. همچنین، ترکیب کنترل کننده نیمه فعال سختی متغیر SAIVS)) با این روش یک طرح جدید از سازه هوشمند جهت جبران آسیب های خطی ایجاد شده ارائه می کند. نتایج موجود در مثال های عددی در فصل پنجم، عملکرد و کارآیی و دقت بسیار بالای روش پیشنهادی را مورد ارزیابی قرار داده است. همچنین، شناسایی دقیق مقادیر آسیب در حضور اغتشاشات و نویز های اندازه گیری، حل معادلات با محدود کردن تعداد حسگرهای اندازه گیری از دیگر توانایی های این روش محسوب می شود.

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.

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.

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.

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.

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.

مزایای ذاتی دال ها سبب کاربرد زیاد این نوع سازه بعنوان پوشش سقف شده است؛ در این بین بنا به دلایلی نظیر تغییرکاربری، محدودیت های معماری و غیره از بازشو در سطح دال استفاده می شود. توسعه علم و تکنولوژی و استفاده از فن آوری های نوین جهت سبک سازی از جمله علوم شیمی و پلیمری، منجر به استفاده از حباب های پلاستیکی کروی در دال های بتن آرمه شده است؛ که با ایجاد حفره های توخالی در بخش هایی از دال بتنی موجب کاهش وزن آن شده اند. در این تحقیق به بررسی صلبیت جانبی دال های حبابی بتن مسلح و همچنین ارزیابی تاثیر قرارگیری بازشو در این دال ها پرداخته می شود. بعلاوه سعی می شود تاثیرگذاری ابعاد بازشوی ایجاد شده نیز مورد بررسی قرار گیرد. پس از صحت سنجی نرم افزار و اطمینان از صحت پاسخ های بدست آمده، مدل های مختلف دال بتنی مدلسازی و تحلیل شد. در این میان به منظور بررسی پاسخ دال های حبابی به عنوان دیافراگم، یک نمونه دال بتنی معمولی و یک نمونه دال بتنی حبابی که از تمامی جهات به یکدیگر شبیه هستند، مدلسازی گردید. دیافراگم عنصر سازه ای صفحه ای شکل افقی است که بارهای جانبی را با عملکرد درون صفحه ای به سیستم های قائم باربر جانبی منتقل می نماید. به منظور بررسی تاثیر وجود بازشو بر صلبیت دال بتنی حبابی، از سه مساحت مختلف بازشوی مربعی در مرکز دال بهره برده شد. بعلاوه، مقاومت فشاری بتن دال نیز می تواند عاملی تاثیر گذار بر رفتار دال ها باشد، به همین جهت، تاثیر این پارامتر نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش مقاومت فشاری بتن دال بر ظرفیت تغییرمکان و صلبیت سقف افزوده می شود. همچنین، با افزایش نسبت ابعاد بازشو، از تغییرمکان جانبی دال کاسته می شود.

امروزه برای مقابله با خسارت های فراوانی که در اثر وقوع زلزله در ساختمان ها ایجاد می شوند روش های هوشمندسازی ساختمان، امری ضروری است. یک ساختمان هوشمند بطور لحظه ای میزان آسیب را شناسایی کرده و با اتخاذ تصمیماتی کارساز در جهت جبران و یا متوقف کردن گسترش آن برمی آید. با افزایش جمعیت و کمبود زمین در شهرهای مدرن، نیاز به ساختمان های بلند به خوبی مشهود است. این ساختمان های بلند و در عین حال نزدیک به هم، در اثر زلزله ممکن است به هم برخورد کرده و آثار فاجعه باری داشته باشند. هدف اصلی این تحقیق هوشمندسازی دو سازه مجاور با استفاده از تلفیق مباحث شناسایی آسیب و کنترل نیمه فعال سازه ها است. بطوریکه دو سازه مجاور توسط دستگاه کنترلی متصل شده و دستگاه کنترلی در هر لحظه با توجه به آسیب واردشده، با اعمال سختی و میرایی بهینه و مطابق شرایط موجود، سختی کاهش یافته را جبران نماید و عمل کنترل سازه ها را انجام داده و منجر به کاهش ارتعاش آنها شود. به منظور تشریح تاثیر کنترل نیمه فعال بر روی سازه های مجاور، مثال های عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی این تحلیل ها بیان می کند که روش پیشنهادی اثر قابل ملاحظه ای روی کاهش پاسخ های دو سازه در طول زلزله داشته است. لازم به ذکر می باشد برای مدل کردن سازه های مورد استفاده در مثال ها و همچنین بررسی کنترل نیمه فعال بر روی آنها از نرم افزار MATLAB استفاده شده است.

یک سازه در طول عمر مفید خود همواره تحت نیرو های خارجی مانند زلزله، باد و ... قرار دارد با وارد شدن این نیرو ها به سازه در طول زمان، امکان وقوع آسیب و خسارت ها در آن وجود دارد از این رو همواره استفاده از روشی هایی برای کاهش یا بی اثر کردن این نیروهای وارده بر سازه مورد توجه بوده است. استفاده از کنترل غیر فعال به خصوص جداگر های پایه ای در نیم قرن اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته است زیرا علاوه بر ساده بودن نصب و کارایی قابلیت خود را در کاهش نیروها و ارتعاش های وارده بر سازه اثبات کرده اند. با توجه به کارایی این سیستم در چند سال اخیر کاربردی جدید برای آن معرفی شده که در این سیستم جدید از جداگر ها در طبقه ها بهره گرفته می شود. از این رو با نو ظهور بودن این نوع جداگرها و کم بود تحقیق در زمینه پارامترهای طراحی آن در این تحقیق به بررسی دو پارامتر مهم سختی و مکان بهینه این نوع جداگرها می پردازیم و همچنین در این تحقیق آنالیز لایه جداگر به صورت غیر خطی در نظر گرفته شده. در ابتدا با بررسی نحوه تعیین سختی مورد نیاز برای این لایه های جداگر بهینه ترین میزان سختی را برای لایه ها بر اساس نسبتی از زمان تناوب تعیین می کنیم. با قرار گیری لایه جداگر در طبقه ها سازه به صورت دو سازه مجزا اما در ارتباط با هم عمل می کند از این رو پس از تعیین سختی لایه جداگر مکان بهینه را برابر محلی قرار می دهیم که میزان جابجایی قسمت بام دو سازه جدا شده نسبت به هم برابر باشد و همچنین در کمترین میزان ممکن خود باشند. با ارائه این پارامترها مشاهده می گردد که هر پارامتر نسبت به زلزله اعمالی متغییر بوده پس با ارائه نمودارهای مانند طیف زلزله این پارامترها را بر اساس زمان تناوب سازه تعیین می کنیم. پس از تعیین پارامترهای مورد نیاز با بررسی مثال های مختلف مشاهده می گردد که با استفاده از این سیستم می توان میزان جابجایی سازه به حد قابل توجهی کاهش داد همچنین در میزان برش پایه کلی سازه نیز کاهش قابل توجهی ایجاد می گردد.

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.

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.

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.

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