این بسته شامل 29 پایان نامه در زمینه قابلیت اعتماد سازه ها می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

 

تحلیل قابلیت اعتماد سازه‌ها تحت بار انفجار

چکیده

در پژوهش حاضر هدف، ارزیابی احتمالاتی پاسخ سازه ها در برابر انفجار و ارائه ی روشی جهت تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها در برابر این نوع بارگذاری می باشد برای این منظور، ابتدا لازم است رفتار سازه ی مورد نظر در برابر انفجار شناخته شده و با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها به صورت احتمالاتی مورد بررسی قرار گیرد نمونه ی موردی بررسی شده در این مطالعه، یک ساختمان بتن مسلح سه طبقه ی دو دهانه می باشد که روند خرابی پیشرونده در آن قبلا توسط شی و همکاران (2010)، مورد بررسی قرار گرفته است برای مدلسازی و تحلیل در برابر انفجار از نرم افزار Ansys Autodyn V14 استفاده شده و میزان آسیب ایجاد شده در سازه در اثر وقوع سناریوهای محتمل انفجار نیز با استفاده از منحنی های فشار-ایمپالس ارائه شده برای ستون بحرانی این سازه که حذف آن باعث وقوع خرابی پیشرونده می شود، مشخص شده است تحلیل قابلیت اعتماد سازه ی مورد بررسی تحت بار انفجار در سه سطح شامل ارائه ی منحنی شکنندگی، تعریف احتمال خرابی مشروط بر وقوع سناریوهای محتمل و ارائه ی منحنی های قابلیت اعتماد و در انتها محاسبه ی احتمال خرابی کلی و میزان قابلیت اعتماد سازه انجام شده است عدم قطعیت های در نظر گرفته شده نیز، شامل میزان ماده ی منفجره و فاصله و موقعیت قرارگیری آن نسبت به سازه می باشد روش ارائه شده، ویژگی ها و پارامترهای خاص انفجار و تاثیر آن ها بر روی سازه را به منظور دستیابی به درک مناسبی از پاسخ سازه در برابر انفجار نشان می دهد حساسیت میزان احتمال خرابی سازه در منحنی های قابلیت اعتماد نسبت به پارامترهای عدم قطعیت بارگذاری انفجاری نشان می دهد که در بررسی پاسخ سازه در برابر انفجار، پارامترهای عدم قطعیت مربوط به مشخصات سازه ای از تاثیر کمی برخوردار بوده و در نظر گرفتن عدم قطعیت های مربوط به انفجار از اهمیت بالایی برخوردار می باشد به طور کلی می توان گفت انجام آنالیز قابلیت اعتماد ساختمان های موجود، روشی قابل اطمینان برای ارزیابی ساختمان ها در برابر بار انفجار می باشد و در طول عمر ساختمان ها می تواند روش مناسبی جهت تصمیم گیری برای تعمیر و یا نوسازی ساختمان باشد

فصل اول: کلیات پژوهش 
1-1- مقدمه2 
1-2- ضرورت پژوهش3 
1-3- پیشینه ی پژوهش5 
1-4- فرضیات و بیان مسئله 10 

فصل دوم: بارگذاری انفجاری 
2-1- مقدمه 14 
2-2- پدیده ی انفجار و پارامترهای آن16 
2-3- مواد منفجره19 
2-4- امواج ناشی از انفجار20 
2-4-1- موج ضربه20 
2-4-1-1- موج ضربه فرودی بدون بازگشت21 
2-4-1-2- موج ضربه بازگشتی21 
2-4-2- موج فشار22 
2-5- انتشار موج انفجار23 
2-6- طبقه بندی بارهای انفجاری24 
2-7-انفجارهای سطحی25 
2-8- مقایسه ی بار انفجار با سایر بارهای وارد بر سازه26 
2-9- دستورالعمل های طراحی مقاوم در برابر انفجار28 
2-9-1- دستورالعمل مقاوم سازی سازه ها در برابر اثرات انفجارهای تصادفی28 
2-9-2- دستورالعمل پیش بینی بارگذاری انفجار و اثرات آن بر سازه ها29 
2-9-3- دستورالعمل اصول طراحی حفاظتی در برابر سلاح های غیراتمی29 
2-9-4- دستورالعمل طراحی ایمن سازه ای29 
2-10- رفتار مواد در نرخ های بالای کرنش30 
2-11- آسیب ناشی از انفجار در خارج از ساختمان31 
2-12- منحنی های فشار – ایمپالس33 

فصل سوم: تئوری قابلیت اعتماد سازه ها 
3-1- مقدمه39 
3-2- عدم قطعیت ها در فرآیند ساخت و ساز40 
3-3- معرفی کلی روش آنالیز قابلیت اعتماد41 
3-4- ارزیابی احتمالاتی خرابی در سازه ها42 
3-5-تکنیک های شبیه سازی43 
3-6-روش شبیه سازی مونت کارلو44 
3-7-منحنی های شکنندگی45 
3-8- عدم قطعیت های بارگذاری انفجاری46 
3-9- آنالیز قابلیت اعتماد برای خسارت ناشی از پدیده ی انفجار47 
3-10- سطح1؛ منحنی های شکنندگی تحت بار انفجار (BFC)50 
3-11- سطح 2؛ منحنی های قابلیت اعتماد ناشی از بار انفجاری (BRC)51 
3-12- سطح 3؛ محاسبه ی احتمال کلی خرابی52 

فصل چهارم: روند مدلسازی و تحلیل در نرم افزار Autodyn 
4-1- مقدمه ای بر هایدروکدها54 
4-2- تکنیک های مدلسازی در هایدروکد Autodyn55 
4-3- روش های حل در نرم افزار Autodyn 57 
4-4- حلگرها59 
4-4-1- حلگر لاگرانژی59 
4-4-2- حلگر اویلری60 
4-4-3- حلگر ALE62 
4-4-4- حلگر SPH62 
4-5-روند تعریف مواد در نرم افزار Autodyn64 
4-5-1- تعریف معادله ی حالت (EOS)64 
4-5-2- تعریف معادله ی بنیادین ماده ((strength64 
4-5-3- تعریف مدل های خرابی (Failure) 64 
4-5-4- تعریف معیار جدایش المان ها (Erosion)65 
4-6- تعریف مواد مورد نیاز در مدلسازی65 
4-6-1- تعریف بتن 65 
4-6-1-1- معادله ی حالت بتن65 
4-6-1-2- معادلات مکمل برای تعریف بتن66 
4-6-2-تعریف فولاد71 
4-6-2-1- معادله ی حالت فولاد71 
4-6-2-2- معادلات مکمل برای تعریف فولاد71 
4-6-3-تعریف هوا74 
4-6-4-تعریف ماده ی منفجره TNT76 
4-7- روند کلی مدلسازی78 
4-7-1-ایجاد هندسه ی مدل78 
4-7-1-1-ایجاد هندسه ی ماده ی منفجره79 
4-7-1-2- ایجاد هندسه ی سازه ی بتن مسلح80 
4-7-1-3-ایجاد هندسه ی هوا82 
4-7-2- المان بندی83 
4-7-2-1- المان بندی مدل یک بعدی84 
4-7-2-2- المان بندی مدل سه بعدی کلی84 
4-7-3- تعریف اندرکنش85 
4-7-4- تعریف شرایط مرزی85 
4-7-5- تعریف حسگر برای ثبت نتایج تحلیل86 
4-7-6- تحلیل مدل و نتایج حاصل از آن87 

فصل پنجم: نتایج تحلیل (بررسی قابلیت اعتماد نمونه موردی تحت بار انفجار) 
5-1- مقدمه92 
5-2- نتایج تحلیل92 
5-2-1- فشار مبنای ایجاد شده در اثر وقوع سناریوهای محتمل انفجار92 
5-2-2- فشار و ایمپالس حداکثر وارد شده به سازه در اثروقوع سناریوهای محتمل انفجار103 
5-3- بررسی قابلیت اعتماد یک سازه ی بتن مسلح139 
5-3-1- تعریف کمیات عدم قطعیت و سناریوهای محتمل انفجار139 
5-3-2- سطح1 بررسی قابلیت اعتماد سازه تحت بار انفجار؛ ارائه منحنی شکنندگی141 
5-3-3- سطح2 بررسی قابلیت اعتماد سازه تحت بار انفجار؛ محاسبه ی خرابی مشروط و ارائه منحنی های قابلیت اعتماد144 
5-3-4- سطح3 بررسی قابلیت اعتماد سازه تحت بار انفجار؛ محاسبه ی احتمال کلی خرابی148 
5-3-5- بررسی حساسیت میزان احتمال خرابی نسبت به وزن ماده ی منفجره و فاصله 150 

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای مطالعات آتی 
6-1- مقدمه153 
6-2- نتیجه گیری154 
6-3- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی157 

فهرست منابع و مآخذ158

 

رویکردی جدید برای تنظیم کردن سامانه ATMD بر پایه بیشینه سازی قابلیت اعتماد لرزه ای سازه

چکیده

یکی از روش‌‌های موثر برای محافظت از سازه در مقابل بارهای اعمالی ناخواسته، استفاده از سامانه‌های کنترلی می‌باشد. از مهم‌ترین اهداف استفاده از این سامانه‌ها، کاهش تقاضای شکل‌پذیری در اعضای باربر سازه در برابر بارهای جانبی و همچنین محدود ساختن پاسخ‌های سازه‌ای همچون جابجایی نسبی طبقات و شتاب طبقات می‌باشد. از آن‌جا که معمولا این ‌گونه سامانه‌ها برای یک اغتشاش خاص تنظیم می‌گردند، موضوع قابلیت اعتماد برای این سامانه‌ها یک چالش درخور توجه است. برای مثال، میراگر جرمی تنظیم‌شده فعالی که بر اساس یک تحریک ‌خاص طراحی شده باشد، تضمینی برای عملکرد مطلوب در مواجهه با تحریک‌های دیگر فراهم نمی‌کند. در این پژوهش روشی موثر برای تنظیم بهینه پارامترهای سامانه کنترلی با هدف دستیابی به بیشینه قابلیت اعتماد ارائه شده است. تاکید اصلی این تحقیق، در نظر گرفتن عدم قطعیت‌هایی است که ناشی از تنظیم سامانه کنترلی بوده است. روش ارائه شده از سه مرحله اصلی تشکیل یافته است. نخست، با بهره‌گیری از رویکرد شبیه‌سازی واقع‌گرایانه، بانک مرجعی از شتاب نگاشت‌های مورد انتظار از یک سناریوی زلزله تولید می‌گردد. در مرحله بعد، با استفاده از روش خوشه‌بندی فازی، شتاب نگاشت‌های مرجع به تعدادی خوشه طبقه بندی می‌شود. در مرحله سوم، با قرار دادن متوالی شتاب نگاشت‌های معرف هر خوشه، شتاب نگاشت مطلوب برای تنظیم سامانه کنترل جرمی تنظیم شده فعال تشکیل شده و سامانه کنترلی بر اساس این شتاب نگاشت تنظیم می‌شود. نتایج تحلیل گواه آن است که استفاده از این روش منجر به بهبود قابل ملاحضه قابلیت اعتماد سامانه کنترلی می‌گردد.

 

ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه ای سازه های فولادی مجهز به جداگرهای الاستومری

چکیده

بیمارستان‌ها، مراکز مخابراتی، نیروگاه‌های هسته‌ای، ادارات پلیس و آتش نشانی‌ها از جمله مراکزی هستند که باید بلافاصله بعد از یک زلزله قابل بهره برداری باشند. در بعضی موارد این ساختمان‌ها دارای محتویات ارزشمندتر از خود سازه هستند که نسبت به زلزله حساس می‌باشند. مهمترین چالش پیش روی طرح لرزه‌ای این سازه‌ها کاهش همزمان شتاب و تغییر مکان بین طبقه‌ای می‌باشد که جداسازهای لرزه‌ای با انعطاف‌پذیری افقی که بین پی و روسازه ایجاد می‌کنند، باعث کاهش همزمان شتاب طبقات و تغییر مکان بین طبقه‌ای می‌شوند. پاسخ‌های تولید شده در روسازه هر کدام تابعی از دوره تناوب روسازه، مشخصات جداگر و مولفه‌های حرکت زمین می‌باشند. هرکدام از این پارامترها، عدم قطعیت‌هایی با خود به همراه دارند که باعث اختلاف بین رفتار واقعی و تحلیل مهندسی می‌شوند و این خود نگرانی‌هایی در مورد این سیستم‌ها بوجود می‌آورند. در این پژوهش انعطاف‌پذیری روسازه و سختی، میرایی و مقاومت تسلیم جداگر به عنوان عدم قطعیت‌های uncertainty و زلزله نیز به عنوان عدم قطعیت‌های randomness در نظر گرفته شده است. برای هر کدام از مشخصات انعطاف‌پذیری روسازه و سختی، میرایی و مقاومت تسلیم جداگر 30 عدد تصادفی با توزیع نرمال و میانگین مقدار طراحی، تولید شده است. این 30 مشخصه با روش Latin Hyper Cube Sampling با یکدیگر ترکیب و نمونه برداری شده است. تمام این 30 مشخصه در معرض 8 زلزله با فاصله و بزرگی‌های متفاوت با تقسیم‌ بندی به دو حوزه‌ی دور و نزدیک قرارگرفته‌اند و 1200 تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی انجام شده است. پاسخ-های شتاب روسازه و جابجایی جداگر آنها استخراج شده است. با استفاده از تابع توزیع نرمال و مقادیر میانگین و انحراف از معیار پاسخ‌ها، احتمال خرابی و یا گذشت از معیار مورد نظر محاسبه شده است. با استفاده از مقادیر احتمال‌ خرابی، منحنی‌های شکنندگی ترسیم شده است.

 

طراحی بهینه‌ی سازه‌های کنترل‌شده‌ی غیرفعال بر مبنای قابلیت اعتماد

چکیده

یکی از مسائل مهم در زمینه‌‌ی مهندسی عمران، کاهش ارتعاشات دینامیکی سازه می‌باشد که بدین منظور، تکنیک‌های کنترل ارتعاش توسعه‌ یافته‌اند میراگرهای جرمی تنظیم‌شده (TMD) متشکل از جرم، فنر و میراگر، یکی از پرکاربردترین سیستم‌های کنترل غیرفعال است که به‌منظور کاهش ارتعاشات سازه‌ای ناشی از نیروهای خارجی بکار می‌رود پارامترهای بهینه‌ی TMD که بر اساس روشهای مختلف تعیین می‌شود اغلب قطعی فرض می‌شوند با توجه به عدم قطعیت ذاتی موجود در پارامترهای سیستم کنترل و سازه، طراحی به روش بهینه‌سازی متعارف بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت ممکن است منجر به طرح‌های غیرقابل‌اعتماد شود به همین منظور، توسعه و پیاده‌سازی بهینه‌سازی با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های موجود ضروری است یکی از روش‌های مقابله با این مشکل طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اعتماد (RBDO) است در این پایان‌نامه طراحی TMD با هدف کمینه‌سازی احتمال خرابی با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های موجود در پارامترهای سیستم انجام می‌شود که برای آنالیز قابلیت اعتماد از شبیه‌سازی مونت‌کارلو (MCS) استفاده‌شده است با توجه به حجم زیاد محاسبات، در این پژوهش از قابلیت شبکه عصبی مصنوعی برای بازتولید پاسخ دینامیکی سازه‌های تصادفی بهره گرفته‌شده است همچنین برای تعیین پارامترهای بهینه TMD بر مبنای قابلیت اعتماد از الگوریتم ژنتیک استفاده‌شده است، به‌منظور بررسی عددی روش مذکور، یک سازه 10 طبقه برشی با رفتار خطی مجهز شده به TMD در نظر گرفته‌شده و تمام پارامترهای جرم، سختی و میرایی سازه و سیستم کنترل غیرقطعی فرض شده‌ و تحت رکورد زلزله‌های متفاوت به طراحی بهینه TMD پرداخته‌شده است نتایج نشان می‌دهد روش طراحی ارائه‌شده در این پژوهش منجر به طراحی ایمن و افزایش قابلیت اعتماد سازه‌ای گردیده است

فهرست مطالب 
شماره و عنوان مطالب صفحه 

فصل اول: عنوان فصل اول 
1-1- پیشگفتار 2 
1-2- هدف و ضرورت تحقیق 2 
1-3- ابزار تحقیق و مدل موردبررسی 3 
1-4- ساختار پایان‌نامه 4 

فصل دوم: قابلیت اعتماد 
2-1- پیشگفتار 6 
2-2- تاریخچه 7 
2-3- عدم قطعیت 7 
2-4- مفاهیم آماری قابلیت اعتماد 9 
2-4-1- متغیر تصادفی، فضای نمونه و پیشامد 9 
2-4-2- میانگین و امید ریاضی (لنگر اول) 9 
2-4-3- واریانس و انحراف معیار 10 
2-4-4- ضریب پراکندگی 11 
2-4-5- کوواریانس بین دو متغیر تصادفی 11 
2-4-6- ضریب همبستگی بین دو متغیر تصادفی 11 
2-4-7- تابع چگالی احتمال 11 
2-4-8- تابع توزیع احتمال 12 
2-4-9- توزیع نرمال و توزیع نرمال استاندارد 12 
2-4-10- نامساوی چبی‌شف 13 
2-4-11- فاصله اطمینان 14 
2-5- قابلیت اعتماد 17 
2-6- حالت حدی (خرابی یا گسیختگی) 19 
2-7- احتمال خرابی 20 
2-8- روش‌های آنالیز قابلیت اعتماد مرتبه اول و مرتبه دوم 22 
2-8-1- روش آنالیز قابلیت اطمینان مرتبه اول FORM 22 
2-8-2- روش مرتبه اول با لنگر مرتبه دوم FOSM یا MVFOSM 23 
2-8-3- شاخص قابلیت اعتماد Hasofer-Lind25 
2-9- شبیه‌سازی مونت‌کارلو 29 
2-9-1- نمودار فرآیند شبیه‌سازی مونت‌کارلو 30 
2-9-2- روابط ریاضی شبیه‌سازی مونت‌کارلو 33 

فصل سوم: سیستم‌های کنترل لرزه‌ای سازه‌ها 
3-1- پیشگفتار 36 
3-2- کنترل 36 
3-3- کنترل غیرفعال 37 
3-4- میراگرهای جرمی تنظیم‌شده 40 
3-5- کنترل فعال 44 
3-6- کنترل نیمه فعال 45 

فصل چهارم: طراحی بر مبنای قابلیت اعتماد 
4-1- پیشگفتار48 
4-2- بهینه‌سازی یقین‌اندیشانه سازه‌ها 48 
4-3- طراحی بهینه‌ی احتمال اندیشانه‌ی سازه‌ها 50 
4-4- طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اعتماد 50 
4-5- الگوریتم طراحی بهینه‌ی TMD بر مبنای قابلیت اعتماد 52 
4-6- مروری بر روش های طراحی سیستم‌های کنترل بر مبنای قابلیت اعتماد 54 

فصل پنجم: آنالیز عددی 
5-1- پیشگفتار 59 
5-2- شتاب‌نگاشت‌های مورداستفاده 60 
5-3- پارامترهای الگوریتم ژنتیک مورداستفاده در این پژوهش 63 
5-4- تست روش عددی مورداستفاده در این پایان‌نامه 63 
5-5- آنالیز قابلیت اعتماد 64 
5-6- حد خرابی 67 
5-7- تعداد اعداد تصادفی تولید شده (NV) در قابلیت اعتماد 67 
5-8- آموزش شبکه عصبی 69 
5-9- انتخاب مجموعه اطلاعات ورودی 70 
5-10- انتخاب مجموعه اطلاعات برای آموزش شبکه عصبی 72 
5-11- آموزش شبکه عصبی و محاسبه دقت شبکه عصبی آموزش‌دیده 75 
5-12- الگوریتم ژنتیک و تلفیق آن با مونت‌کارلو و شبکه عصبی 78 
5-13- طراحی پارامترهای TMD برمبنای قابلیت اعتماد 78 
5-14- بررسی حساسیت قابلیت اعتماد در یک بازه 88 
5-15- ضریب پراکندگی در قابلیت اعتماد 102 
5-16- تأثیر جرمTMD بر قابلیت سیستم کنترل 105 
5-17- طراحی بهینه‌ی TMD برمبنای قابلیت اعتماد برای یک زلزله خاص 108 

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات 
6-1- نتایج 113 
6-2- پیشنهادات 115 
فهرست منابع و مآخذ 116 


 

تئوری قابلیت اعتماد سازه‌ها با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو بازه‌ای

چکیده

تحلیل های تمام احتمالاتی در آیین نامه های ساختمانی بتدریج جایگزین تحلیل ها و طراحی های متعین سازه ها شده اند. به دلیل طبیعت تصادفی بارگذاری ها، مشخصات مصالح و مسائل اجرا تحلیل های احتمالاتی واقع بینانه می نمایند. در عمل، آنالیز اطمینان سازه ها اغلب بر اساس اطلاعات محدود انجام می شود. لذا، شناسایی توزیع های منحصر به فرد به عنوان ورودی برای آنالیز تصادفی با مشکلاتی روبرو است. اما انتخاب ورودی برای رسیدن به یک آنالیز اطمینان که دارای کیفیت مطلوب باشد، مهم خواهد بود. این مسئله با مجموعه کامل توابع توزیعی احتمال به جای یک توزیع برای متغیرهای تصادفی بر اساس داده های محدود مطرح می‌شود. در این پژوهش با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو و شبیه سازی مونت کارلو بازه ای، تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها انجام شده است. عدم قطعیت پارامترهای تصادفی بصورت بازه های اطمینان در نظر گرفته می شوند. برای تشکیل این بازه اطمینان تنها کافی است تا حدود بالایی و پایینی قابلیت اعتماد محاسبه شوند، که در این پژوهش برای ایجاد این بازه ها از روش هایی همچون نامساوی چبیشف، بازه اطمینان برگرفته از قضیه حد مرکزی، ایجاد بازه با اعمال مفهوم انحراف معیار داده ها و استفاده از کد دستوری normfit در محیط نرم افزاری متلب استفاده شده است. در این تحقیق یک تیر فولادی و یک تیر بتن مسلح و همچنین یک اتصال کششی و یک خرپای 29 عضوی مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین در طراحی مبتنی بر قابلیت اعتماد، آنالیز حساسیت رابطه بین تغییر در مشخصه های متغیر های تصادفی و تغییر در قابلیت اعتماد را تعیین می کند، آنالیز حساسیت همچنین برای تعیین مهمترین متغیر های تصادفی، که بیشترین سهم را در قابلیت اطمینان دارند، استفاده می گردد، که در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی تیر فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. که نتایج نشان می دهد بازه ایجاد شده با استفاده از قضیه حد مرکزی، اطلاعات جامع تری می دهند. همچنین ضریب تغییرات تأثیر بسزایی بر روی شاخص قابلیت اعتماد دارد و در طراحی آیتم مهمی است.

فصل 1 : کلیات و مقدمه 1 
1-1- تاریخچه موضوع 2 
1-2- روند کلی حل مسائل 3 
1-3- هدف 6 
1-4- ساختار پايان‌نامه 7 
فصل 2: مفاهیم تئوری احتمالات 8 
2-1- مقدمه 9 
2-2- تعاریف پایه 10 
2-2-1- فضای نمونه و پیشامد ها 10 
2-2-2- تعریف کلاسیک احتمال 12 
2-2-3- تعریف احتمال بر حسب فراوانی 12 
2-2-4- تعریف بیزی احتمال 13 
2-3- اصول اولیه تئوری احتمالات 13 
2-4- احتمال شرطی 13 
2-5- پیشامد های مستقل 14 
2-6- قضیه بیز 15 
2-7- متغیر های تصادفی 15 
2-7-1- متغیر های تصادفی گسسته 16 
2-7-2- متغیر های تصادفی پیوسته 16 
2-7-3- توزیع های چند متغیره 18 
2-8- امید ریاضی 19 
2-9- توزیع های احتمال 23 
2-9-1- توزیع یکنواخت 23 
2-9-2- توزیع نرمال 24 
2-9-3- توزیع لوگ- نرمال 26 
2-10- آزمون نیکویی کولموگروف اسمیرنوف 28 
2-11- قضیه حد مرکزی 29 
فصل 3: تئوری قابلیت اعتماد 31 
3-1- مقدمه 32 
3-2- عدم قطعیت ها 32 
3-3- طبقه بندی روش های قابلیت اعتماد 34 
3-4- مفهوم خرابی سازه 35 
3-4-1- تابع حالت حدی 35 
3-4-1-1- توابع حالات حدی سازه 36 
3-4-2- احتمال خرابی 37 
3-5- روش های تحلیل قابلیت اعتماد 39 
3-5-1- روش مرتبه اول ممان دوم(FOSM) 39 
3-5-2- روش قابلیت اعتماد مرتبه اول (FORM) 40 
3-5-3- روش قابلیت اعتماد مرتبه دوم(SORM) 42 
3-5-4- روش مونت کارلو(MCS) 44 
3-5-5- مونت کارلو بازه ای 47 
3-6- المان محدود 47 
3-6-1- عدم قطعیت المان محدود 47 
3-6-2- الگوریتم های محاسباتی حل المان محدود بازه ای 48 
3-7- شاخص قابلیت اعتماد 50 
3-7-1- شاخص قابلیت اعتماد کرنل 50 
3-7-2- شاخص قابلیت اعتماد ممان دوم مرتبه اول 51 
3-7-3- شاخص قابلیت اعتماد هسوفر و لیند 53 
3-7-4- شاخص قابلیت اعتماد مطلوب برای انواع خرابی 53 
3-8- روش های کاهش واریانس 56 
3-9- آنالیز حساسیت 57 
3-9-1- آنالیز حساسیت بر اساس روش مونت کارلو 58 
3-10- ضرایب اطمینان جزئی 59 
فصل 4: شبیه سازی مونت کارلو بازه ای 61 
4-1- تاریخچه روش 62 
4-2- روش های ایجاد بازه 64 
4-2-1- جعبه های احتمال 64 
4-2-2- کد دستوری normfit 67 
4-2-3- ایجاد بازه با استفاده از مفهوم و تفاسیر انحراف معیار 68 
4-2-4- ایجاد بازه از استنباط قضیه حد مرکزی 69 
4-3- تولید نمونه تصادفی 70 
4-4- احتمال خرابی مونت کارلو بازه ای 71 
4-5- آنالیز حساسیت بازه ای 73 
4-6- مثال ها 74 
4-6-1- تیر فولادی 74 
4-6-2- اتصال تحت نیروی کششی 78 
4-6-3- تیر بتنی 85 
4-6-4- خرپای 29 عضوی 87 
4-6-5- اثر ضریب تغییرات بر روی ضرایب ایمنی تیر فولادی 88 
فصل 5: نتيجه‌گيري و ارائه پيشنهادات 94 
5-1- نتيجه‌گيري 95 
5-2- ارائه پيشنهادات 95 
مراجع 96 

 

روش جدید برای طراحی بهینه ‌سازه‌های کنترل شده بر مبنای قابلیت اعتماد

چکیده

طی دهه های اخیر به منظور بهبود عملکرد دینامیکی سازه ها استفاده از تجهیزات مختلف کنترل سازه رواج یافته است این تجهیزات با کنترل ارتعاشات و در نتیجه کاهش احتمال خرابی سازه، ایمنی آن را افزایش می دهند در رویکردهای متداول برای طراحی بهینه سازه ها و سیستم های کنترل سازه، متغیرها به صورت قطعی فرض می شوند، در حالی که در مورد ظرفیت باربری یک سازه و بارهای وارد بر آن همواره عدم قطعیت وجود دارد این عدم قطعیت سودمندی تجهیزات کنترل کننده را تحت تاثیر قرار خواهد داد، به طوری که در نظر نگرفتن آن در طراحی بهینه یک سازه کنترل شده ممکن است به حصول طرحی نامعقول با احتمال خرابی بالا منجر شود از این رو مطالعه طراحی بهینه این سازه ها بر مبنای قابلیت اعتماد از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد این شیوه طراحی با لحاظ اثرات عدم قطعیت امکان طراحی سازه ای ایمن و در عین حال کم هزینه را فراهم می کند علی رغم اهمیت بالای این شیوه طراحی، تلاش محاسباتی بالای مورد نیاز و در نتیجه زمان بر و پر هزینه بودن فرآیند طراحی، کاربرد آن را برای سازه های با مقیاس واقعی غیر عملی کرده است در این رساله، هدف اصلی ارائه روش هایی است که اثرات عدم قطعیت را در طراحی بهینه سازه های کنترل شده به نحوی مطلوب و با تلاش محاسباتی کم در نظر بگیرد به همین منظور، در رساله حاضر دو الگوریتم جدید بهینه سازی، یک روش جدید تحلیل قابلیت اعتماد مبتنی بر شبیه سازی و یک روش جدید تقریبی سطح پاسخ برای تحلیل قابلیت اعتماد مسائل با ابعاد بالا ارائه می شود با استفاده از هر یک از دو الگوریتم بهینه سازی ارائه شده همراه با هر کدام از دو روش تحلیل قابلیت اعتماد پیشنهاد شده می توان مسائل مختلف طراحی بهینه سازه ها بر مبنای قابلیت اعتماد را با تلاش محاسباتی بسیار کم و دقت قابل قبول حل نمود به همین منظور، در این رساله دقت، کارآیی و توانمندی روش های ارائه شده و کاربرد آنها در طراحی بهینه سازه های کنترل شده (به صورت غیر فعال) بر مبنای قابلیت اعتماد با حل مثال های عددی گوناگون نشان داده شده است به علاوه، در این پژوهش تاثیر منشاء، نوع و میزان عدم قطعیت بر عملکرد و قابلیت اعتماد سیستم های کنترل سازه و سازه های کنترل شده بررسی می شود

بخش اول: بررسي منابع 
فصل اول: مروري بر پژوهش هاي انجام يافته 
1-1) مقدمه 2 
1-2) بهینه سازي و طراحي بهینه سازه ها 2 
1-2-1) طراحي بهينة قاب هاي خمشي فولادي با اتصالات نيمه صلب 6 
1-3) تحليل قابلیت اعتماد و طراحي بهينة سازه ها بر مبناي قابلیت اعتماد 7 
1-4) كنترل سازه و طراحي بهينة سازه هاي كنترل شده بر مبناي قابلیت اعتماد 17 
1-5) پژوهش هاي پيش رو در رساله حاضر 25 

بخش دوم: مواد و روش ها 
فصل دوم: الگوريتم هاي جديد پيشنهادي براي بهينه سازي 
2-1) مقدمه 29 
2-2) الگوريتم پيشنهادي HS-PSO براي بهينه سازي 29 
2-2-1) الگوريتم بهينه سازي اجتماع ذرات (PSO) 29 
2-2-2) الگوريتم بهينه سازي جستجوي هارموني (HS) 31 
2-2-3) الگوريتم جديد پيشنهادي براي بهينه سازي: HS-PSO 33 
2-3) الگوريتم پيشنهادي HS-BB-BC براي بهينه سازي 36 
2-3-1) الگوريتم بهينه سازي BB-BC 36 
2-3-2) الگوريتم جديد پيشنهادي براي بهينه سازي: HS-BB-BC 38 

فصل سوم: روش پيشنهادي مبتني بر شبيه سازي براي تحليل قابليت اعتماد 
3-1) مقدمه 42 
3-2) روش ارزيابي هاي تابع كاهش يافته براي تحليل قابليت اعتماد 43 
3-2-1) ملاحظات كلي 43 
3-2-2) متغيرهاي تصادفي بريده شده 45 
3-2-3) تحليل قابليت اعتماد سيستم هاي با متغيرهاي تصادفي بريده شده 46 
3-2-4) تحليل قابليت اعتماد سيستم هاي با متغيرهاي تصادفي بريده نشده 53 
3-3) الگوريتم پيشنهادي براي طراحي بهينه بر مبناي قابليت اعتماد 56 
3-4) مثال هاي عددي 57 
3-4-1) مثال 1: يك تابع عملكرد غيرخطي 57 
3-4-2) مثال 2: يك تير بتن مسلح 59 
3-4-3) مثال 3: يك تير كامپوزيت (مساله اي با ابعاد بالا و سطح حالت حدي شديداً غيرخطي و با احتمال خرابي خيلي كم) 61 
3-4-4) مثال 4: يك سيستم موازي 63 
3-4-5) مثال 5: يك ساختمان تحت تحريك زلزله (يك سيستم سري) 64 
3-4-6) مثال 6: يك خرپاي سه بعدي 39 ميله اي (يك مساله RBDO) 66 

فصل چهارم: روش پيشنهادي تقريبي سطح پاسخ براي تحليل قابليت اعتماد در ابعاد بالا 
4-1) مقدمه 72 
4-2) روش RSM رايج براي تحليل قابليت اعتماد 72 
4-3) روش پيشنهادي مبتني بر RSM براي تحليل قابليت اعتماد 75 
4-3-1) چگونه موقعيت نقاط تجربي را انتخاب كنيم؟ 75 
4-3-2) چرا و چگونه از سطح پاسخ نمايي استفاده كنيم؟ 77 
4-3-3) چگونه تعداد نقاط تجربي لازم را بيش از اين كاهش دهيم؟ 80 
4-3-4) روش هاي جديد پيشنهادي مبتني بر RSM براي تحليل قابليت اعتماد 82 
4-3-4-1) روش پيشنهادي RSM: iRSM با نقاط تجربي بهبود يافته 82 
4-3-4-2) روش پيشنهادي RSM: eRSM نمايي با نقاط تجربي بهبود يافته 84 
4-3-4-3) روش پيشنهادي eRSM: eRSMc با نقاط تجربي مكمل 86 
4-3-4-4) روش پيشنهادي eRSM: eRSMu با نقاط تجربي به روز شده 86 
4-3-4-5) روش پيشنهادي eRSMu: eRSMuc با نقاط تجربي مكمل 87 
4-3-5) به كارگيري روشهاي جديد پيشنهادي در حل مسائل RBDO 88 
4-4) مثال هاي عددي 89 
4-4-1) مثال 1: يك LSF درجه دوم با يك جمله حاصلضرب 90 
4-4-2) مثال 2: يك تير طره 93 
4-4-3) مثال 3: يك LSF از مرتبه بالا 96 
4-4-4) مثال 4: يك مدل اجزاء محدود خرپايي 100 
4-4-5) مثال 5: يك مدل اجزاء محدود از نوع قاب 101 

فصل پنجم: طراحي بهينه سازه هاي كنترل شده برمبناي قابليت اعتماد 
5-1) مقدمه 104 
5-2) مدلسازي ساختمان با اتصالات نيمه صلب و سيستم جداساز لرزه اي 105 
5-2-1) مدلسازي اتصالات تير-به-ستون نيمه-صلب 106 
5-2-2) مدلسازي سيستم جداساز پايه 107 
5-2-3) معادله حركت سيستم تركيبي جداساز و سازه فوقاني 109 
5-3) مدلسازي زمين لرزة استوكستيك نزديك گسل 110 
5-3-1) مؤلفه با فركانس بالا 110 
5-3-2) مؤلفه با فركانس پايين 111 
5-3-3) مدلسازي احتمالاتي تاريخچه زماني زلزله نزديك گسل 113 
5-4) مثال هاي عددي از طراحي ساختمان هاي با جداسازي پايه 115 
5-4-1) مثال 1: قاب ساختماني چهار طبقه دو دهانه 116 
5-4-2) مثال 2: قاب ساختماني چهار طبقه چهار دهانه 125 
5-5) مدلسازي ساختمان مجهز به ميراگر LCVA با اتصالات نيمه صلب 129 
5-5-1) معادله حركت سيستم يك درجه آزادي تركيبي ميراگر LCVA و سازه اصلي 129 
5-6) مثال هاي عددي از طراحي ساختمان هاي داراي LCVA 132 
5-6-1) مثال 1: قاب ساختماني چهار طبقه دو دهانه 133 
5-6-2) مثال 2: قاب ساختماني دوازده طبقه چهار دهانه 138 

بخش سوم: نتايج و بحث 
نتيجه گيري و بحث 143 
پيشنهاد براي كارهاي آتي 148 
مقالات مستخرج از رساله 150 
منابع مورد استفاده 152 


 

ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه‌ای سازه‌های نامتقارن بتنی همراه با دیوار برشی

چکیده

عملکرد ساختمانها در برابر زلزله نشان داده است که سازه های نامتقارن اغلب خسارات زیادتری نسبت به سازه های متقارن داشته اند ، از این رو بایستی عملکرد لرزه ای سازه های نامتقارن را برای زلزله های آینده مورد برسی قرار داد همچنین برآورد قابلیت اعتماد لرزه ای ،که یکی از اهداف اصلی در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد می باشد، که می تواند کیفیت و قابلیت لرزه ای سازه های موجود را برای زلزله های آینده تخمین بزند در این رساله هدف برسی قابلیت اعتماد لرزه ای ساختمانهای چندین طبقه با دیوار برشی در مقابل تغییرات زاویه زلزله است که برای رسیدن به این هدف از آنالیز دینامیکی افزایشی چند مولفه ای استفاده شده است آنالیز دینامیکی چند مولفه ای به عنوان روشی مناسب جهت تعیین ظرفیت لرزه ای یک سازه در مقابل جهت وقوع تصادفی زلزله است در این روش برای پیش بینی قابلیت اعتماد این سازه ها فرکانس متوسط تخطی شده را برای یک سطح عملکردی ، متناسب با نیاز لرزه ای در نظر می گیریم

فهرست مطالب 
عنوان صفحه 
تعهدنامۀ اصالت اثرد 
تقدیم بهه 
سپاسگزاریو 
چکیدهه 
فهرست مطالبح 
فهرست جداولم 
فهرست اشکال ن 
فصل اول 1 
1-1 مقدمه 2 
1-2 ضرورت و بیان مسئله اساسی تحقیق 2 
1-3 تاریخچه و بازبینی مراجع 4 
فصل دوم 6 
سیستم قاب- دیواربرشی 6 
2-1 مقدمه ای بر دیواربرشی 7 
2-2 دیواربرشی 7 
2-3 انواع دیوارهای برشی 8 
2-4 رفتار سازه های دیواربرشی (دیوارهای متصل) 8 
2-4-1 یک سیستم متناسب 9 
2-4-2 یک سیستم نامناسب 9 
2-4-1-1 سازه های متناسب غیرچرخشی 9 
2-4-1-2 سازه های متناسب چرخشی 10 
2-4-2-1 سازه های نامتناسب غیرچرخشی 13 
2-4-2-2 سازه های نامتناسب چرخشی 14 
2-5 دیوارهای برشی کوپل 14 
2-5-1 رفتار دیوارهای برشی کوپل 15 
2-6 سازه های قاب–دیوار 16 
2-6-1 رفتار قاب–دیوارها 18 
2-7 دیواربرشی با المان مرزی 19 
فصل سوم 21 
مقدمه ای بر طراحی سازه ها براساس عملکرد 21 
3-1 مقدمه 22 
3-2 روش طراحی براساس عملکرد 25 
3-3 اهداف عملکردی 26 
3-4 سطوح عملکردی 26 
3-5 سطوح خطرپذیری لرزه ای 27 
3-6 شرحی بر گسترش طراحی براساس عملکرد 28 
3-6-1 طراحی براساس عملکرد مطابق با دستورالعملSEAOC 28 
3-6-2 طراحی براساس عملکرد مطابق با دستورالعملFEMA-356 31 
3-6-2-1 سطوح عملکرد سازه ای 31 
3-6-2-2 سطوح عملکرد سیستم غیرسازه ای 33 
فصل چهارم 35 
مروري بر روش تحليل ديناميكي افزايشي (IDA) 35 
4-1 معرفی 36 
4-2 انواع روشهای تحلیل 36 
4-2-1 معرفی 36 
4-2-2 تحلیل استاتیکی غیرخطی فزاینده 38 
4-2-3 هدف از تحلیل بارافزون 38 
4-2-4 پیشینه تحلیل بارافزون 39 
4-2-5 دو مورد جهت انجام تحلیل بارافزون 40 
4-3 طراحی براساس عملکرد 40 
4-3-1 مزایای كاربرد تحليل بارافزون در طراحي براساس عملكرد سازه ها 41 
4-3-2 محدودیتهای كاربرد تحليل بارافزون 42 
4-4 بررسی روش تحليل ديناميكي افزايشي(IDA) 43 
4-4-1 تحلیل ديناميكي افزايشي(IDA) 43 
4-4-2 ورودی ها و خروجي هاي تحليل ديناميكي غير خطي افزايشي 45 
4-4-3 تحلیل ديناميكي افزايشي تك ركورده 46 
4-4-2 تحلیل ديناميكي افزايشي چند ركورده 49 
4-4-5 منحني تحليل ديناميكي افزايشي(IDA) 49 
4-4-6 انتخاب IM و روش صحيح مقياس كردن 51 
4-4-7 الگوریتم كلي روش IDA 54 
4-5 تحلیل دینامیکی افزایشی چند مولفه ای 57 
4-6 ویژگی های حرکات لرزه ای زمین و عوامل موثر بر آنها 59 
4-6-1 حداکثر حرکات زمین (شتاب بیشینه) 59 
4-6-2طول مد تحرکات زمین لرزه 60 
4-6-2-1 منحنیArias 60 
4-6-3 مشخصات ارتعاشی زلزله 61 
فصل پنجم 64 
تحلیل قابلیت اطمینان 64 
5-1 مقدمه ای بر فلسفه تحلیل قابلیت اطمینان 65 
5-2 تئوری روش تحلیل قابلیت اطمینان 66 
5-2-1 مقدمه 66 
5-2-2 تئوری و روابط 67 
5- 2-3 عدم قطعیتهای موجود 70 
5-3 پارامترهای ظرفیت و تقاضا 72 
5-4 معیارهای پذیرش 74 
5-6 تئوری FEMA-350 در تحلیل قابلیت اطمینان 75 
5-7 محاسبه و ارزیابی اطمینان 75 
فصل ششم 77 
مثالهای عددی 77 
6-1 مقدمه 78 
6-2 مشخصات سازه ها 78 
6-3 انتخاب نرم افزار 82 
6-3-1 نرم افزار OpenSees 83 
6-3-2نرم افزارANSIS 83 
6-3-3 نرم افزارTODIANA 83 
6-3-4 نرم افزار SeismoStruct 84 
6-4 انتخاب رکوردهای زلزله و زوایای اعمال آنها: 86 
6-5 انتخاب زوایای اعمال زلزله 88 
6-6 ارزیابی لرزهای سازه های مورد بررسی 89 
6-6-1 ارزیابی لرزه ای سازه 6 طبقه با توزیع نامتقارن دیوار برشی در یک جهت 89 
6-5-2 ارزیابی لرزه ای سازه 9 طبقه با توزیع نامتقارن دیوار برشی 94 
فصل هفتم 100 
نتیجه گیری و پیشنهادات 100 
7-1 مقدمه 101 
7-2 نتایج کلی 102 
7-3 پیشنهادات 103 
مراجع 104 

 

طرح بهینه‌ سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه

چکیده

در این مطالعه، طرح بهینه سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه با استفاده از یک الگوریتم جستجوی گرانشی گسسته جدید و یک روش تقریب‌سازی موثر مطرح شده است. طرح بهینه سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه منطبق بر طراحی براساس عملکرد جستجو شده است. الگوریتم پیشنهادی جستجوی گرانشی گسسته بر مبنای الگوریتم جستجوی گرانشی استاندارد می‌باشد که هزینه سازه را تحت قیود قطعی و غیرقطعی بهینه می‌نماید. در این مطالعه، سطوح عملکردی قابل قبول طراحی براساس عملکرد را با تئوری قابلیت اعتماد آمیخته شده تا مقدار احتمال خرابی سالیانه غیرعملکردی با مقدار مجاز متناظر آن برای هر سطح عملکردی مقایسه گردد. روش شبیه‌سازی مونت کارلو بعنوان یک روش قابل اطمینان برای محاسبه احتمال‌های خرابی استفاده شده است. برای کاهش زمان محاسباتی روش شبیه‌سازی مونت کارلو، یک روش تقریب‌سازی پیشنهاد شده است که بطور قابل قبولی پاسخ‌های لرزه‌ای مورد نیاز سیستم اندرکنش خاک- سازه را در پروسه پیش‌بینی نماید. این روش پیشنهادی تقریب‌سازی شامل ترکیب ماشین بردار حداقل مربعات وزنی و تابع هسته موجکی می‌باشد. نتایج عددی بیانگر کارآمد بودن و عملکرد محاسباتی بسیار خوب روش پیشنهادی تقریب‌سازی و الگوریتم پیشنهادی جستجوی گرانشی گسسته در بهینه سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد می‌باشد.

فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه 1 
1-2- کلیات بهینه
سازی 2 
1-3- روش‌های بهینه‌سازی 3 
1-4- بهینه‌سازی و روش‌های تقریب
سازی 4 
1-5- تاریخچه تحقیق 5 
1-6- روش و محتوای تحقیق 7 
فصل دوم: مقدمه¬ای بر طراحی سازه‌ها براساس عملکرد
2-1- مقدمه 10 
2-2- روش طراحی بر اساس عملکرد 12 
2-3- اهداف عملکردی 13 
2-4- سطوح عملکردی 14 
2-5- سطوح خطرپذیری لرزه‌ای 14 
2-6- شرحی برگسترش طراحی بر اساس عملکرد 16 
2-6-1- طراحی براساس عملکرد مطابق با آیین‌نامهSEAOC 16 
2-6-2- طراحی براساس عملکرد مطابق با آیین‌نامه -356 FEMA 18 
1-6-2-1- سطوح عملکرد سازه¬ای 18 
2-6-2-2- سطوح عملکرد سیستم غیر¬سازه¬ای 20 
فصل سوم: مبانی و مدل‌سازی اندرکنش خاک-سازه
2-1- مقدمه 22 
3-2- روش‌های مدل‌سازی اندرکنش خاک-سازه 24 
3-3- انتشار موج در یک میله نامحدود 26 
3-4- مدل‌سازی فضای نیمه بینهایت 27 
3-4-1- روش‌های محلی 28 
3-4-1-1- روش اجزاء نامحدود 28 
3-4-1-2- روش مرز انتقالی 30 
3-4-1-3- روش لایه جاذب 32 
3-4-2- روش‌های عمومی 32 
3-4-2-1- روش المان مرزی 33 
3-4-2-2- روش لایه نازک 33 
3-4-2-3- روش تلفیق المان محدود و اجزا مرزی 34 
3-5- مقایسه دو روش محلی و کلی 34 
3-6- معادله حاکم بر سیستم اندرکنش خاک-سازه 36 
3-7- مدل‌سازی سیستم اندرکنش خاک-سازه 39 
3-8- مثال سازه بتنی با درنظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه 43 
3-8-1- نتایج آنالیز سازه با درنظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه 45 
فصل چهارم: مفاهیم قابلیت اعتماد در مهندسی سازه‌
4-1- مقدمه 49 
4-2- تحلیل احتمالاتی سازه‌ها 49 
4-2-1- حالت حدی نهایی 50 
4-2-2- حالت حدی قابلیت بهره‌برداری 50 
4-2-3- احتمال خرابی 51 
4-2-4- شاخص ایمنی 51 
4-2-5- شاخص هاسفر و لیند 52 
4-3- سیستم‌های موازی و سری 54 
4-4- شبیه‌سازی مونت کارلو 58 
4-5- روش‌ نمونه‌گیری LHS 60 
فصل پنجم: بهینه
سازی سازه‌ها
5-1- مقدمه 62 
5-2- بهینه‌سازی قطعی سازه‌ها 63 
5-3- بهینه‌سازی سازه‌ براساس قابلیت اعتماد 64 
5-4- تابع جریمه 65 
5-5- الگوریتم جستجوی گرانشی 66 
5-5-1- نیروی گرانش در طبیعت 66 
5-5-2- گام‌های الگوریتم جستجوی گرانشی 69 
5-6- الگوریتم جستجوی گرانشی باینری 72 
5-6- الگوریتم جستجوی گرانشی گسسته 74 
فصل ششم: روشهای پیشرفته تقریبسازی 

6-1- مقدمه 78 
6-2- ماشین بردار پشتیبان 79 
6-3- روش طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان 80 
6-4- ماشین بردار پشتیبان کمترین مربعات برای تخمین توابع غیرخطی 84 
6-5- ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات وزن‌دار 86 
6-6- ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات وزن‌دار موجکی 87 
6-6-1- آنالیز موجک 88 
6-6-2- هسته موجکی و ماشین‌ بردار پشتیبان موجکی 89 
6-7- سیستمهای استنتاج فازی 
92 
6-7-1- مجموعه فازی 92 
6-7-2- قوانین “اگر- سپس” فازی 93 
6-7-3- سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی 94 
6-7-3-1- ساختار ریاضی ANFIS 94 
6-8- الگوریتم گروه‌بندی فازی FCM 97 
6-9- الگوریتم ترکیبی FCM-FPSO 99 
6-10- تعیین تعداد بهینه گروه‎ها با استفاده از SA 100 
6-10- الگوریتم اصلاح شده ANFIS 103 
فصل هفتم: طرح بهینه‌ سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد 
7-1- مقدمه 105 
7-2- فرمول‌بندی مسئله بهینه‎سازی سازه‎های بتنی براساس قابلیت اعتماد 105 
7-3- هزینه کل سازه‌های بتنی 106 
7-4- تحلیل قابلیت اعتماد 107 
7-4-1- تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی 108 
7-4-2- تولید داده‌ برای تحلیل قابلیت اعتماد 110 
7-4-3- توابع حالت حدی 113 
7-4-4- احتمال سالیانه غیرعملکردی 115 
فصل هشتم: مثال‌های عددی و نتیجه‎گیری
8-1- مقدمه 117 
8-2- بخش اول: قابلیت اعتماد لرزه‌ای سازه‎های بتنی با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه 117 
8-2-1- طراحی سازه‌ها و مدل‌سازی سیستم اندرکنش خاک-سازه 118 
8-2-2- پارامترهای تصادفی 120 
8-2-3- تولید داده‌ برای تحلیل قابلیت اعتماد 122 
8-2-4- پیش‌بینی فروریزش سازه‌ها 123 
8-2-4-1- الگوریتم FCM-FPSO 124 
8-2-4-2- آموزش و آزمایش الگوریتم اصلاح شده ANFIS 125 
8-2-5- تقریب‌سازی پاسخ‌های لرزه‌ای سازه‌ها 128 
8-2-6- ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه‌ای 132 
8-3- طرح بهینه‌ سازه‌های بتنی براساس قابلیت اعتماد با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه 135 
8-3-1- بهینه‌سازی قاب بتنی 6 طبقه 137 
8-3-1-1- آموزش و آزمایش ماشین بردار پشتیبان موجکی 137 
8-3-1-2- طرح بهینه‌ سازه‌ براساس قابلیت اعتماد 139 
8-3-2- بهینه‌سازی قاب بتنی 9 طبقه 140 
8-3-2-1- آموزش و آزمایش ماشین بردار پشتیبان موجکی 140 
8-3-2-2- طرح بهینه‌ سازه‌ براساس قابلیت اعتماد 142 
8-4- خلاصه و نتیجه‎گیری 143 
8-5- پیشنهاد برای تحقیقات بعدی 145 
مراجع 146 


 

بهینه‌یابی سازه‌های خرپایی با استفاده از الگوریتم ژنتیک تعمیم یافته تحت قید قابلیت اعتماد اعضا و کل سازه

چکیده

در اکثر تحقیقات انجام شده بهینه یابی سازه ها بصورت قطعی و بدون درنظر گرفتن عدم قطعیت های موجود در عوامل دخیل می باشد. در سالهای اخیر مسأله قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای در امر بهینه سازی مورد توجه طراحان قرار گرفته است. لیکن با توجه به زمان بر بودن تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای و بهینه سازی بر اساس آن، بسیاری از محققین با استفاده از فرضیات محافظه کارانه و ساده کننده، احتمال خرابی سیستم سازه ای را با توجه به احتمال خرابی اعضا تخمین زده اند که این امر منجر به نتایج نامطلوب اقتصادی شده است. هدف این رساله بهینه یابی مقاطع خرپاهای فولادی سه بعدی، مستقل از هرگونه آیین نامه طراحی و با درنظر گرفتن عملکرد سیستم سازه ای، اثر همبستگی متغیرهای تصادفی و نوع توزیع واقعی آنها است، بطوریکه وزن سازه تحت تراز ایمنی خاص کمترین مقدار ممکن را داشته باشد. در این بهینه سازی که نوعی طراحی تراز IV (4th Level) از تئوری قابلیت اعتماد می باشد، قید قابلیت اعتماد سیستم سازه ای جایگزین قیود متداول مانند تنش مجاز اعضا می شود. در این تحقیق به منظور تسریع در بهینه یابی و تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای از روش الگوریتم ژنتیک جزیره ای تعمیم یافته، پردازش موازی، روش تعمیم یافته تحلیل جبری نیروها و سیستم چند عاملی مبتنی بر تکنیک های هوش مصنوعی استفاده شده است. همچنین با استفاده از قوانین احتمال و روابط تئوری قابلیت اعتماد، روش شاخه و کرانه که یکی از روشهای مبتنی بر مسیرهای خرابی است، توسعه داده شده است.با استفاده از راهکارهای پیشنهادی در این رساله، بهینه یابی سازه های خرپایی تحت قید قابلیت اعتماد سیستم سازهای که تاکنون بدون نیاز به فرضیات ساده کننده فوق الذکر امری بسیار زمان بر و تقریباً غیر عملی بوده، در زمان قابل قبول صورت پذیرفته است.

فصل اول : مقدمه 1 

فصل دوم : تئوری قابلیت اعتماد
2-1- مقدمه 10 
2-2- تئوری قابلیت اعتماد 10 
2-3- تحلیل قابلیت اعتماد عضو منفرد سازه ای 11 
2-4- تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای 12 
2-4-1- ارزیابی قابلیت اعتماد خرپاهای معین استاتیکی 16 
2-4-2- ارزیابی قابلیت اعتماد خرپاهای نامعین استاتیکی 17 
2-4-2-1- تولید خودکار توابع حالت حدی 18 
2-4-2-2- روش شاخه و کرانه 20 
2-4-2-2-1- عملیات شاخه ای 21 
2-4-2-2-2- تنظیم کران های پایین و بالا 22 
2-4-2-2-3- عملیات کرانه ای 23 
2-5- تعیین شاخص قابلیت اعتماد برای متغیرهای غیرنرمال و همبسته 24 
2-5-1- روش ماتریسی راکویتز – فیسلر 25 
2-6- تکنیکهای شبیه سازی 28 
2-7- خلاصه روابط تئوری کمانش 30 

فصل سوم : بهینه یابی با استفاده از الگوریتم ژنتیک 
3-1- مقدمه و تاریخچه 33 
3-2- پردازش موازی در الگوریتم ژنتیک 34 
3-3- بهینه یابی غیر قطعی (احتمالاتی) سازه ها 38 

فصل چهارم : روش جبری نیروها
4-1- مقدمه 40 
4-2- فرمول بندی روش جبری نیروها 40 
4-3-1- روش افراز LU 42 

فصل پنجم : راهکارهای پیشنهادی 
5-1- مقدمه 45 
5-2- راهکار اول: بهبود روش های مبتنی بر مسیرهای خرابی 45 
5-2-1- راهکار 1- 1 45 
5-2-2- راهکار 1- 2 50 
5-2-3- راهکار 1- 3 52 
5-2-4- راهکار 1- 4 55 
5-3- راهکار دوم: ایجاد رقابت بین جزایر موازی در الگوریتم ژنتیک 56 
5-4- راهکار سوم: بهبود فرمول بندی روش جبری نیروها 63 
5-5- راهکار چهارم: استفاده از تکنیکهای هوش مصنوعی 66 
5-5-1- عامل هوشمند فاز اول 66 
5-5-2- عامل هوشمند فاز دوم 71 
5-5-3- عامل هوشمند فاز سوم 73 
5-6- حل مسأله بهینه یابی با راهکارهای پیشنهادی و ارتباط فصول رساله 77 

فصل ششم : ارزیابی راهکارهای پیشنهادی با ارائه مثال 
6-1- مقدمه 80 
6-2- مثالها 80 
مثال6-1: خرپای 6 میله ای (راهکار 3) 80 
مثال6-2: خرپای 16 میله ای (راهکارهای 1-1، 1-2، 3، 4-1) 82 
مثال6-3: خرپای 25 میله ای (راهکارهای 1، 3، 4-1) 84 
مثال6-4: خرپای 72 میله ای (راهکارهای 1، 3، 4-1) 87 
مثال6-5: خرپای 120 میله ای (راهکارهای 1، 3، 4-1) 90 
مثال6-6: خرپای 25 میله ای (راهکار 4-3) 93 
مثال6-7: خرپای 25 میله ای (کلیه راهکارها) 94 
مثال6-8: خرپای 120 میله ای (کلیه راهکارها) 98 
مثال6-9: خرپای 25 میله ای (اثر کمانش) 101 

فصل هفتم : نتایج و پیشنهادها 
6-1- مقدمه 105 
6-2- نتایج 105 
6-3- پیشنهادها 111 

مراجع 114 


 

مطالعه قابلیت اعتماد سازه دلفین متشکل از گروه شمع تحت اثر بار موج

چکیده

دلفین های پهلوگیری علاوه بر بارهای ناشی از فعالیت تجهیزات خود و بارهای ناشی از پهلوگیری کشتی و مهاربندی، در معرض بارهای محیطی، مثل نیروی امواج و نیروی جریان های دریایی قرار دارند. نیروی ناشی از موج، زمانی که هم زمان با نیروی ناشی از پهلوگیری کشتی و یا نیروی کششی ناشی از مهاربندی باشد، اهمیت پیدا می کند. در این تحقیق اعضای یکی از دلفین های پهلوگیری موجود در خلیج فارس به عنوان نمونه، تحت اثر نیروی امواج، در قالب تحلیل قابلیت اطمینان مورد بررسی قرار می گیرد، تا با ارائه ی شاخص اعتماد، معیاری برای سنجش عملکرد آن ارائه شود. برای این منظور پس از تبیین روابط مربوط به توزیع احتمالاتی نیروی کششی و اینرسی معادله ی موریسون، با استفاده از طیف موج جانسواپ و همچنین مدل سازی خاک به وسیله‌ی عمق گیرداری، مدل المان محدودی از سازه ی مورد نظر در نرم افزار ANSYS برای انجام تحلیل احتمالاتی ساخته می شود. سپس سازه به وسیله چهار ترکیب بار، تشکیل شده از بار محیطی، بار زنده، بار مرده ی اعضای سازه، پهلوگیری کشتی ،تعلیق شناور و مهاربندی بارگذاری شده و با انجام آنالیز استاتیکی و روش شبیه سازی لاتین هیپرکوب تحلیل می شود و پاسخ سازه برای تنش محوری، تنش خمشی و تنش برشی استخراج می شود. در مرحله ی بعد با استفاده از روش مرتبه ی اول قابلیت اطمینان، شاخص اعتماد پذیری برای هر جز سازه ای محاسبه می شود. در انتها به وسیله ی نظریه قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای، شاخص اعتمادپذیری برای هریک از چهار حالت بارگذاری محاسبه می شود.

فهرست مطالب ت 
فهرست جداول خ 
فهرست شکل ها د 
فهرست نماد ها ز 
چکیده فارسی س 
چکیده انگلیسی ش 
فصل اول: کلیات 
1-1 مقدمه 2 
1-2 معرفی موضوع ضرورت و انگیزه ی تحقیق 2 
1-3 خلاصه روش انجام تحقیق 3 
1-4 فصل بندی گزارش پایان نامه 4 
فصل دوم: مروری بر مفاهیم و سوابق مطالعاتی 
2-1 مقدمه 6 
2-2 قابلیت اطمینان 6 
2-2-1تعریف قابلیت اطمینان 6 
2-2-2روش های برآورد قابلیت اطمینان 7 
2-3 تاریخچه ی تحلیل قابلیت اطمینان سازه ای 8 
2-4 خلاصه و جمع بندی 10 
فصل سوم: تحلیل قابلیت اطمینان سازه ای و توزیع احتمالاتی نیروی موج 
3-1 مقدمه 12 
3-2 مفاهیم بنیادی 12 
3-2-1 فضای نمونه گیری و رویداد 12 
3-2-2 اصول احتمالات 12 
3-2-3 متغیرهای تصادفی 13 
3-2-4 توابع پایه ای 13 
3-2-5 پارامترهای متغیر تصادفی 14 
3-3 متغیرهای تصادفی رایج 15 
3-3-1 متغیرهای تصادفی یکنواخت 15 
3-3-2 متغیرهای تصادفی نرمال 16 
3-4 روش های شبیه سازی برای حل مسائل قابلیت اعتماد 16 
3-5 نیروی امواج و نحوه ی اعمال آن 19 
3-6 تئوری امواج تصادفی 21 
3-6-1 مفهوم تئوری امواج تصادفی 21 
3-6-2 توزیع سری زمانی امواج 22 
3-6-2-1 روش گذر از صفر 22 
3-6-2-2 روش سری فوریه 22 
3-7 روابط طیفی امواج 24 
3-7-1 طیف انرژی امواج 24 
3-7-1-1 طیف انرژی پیرسون-موسکوویچ 24 
3-7-1-2 طیف انرژی جان سواپ 25 
3-8 محاسبه نیروی امواج 27 
3-8-1 نیروی هیدرولیکی ناشی از موج بر بدنه ی ثابت 27 
3-8-2 نیروی هیدرودینامیکی ناشی از موج بر بدنه ی متحرک 28 
3-8-3 محدودیت های معادله ی موریسون 29 
3-9 پارامترهای توزیع احتمالاتی نیروی ناشی از امواج 29 

3-10 تابع توزیع احتمالاتی نیروی کشش و لختی امواج 30 
3-10-1 تابع توزیع احتمالاتی نیروی کشش 31 
3-10-2 تابع توزیع احتمالاتی نیروی اینرسی 31 
3-11 محاسبه ی توزیع احتمالاتی نیروی موج در منطقه 32 
3-12 تحلیل قابلیت اطمینان سازه ای 35 
3-12-1 تعریف شکست 35 
3-12-2 حالات حدی تحلیل قابلیت اعتماد سازه ای 35 
3-12-2-1 حد مرزی نهایی 35 
3-12-2-2 حد مرزی سرویس 36 
3-12-2-3 حد مرزی خستگی 37 
3-12-3 تابع حد مرزی 37 
3-12-4 محاسبه ی احتمال شکست 39 
3-12-5 شاخص اطمینان 40 
3-13 پارامتر مقاومت 41 
3-13-1 روابط مربوط به محاسبه ی شاخص مقاومت المان های سازه ای 43 
3-14 قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای 44 
3-14-1 تعیین احتمال خرابی سیستم های سری( مدل ضعیفترین اتصال) 47 
3-14-2 تعیین احتمال خرابی سیستم های موازی( مدل ایمن-زوال) 48 
3-14-3 تعیین احتمال خرابی سیستم های سری( مدل ضعیفترین اتصال) 50 
فصل چهارم: مشخصات دلفین پهلوگیری و شرایط محیطی 
4-1 مقدمه 52 
4-1-1 موقعیت پروژه 52 
4-1-2 مشخصات فنی پروژه 53 

4-1-3 تجهیزات اسکله ساروج 54 
4-2 دلفین بررسی شده در این تحقیق 57 
4-2-1 مشخصات مصالح استفاده شده در دلفین میانی 59 
4-2-1-1 مشخصات بتن 59 
4-2-1-2 مشخصات فولاد 59 
4-2-2 میزان رشد گیاهان دریایی 59 
4-2-3 مشخصات بارهای محیطی 60 
4-2-4 بیشترین و کم ترین میزان تراز سطح آب 61 
4-2-5 مشخصات ژئوتکنیکی 62 
4-2-6 مشخصات کشتی طرح 62 
4-2-6-1 ابعاد کشتی طرح 62 
4-2-7 نیروی ناشی از پهلوگیری کشتی 63 
4-2-8 سیستم مهاربندی 64 
4-2-9 تعلیق شناور بر روی فندر 64 
4-3 ترکیب بارها 64 
فصل پنجم: مدل سازی نرم افزاری و محاسبه ی طول گیرداری 
5-1مقدمه …………… 67 
5-2 مقدمه ای بر نرم افزار ANSYS 67 
5-2-1 مدل سازی اجزا محدود در نرم افزار ANSYS 68 
5-2-2 مدل سازی دلفین در نرم افزار ANSYS 69 
5-3 مدل سازی ویژگی های ژئوتکنیکی 70 
5-3-1 مدل سازی خاک و فرضیات در نظر گرفته شده 70 
5-3-1-1 مدل سازی خاک با روش فنر خطی برای خاک 70 

5-3-1-2 مدل سازی با روش فنرهای غیر خطی P-Y 71 
5-3-1-3 مدل سازی با روش عمق گیرداری 71 
5-4 مقدمه ای بر نرم افزار SACS 73 
5-4-1 مقدمه ای بر تحلیل اندرکنش شمع و خاک در نرم افزار SACS 74 
5-4-2 مدول تحلیل شمع تک در نرم افزار SACS 75 
5-5 محاسبه ی طول گیرداری شمع های دلفین 76 
فصل ششم: محاسبه ی شاخص اطمینان سازه ای 
6-1 مقدمه 80 
6-2 آنالیز قابلیت اعتمادپذیری دلفین پهلوگیری 80 
6-3 موقعیت اعضای سازه ای و نام گذاری آن ها 82 
6-4 نتایج تحلیل احتمالاتی در نرم افزار ANSYS 84 
6-4-1 شبیه سازی نیروی موج 84 
6-4-2 نتایج تحلیل احتمالاتی دلفین 85 
6-5 محاسبه ی ضریب اعتماد پذیری سازه ای 90 
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادها 
7-1 نتیجه گیری 96 
7-2 پیشنهاد برای کارهای آتی 96 
منابع 98 

 

توسعه روش عناصر محدود تصادفی طیفی در آنالیز قابلیت اعتماد سازه ها

چکیده

امروزه بطور گسترده مشخص شده که روش های محاسباتی امکان آنالیز و طراحی سیستم‌های مهندسی را با مقیاس بزرگ فراهم می‌کنند. از طرفی تاثیر قابل توجه عدم قطعیت-های ذاتی در رفتار سیستم ها باعث شده که توجه جامعه مهندسی به سمت استفاده هر چه بیشتر از روش‌های قابلیت اعتماد در آنالیز سیستم‌ها، سوق پیداکند. در این تحقیق ابتدا به ارائه‌ی یکی از روش‌های محاسباتی به نام روش اجزای محدود تصادفی طیفی(SSFEM) پرداخته و به دنبال آن با برطرف نمودن نقاط ضعف روش مذکورکه شامل محدودیت در اندازه‌ی سیستم و شعاع طیفی ماتریس سختی کل می‌باشد، روش توسعه-یافته که حالت کلی‌تری از روش اجزای محدود تصادفی طیفی یا به عبارت دیگر اصلاح شده این روش است، معرفی می‌گردد. سپس نشان داده می‌شود که به هنگام آنالیز هر نوع سیستم سازه‌ای با استفاده از روش اجزای محدود تصادفی طیفی توسعه یافته (DSSFEM) در حالت استاتیکی و تحت عدم قطعیت پارامترهای مربوط به جنس سیستم از قبیل مدول یانگ و همچنین عدم قطعیت ناشی از هندسه‌ی سیستم از قبیل ضخامت، می‌توان بدون تشکیل ماتریس حجیم نهایی، صرفا با برابر قرار دادن ترم‌های مشابه در چندجمله‌ای‌های Chaos و پاسخ محاسبه شده با استفاده از بسط نیومان، در مدت زمان بسیار کمتر در مقایسه با روش اصلی، بردارهای ضرایب مجهول ضرب شده در چندجمله‌ای‌های Chaos را تعیین نمود. همچنین به منظور برطرف نمودن عدم قابلیت SSFEM در مسائل با شعاع طیفی بالاتر از یک، با بکارگیری حالت کلی شده‌ی بسط نیومان، سه مدل برای تحلیل سیستم‌هایی نظیر قاب، تیر و ورق تحت عدم قطعیت مصالح ، هندسه و بارگذاری سیستم حتی با ضریب تغییرات زیاد، ارائه می‌گردد که به خوبی می‌تواند نقص‌ این روش را برطرف‌ نماید. در نهایت به منظور اطمینان از مدل‌های ارائه شده، چندین مثال از قاب و تیر تحلیل و سپس نتایج آنها با روش‌های دیگر از جمله شبیه-ساز مونته‌کارلو مورد مقایسه قرار می‌گیرد.

 

ارائه روش سریع خود انطباق هوشمند مبتنی بر تحلیل حساسیت در بهینه سازی بر اساس قابلیت اعتماد سازه ها

چکیده

تحلیل حساسیت و درون‌یابی توسط منحنی‌های اسپیلاین درجه سه به‌ عنوان دو ابزار بسیار موثر مورد استفاده قرار خواهند‌گرفت؛•تحلیل حساسیت در روش‌های پیشنهادی بهینه‌سازی نه بصورت تحلیلی که نیاز به محاسبات پیچیده و تسلط زیاد به رابطه‌بندی‌های ریاضی دارد، بلکه بصورت کاملاً عددی و قابل فهم و ساده با استفاده از روابط تفاضل محدود صورت می‌گیرد. در این روش‌ها از مفهوم جدید حساسیت میزان نسبت به تخطی قیود متغیرهای طراحی مسئله استفاده خواهد شد که سبب مشخص شدن متغیرهای طراحی حساس در هر تکرار از فرآیند، و نهایتاً افزایش سرعت کل فرآیند و کاهش تعداد آنالیزهای سازه‌ای می‌گردد؛•در تکنیک ابداعی اول RBDO از یک نوع تحلیل حساسیت ابداعی تحت عنوان “تحلیل حساسیت احتمالاتی” (PSA) برپایه نمونه‌گیری و یک تکنیک نوین جهت انتقال تابع چگالی احتمال متغیرهای تصادفی یا به اصطلاح تعریف شبه-تابع چگالی احتمال استفاده می‌شود. در این تکنیک RBDO، بمنظور انجام تحلیل حساسیت احتمالاتی، از روش تفاضل محدود بهره گرفته شده‌است؛•در تکنیک ابداعی دوم RBDO، از مفهوم ضرایب اطمینان طراحی جهت یافتن سازه بهینه‌ای با مقدار احتمال خرابی هدف استفاده شده‌است؛•در هر دو تکنیک‌ ابداعی RBDO، از روش نمونه‌گیری مونت-کارلو جهت محاسبه احتمال خرابی استفاده می‌شود؛•در تمامی روش‌ها و تکنیک‌های ارائه شده در این رساله هدف اصلی حل مسائل مطرح در زمینه مهندسی عمران است. بدین منظور روش‌های پیشنهادی اکثراً در حل مسائل با تعداد متغیرهای متوسط و به‌نسبه زیاد بکار‌گرفته شده‌اند.

 

کاربرد تئوری قابلیت اعتماد در بررسی وضعیت سازه‌های بتن مسلح تحت اثر خوردگی

چکیده

ارزیابی شرایط موجود و اثرات اضمحلال در پلهای بتن مسلح تصمیمات مدیریتی از قبیل بازرسی نگهداری و تعمیر را قویا تحت تاثیر قرار می دهد به علت عوامل متعدد عدم قطعیت در مدلهای اضمحلال، یک رویکرد احتمالاتی برا ی این امر مناسب می باشدآنالیز قابلیت اعتماد شامل اطلاعات احتمالاتی از تمام متغیر های مربوط به بار و مقاومت معیاری فراهم می آورد که توسط آن می توان ایمنی، کار آمدی هزینه، و بقیه ملاحظات مدیریتی را تعیین یا مقایسه کرد علاوه بر این یک سیستم پایش سلامت می تواند به طور موثری برای کاهش عدم قطعیت ها استفاده شود که از طریق آن اطلاعات مربوط به عملکرد سازه ای می تواند در مدیریت پلها دخیل شود هدف این تحقیق ارائه یک مدل احتمالاتی قابلیت اعتماد سازه برای محاسبه احتمال انهدام سازه است این مدل شامل یک روش برای بروز رسانی عملکرد پلهای بتنی در معرض اضمحلال می باشد این هدف توسط یک مدل قابلیت اعتماد محاسباتی و شبیه سازی مونت کارلو انجام شده است یک مثال ساده تاثیراتی که این روش در قابلیت اعتماد وابسته به زمان سازه دارد بیان می کند و فواید استفاده از سیستم پایش سلامت در مدیریت پلهای در معرض اضمحلال را روشن می سازد

فهرست مطالب 

عنوان صفحه 

فصل اول: طرح تحقیق 
1-1- مقدمه 2 
1-2-عنوان تحقیق 3 
1-3- بیان مساله 3 
1-4 اهداف تحقیق 4 

فصل دوم : مروری بر ادبیات موضوع 
2-1- مقدمه 5 
2-2- سیستم مدیریت پل 7 2-2-1-مدیریت پل بر اساس قابلیت اعتماد9 2-3- اضمحلال سازه های بتنی 11 
2-3-1- خوردگی فولاد در بتن 11 
2-3-2- اضمحلال ایجاد شده توسط کلر 14 
2-3-2-1- مکانیسم ورود یون 15 
2-3-2-2- خوردگی ناشی از کلر 16 
2-3-2-2- خوردگی ناشی از کربناتاسیون16 
2-3-3- آسیب های خوردگی 17 
2-4- مدلهای اضمحلال 17 
2-4-1- مدلهای آغاز خوردگی 18 
2-4-2- مدلهای انتشار خوردگی24 
2-4-2-1- مدلهای موجود پیش بینی کننده سرعت خوردگی25 2-4-2-1- 1 نقدی برمدلهای موجود پیش بینی کننده سرعت خوردگی28 
2-4-3- مدلهای با قابلیت تغییر پذیری مکانی 29 2-5 تجهیزات پایش 30 
2-5-1- تجهیزات مربوط به مرحله آغاز خوردگی 30 
2-5-1-1- اندازه گیری یون کلر 31 
2-5-1-2 سنسور های خطر خوردگی 32 
2-5-1-3- روش اندازه گیری رسانایی 32 
2-5-2- تجهیزات مربوط به مرحله انتشار خوردگی 33 
فهرست مطالب 

عنوان صفحه 

2-5-2-1- اندازه گری پتانسیل نیم پیل 33 
2-5-2-1- اندازه گیری جریان خوردگی 35 
2-6- خلاصه و نتیجه گیری 37 

فصل سوم : ایمنی سازه ای و قابلیت اعتماد 
3-1 مقدمه 39 
3-2 تقسیم بندی عدم قطعیت های تصادفی 40 
3-2-1- عدم قطعیت ذاتی 40 
3-2-2- عدم قطعیت عارضی 40 
3-2-2-1- عدم قطعیتهای آماری40 
3-2-2-2- عدم قطعیت مدلسازی 41 
3-3- مدلسازی عدم قطعیت 41 
3-4- ممان های یک توزیع 41 
3-4-1- ممان اول (میانگین) 42 
3-4-2- ممان دوم (واریانس) 42 
3-5- آمار بیزین 43 
3-6- آمار مقادیر نهایی 44 
3-7- آنالیز قابلیت اعتماد سازه45 
3-8- روش شبیه سازی مونت کارلو 50 
3-8-1-روش Latin hypercube sampling 51 
3-9- خلاصه و نتیجه گیری 52 
فصل چهارم : کاربرد آنالیز قابلیت اعتماد در سازه های بتن مسلح 
4-1 مقدمه54 
4-2 مدل اضمحلال بر اساس عملکرد55 
4-3- طبقه بندی حالات حدی 56 
4-3-1- حالت حدی دوام 56 
4-3-2- حالت حدی سرویس پذیری 58 
4-3-1- حالت حدی نهایی 58 
فهرست مطالب 

عنوان صفحه 

4-4- مدلسازی احتمالاتی متغبر های تصادفی 59 
4-4-1 متغیر های اضمحلال59 
4-4-1- 1- غلظت کلر سطحی60 
4-4-1-2- ضریب انتشار 60 
4-4-1-3- غلظت کلر بحرانی 61 
4-4-1-2- عدم قطعیت مدلسازی 61 
4-4-2- متغیر های مربوط به خصوصیات بتن 62 
4-4-2-1- کاور بتن 62 
4-4-2-2- مقاومت فشاری مشخصه بتن 62 
4-4-2-3- مقاومت تسلیم فولاد 62 
4-4-3- متغیرهای مربوط به بارگذاری 63 
4-5- بررسی داده های ورودی 64 
4-5-1- مرز بالایی برای پیش بینی زمان آغاز خوردگی 64 
4-6- تعیین حجم نمونه 66 
4-7- مدل بروز رسانی برای اضمحلال ناشی از کلر 67 
4-8- محاسبات قابلیت اعتماد 69 
4-9-تایید و صحه گذاری نتایج 73 
4-10-مثال 73 
4-10-1-نتایج 74 
4-11-آنالیز حساسیت 84 
4-12-خلاصه و نتیجه گیری 88 

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات 
5-1- مقدمه 90 
5-2- نتایج 91 
5-3- پیشنهادات 92 

مقالات ارائه شده 94 
منابع و مراجع 95 

 

بررسی قابلیت اعتماد به سازه‌های طراحی شده بر اساس آیین‌نامه زلزله ایران در قالب منحنی‌های شکنندگی فروریزش

چکیده

در طراحی سازه ها همواره بحث ایمنی یکی از اهداف اصلی آن بوده است به عبارتی مبانی طراحی لرزه ای یک آیین نامه مورد نظر تا چه حد می تواند عدم قطعیت های لازم را لحاظ کند و قابلیت اطمینان 1 سازه مورد نظر را داشته باشددر ایران اما ویرایش چهارم آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، استاندارد 2800 با رویکردی جدید نسبت به ویرایش سوم آن ارائه شده است میزان قابلیت اطمینان به یک سازه سال هاست که مورد بحث و بررسی می باشد، در این پژوهش سعی بر آن شده است تا با استفاده از منحنی های شکنندگی فروریزش 2 به بررسی قابلیت اعتماد سازه ها با استفاده از آیین نامه 2800 ویرایش چهارم پرداخته شود تا بتوان درصد اعتماد به سازه ها را در سال های آینده نیز مورد بررسی قرار داد

فصل اول(کلیات)1 
1-1- مقدمه 2 
1-2- اهداف پژوهش 4 
1-3- فرضیه ها و پرسش های پژوهش 5 
1-4- روش اجرای پژوهش 7 
1-5- تئوری قابلیت اطمینان 8 
1-6- منحنی های آسیب پذیری، حالت حدی فروریزش سازه 10 
1-7- روش تحلیل دینامیکی فزاینده(IDA) 11 
1-8- مفاهیم پایه در روش IDA 11 
1-9- پارامتر مقیاس(SF:Scale Factor) 12 
1-10- شاخص شدت یکنوای مقیاس شده زمین مربوط به یک شتابنگاشت اصلاح شده 13 
1-11- شاخص خسارت(DM) 14 
1-12- نتیجه گیری و پیشنهادات 14 
فصل دوم 15 
2-1- مقدمه 16 
2-2- مطالعه منحنی IDA مربوط به رکورد 18 
2-2-1 Single Record IDA Study: 18 
2-2-2 یک منحنی IDA : 19 
2-3- بررسی یک منحنیIDA 19 
2-4- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنی های IDA یگانه 24 
2-5- منحنی های IDA مربوط به یک سری شتابنگاشت و میانگین IDA 29 
2-5-1 یک منحنی IDA چند گانه 29 
2-6- منحنی IDA بر حسب فاکتورR 30 
2-7- مقایسه منحنی IDA و SPO 31 
2-8- الگوریتم IDA 34 
2-9- مبانی پایه محاسبه عملکرد لرزه ای سازه 35 
2-9-1 مفاهیم پایه 36 
فصل سوم 46 
3-1- مقدمه 47 
3-2- آیین نامه طراحی لرزه ای سازه ها بر مبنای روش عملکردی 48 
3-3- نگرش جدید در آیین نامه عملکردی 50 
3-4- روش مرکز تحقیقاتی مهندسی زلزله پسفیک (PEER) 52 
3-5- پارامترشدت لرزه ای (IM) 53 
3-6- پارامتر نیاز مهندسی سازه (EDP) 55 
3-7- پارامتر اندازه آسیب (DM) 55 
3-8- پارامتر متغیر تصمیم گیری(DV) 55 
3-9- منحنی های آسیب پذیری، حالت حدی فروریزش سازه 57 
3-10- تعیین منحنی شکنندگی فروریزش سازه ها در قالب تحلیل دینامیکی افزایشی 60 
3-11- ادبیات فنی در زمینه دخیل نمودن منابع عدم قطعیت در منحنی شکنندگی: 66 
3-11-1 روش مرتبه اول، ممان دوم 67 
3-11-2 روش تخمین میانگین 69 
3-11-3 روش بازه اطمینان 70 
فصل چهارم 75 
4-1- مقدمه: 76 
4-2 مشخصات کلی ساختمان ها: 76 
4-3- طراحی لرزه ای ساختمان ها بر مبنای ویرایش چهارم استاندارد 2800 80 
4-4- مدل سازی ساختمان ها در برنامه OpenSees : 83 
4-4-1 مقدمه: 83 
4-4-2- باز بینی مدل پلاستیسیته متمرکز: 83 
4-4-3- فنرهای چرخشی: 85 
4-4-4- ستون های مجازی و اتصالات قاب: 85 
4-4-5- قیدها و جرم ها: 85 
4-4-6- بارگذاری: 86 
4-4-7- اصلاحات سختی به المان های الاستیک قاب: 86 
4-4-8- میرایی و دستور ریلی: 87 
4-4-9- اصلاحات ضریب میرایی متناسب با سختی: 88 
4-4-10- آنالیز دینامیکی: 89 
4-5- خروجی تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA): 89 
4-6- معرفی مشخصات شتاب نگاشت ها: 93 
4-7- محاسبه قابلیت اطمینان لرزه ای: 95 
4-7-1- منحنی خطر: 95 
4-7-2- طیف طراحی: 96 
4-7-3- محاسبه شیب منحنی خط( k ): 97 
4-7-4- محاسبه تقاضای سازه ای : 98 
4-8-مقایسه احتمال قابلیت اطمینان برای سازه های مختلف: 100 
4-5 نتیجه گیری : 104 
فصل پنجم 106 
5-1-نتیجه گیری: 107 
5-2- پیشنهادات: 108 
منابع: 109 


 

تحلیل قابلیت اعتماد برخورد کشتی به پایه‌ی پل دریایی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه

چکیده

در طراحی و ارزیابی سازه‌ی پل های واقع بر روی آبراهه های قابل کشتیرانی، بارهای وارده به این سازه ها در طی رویدادهای بالقوه‌ی برخورد کشتی(بارج) و پایه‌ی پل باید به طور دقیق و محتاطانه در نظر گرفته شوند. بنابراین برای بررسی همه جانبه‌ی این رویدادها، نیاز به انجام تحلیل هایی هم با مشخصات بارگذاری استاتیکی و هم دینامیکی می باشد. در این پژوهش به عنوان مطالعه‌ی موردی، به مطالعه‌ی پل St.George Island Causeway (قدیمی) واقع در روی خلیج Apalachicola در ایالت فلوریدا در آمریکا پرداخته می شود. هدف از این پژوهش، هم انجام تحلیل های استاتیکی معادل مطابق با مقررات آیین نامه‌ی AASHTO ‌در تعیین نیروهای برخورد و عمق تغییرشکل های رویداده در کشتی(بارج) بوده و هم انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی برای شبیه سازی های المان محدود از مولفه های پایه‌ی پل مورد برخورد و کشتی(بارج) برخورد کننده به منظور مطالعه‌ی فاکتورها و اثرات بارز دینامیکی تشکیل یافته در طی رویداد های برخورد می باشد. تکنیک های به کارگرفته شده برای تحلیل المان محدود دینامیکی غیرخطی از رویداد برخورد در این پژوهش عبارتند از: تکنیک با دقت و ریزی بالای (High Resolution) با استفاده از نرم افزارLS-DYNA و تکنیک با دقت و ریزی متوسط (Medium Resolution) با استفاده از نرم افزارFB-MultiPier ‌. در این پژوهش، مدل های تک پایه ای و چند پایه ای (سه پایه ای – دو دهانه) از پایه های کانال اصلی گذرگاهی پل St.George Island Causeway (قدیمی) توسط هر یک از استانداردهای LS-DYNA و FB-MultiPier ایجاد می شوند که در این محل، پل به طور متقارن دارای 22 پایه‌ی 21 دهانه ای می باشد و با انجام سناریوهای مختلف شبیه سازی از رویداد برخورد بر روی پایه‌ی مورد نظر، با در نظرگیری متغیرهای سرعت و زاویه‌ی برخورد، وزن بارج و همچنین موقعیت محل برخورد بارج روی پایه‌ی پل ، نتایج مربوط به تغییرمکان و نیروهای سازه ای پایه‌ی پل و اندرکنش خاک و سازه‌ی بدست آمده از دو نرم افزار بیان شده، به منظور بررسی اثرات هریک از این پارامتر های متغیر در رویداد برخورد تفسیر شده و برای تصدیق و اطمینان از درستی روند شبیه سازی ها در معرض قیاس با یکدیگر قرار می گیرند. در نهایت با استفاده از این نتایج، به ارزیابی قابلیت اعتماد سازه‌ی پایه‌ی پل مورد برخورد با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو پرداخته می شود که دستور برنامه‌ی انجام آن برای حالات حدی تعیین شده در سناریوهای مختلف رویداد برخورد با استفاده از ابزار ریاضیاتی نرم افزار MATLAB (2011) نوشته شده و احتمال خرابی (Pf) و شاخص قابلیت اعتماد (β) با توجه به توابع توریع احتمال در نظر گرفته شده برای متغیرهای تصادفی مورد نظر، محاسبه می شوند.

چکیده یک 
مقدمه 1 
فصل1 ¬ پیشینه¬ی تحقیقاتی و آزمایشات تجربی انجام شده 6 
1-1 خلاصه¬ای از مهمترین مطالعات برخورد کشتی انجام شده در مقیاس آزمایشگاهی 6 
1-1-1 مطالعه¬ی Minorsky 6 
1-1-2 مطالعه¬ی Woisin 7 
1-1-3 مطالعه¬ی Meier Dornberg 9 
1-2 خلاصه¬ای از مهم ترین آزمایشات برخورد کشتی انجام شده در مقیاس واقعی 14 
فصل2 تشریح و مدلسازی المان محدود از بارج Jumbo hopper¬، سازه و زیرسازه¬ی پایه¬های پل مورد مطالعه¬ی St. George Island Causeway 23 
2-1 تشریح پل مورد مطالعه¬ی St. George Island Causeway 23 
2-1-1 تشریح موقعیت ساختگاه 23 
2-1-2 شرح اجمالی از پایه های مورد مطالعه 27 
2-1-3 شرح ¬اجمالی از روسازه¬ی پل 33 
2-2 تشریح بارج (کشتی)¬Jumbo hopper در مطالعه¬ی موردی 35 
2-2-1 انتخاب و معرفی بارج مورد مطالعه برای رویداد برخورد با پایه 35 
2-2-2 ایجاد مدل المان محدود از بارج Jumbo hopper 37 
2-2-2-1 شرح سازه¬ای بارج Jumbo hopper 37 
2-2-2-2 مشخصات کلی مدل و ملاحظات 39 
2-2-2-2-1 ناحیه ی برخورد بارج (Zone 1) 41 
2-2-2-2-1-1 هندسه و شرایط مرزبندی 41 
2-2-2-2-1-2 مشخصات مصالح 43 
2-2-2-2-2 بخش مدلسازی شده به صورت قابی از قوس دماغه¬ی بارج (Zone 2) 44 
2-2-2-2-2-1 ملاحظات هندسی و مرزی 44 
2-2-2-2-2-2 مشخصات مصالح 47 
2-2-2-2-3 بخش عقبه¬ی بارج (Zone 3) 47 
2-2-2-2-3-1 مشخصات مصالح 48 
2-2-2-2-3-2 تعیین وزن بارج (چگالی جرمی در مدل المان محدود) 49 
2-2-2-2-3-3 روند محاسبه¬ی جرم افزوده (Added Mass) 50 
2-2-2-2-3-4 مدلسازی شناوری و نیروی جاذبه (گرانش) درZone 3 51 
2-2-2-2-3-5 تنظیم و برقراری هندسی فنرهای شناوری 51 
2-2-2-2-3-6 تعیین تعادل برای فنرهای شناوری 52 
2-3 ایجاد مدلهای المان محدود برای پایه های پل St. George Island Causeway 54 
2-3-1 استانداردها و کدهای مورد استفاده برای مدلسازی و تحلیل مدلهای المان محدود 54 
2-3-2 شرح پایه ها در موقعیت محل گذرگاهی کانال (Causeway) 54 
2-3-3 مشخصات کلی و ملاحظات 55 
2-3-4 مدل المان محدود پایه¬ی 1 در LS-DYNA 56 
2-3-4-1 ملاحظات هندسی 56 
2-3-4-2 مشخصات مصالح 58 
2-3-5 مدل المان محدود پایه¬ی 3 در LS-DYNA 59 
2-3-5-1 ملاحظات هندسی 59 
2-3-5-2 مشخصات مصالح 62 
2-3-6 مدل المان محدود پایه ها در FB-MultiPier 62 
2-3-6-1 مدل مصالح پایه های 1 و 3 در FB-MultiPier 62 
2-3-6-2 مدل پایه¬ی 1 در FB-MultiPier 65 
2-3-6-3 مدل پایه¬ی 3 در FB-MultiPier 66 
2-4 ایجاد مدلهای المان محدود ازسیستم های چند پایه ای (سه پایه ای دو دهانه) از پل St. George Island Causeway 68 
2-4-1 سیستم چند پایه ای (سه پایه ای دو دهانه) در LS-DYNA 68 
2-4-2 مدل روسازه (Superstructure) در LS-DYNA 69 
2-4-3 سیستم چند پایه ای (سه پایه ای دو دهانه) در FB-MultiPier 70 
2-5 مدل اندرکنش خاک – سازه در LS-DYNAو FB-MultiPier 73 
2-5-1 تنظیم موقعیت فنرهای معادل خاک 74 
2-5-2 مدل اندرکنش خاک – شمع برای پایه¬ی 1 در LS-DYNA 76 
2-5-2-1 مقاومت جانبی خاک 76 
2-5-2-2 مقاومت محوری اصطکاک جداره¬¬ی شمع – خاک در امتداد طول شمع ها 85 
2-5-2-3 مدلسازی اندرکنش میان خاک و کلاهک شمع + پوشش بتنی روی شمع ها (Cap + Seal) برای پایه ی 1 در LS-DYNA 85 
2-5-2-3-1 مقاومت Passive + Active روی کلاهک شمع + پوشش بتنی روی شمع ها (Cap + Seal) 85 
2-5-2-3-2 مقاومت اصطکاک جداره ی کلاهک شمع + پوشش بتنی روی شمع ها (Cap + Seal) 87 
2-5-2-3-3 تأثیر ضرایب گروهی منحنی p-y برای گروه شمع های پایه¬ی 1 87 
2-5-2-3-4 میرایی 88 
2-5-3 مدل اندرکنش خاک – شمع برای پایه¬ی 3 در LS-DYNA 90 
2-5-3-1 میرایی 91 
2-5-4 شرایط خاک در محل پایه های 1 و3 91 
2-6 تعیین شرایط برخورد بارج روی پایه¬ی پل با استفاده از شبیه سازی های المان محدود در LS-DYNA 94 
2-6-1 شبیه سازی برخوردهای بارج با استفاده از مدلهای ادغام شده¬ی بارج و پایه 94 
2-6-2 تعریف تماس برخوردی برای تعیین و ثبت تاریخچه¬ی نیروی برخورد 95 
2-6-3 تنظیم موقعیت مدلهای بارج و پایه 95 
فصل3 نتایج نیرو، انرژی و تنش های حاصل از رویداد برخورد و پاسخ پایه 96 
3-1 نتایج نیروی برخورد بارج¬–¬پایه حاصل از تحلیل های شبیه سازی المان محدود دینامیکی غیرخطی توسط LS-DYNA 96 
3-1-1 مقادیر متغیرها و پارامترهای شبیه سازی های انجام شده 96 
3-1-2 نتایج نیروی برخورد برای شبیه سازی رویداد برخورد بارج با پایه¬ی 1 منفرد 97 
3-1-3 نتایج نیروی برخورد برای شبیه سازی رویداد برخورد بارج با پایه¬ی 3 منفرد 106 
3-2 نتایج انرژی سیستم بارج – پایه حاصل از شبیه سازی های برخورد در LS-DYNA 114 
3-2-1 نتایج انرژی برای سیستم بارج – پایه¬ی 1 منفرد 115 
3-2-2 نتایج انرژی برای سیستم بارج – پایه¬ی 3 منفرد 118 
3-3 نتایج منحنی های عمق تغییرشکل (لهیدگی) (Crushing Depth) قوس دماغه ی بارج بدست آمده از تحلیل شبیه سازی های دینامیکی LS-DYNA 121 
3-3-1 نتایج عمق تغییرشکل برای سیستم بارج – پایه¬ی 1 منفرد 122 
3-3-1-2 مقایسه¬ی پیک نیروهای برخورد و پیک عمق تغییرشکل بین نتایج شبیه سازی المان محدود دینامیکی و نتایج حاصل از تحلیل برخورد کشتی تحت بارگذاری مقررات AASHTO برای رویداد برخورد بارج – پایه¬ی 1 127
3-3-1-2-1 حالت بارگذاری کامل ظرفیت بارج 127 
3-3-1-2-2 حالت نصف ظرفیت بارگذاری بارج 128 
3-3-2 نتایج عمق تغییرشکل برای سیستم بارج – پایه¬ی 3 منفرد 128 
3-4 نتایج پاسخ تغییرمکانی پایه¬ی پل به بار برخورد بارج 132 
3-4-1 نتایج پاسخ تغییرمکانی سازه ی پایه¬ی 1 به بار برخورد 132 
3-4-2 نتایج پاسخ تغییرمکانی سازه¬ی پایه¬ی 3 به بار برخورد 139 
3-5 نتایج نیروهای مقاومتی فعال در طی رویداد برخورد بارج – پایه 144 
3-5-1 منابع نیروهای مقاومتی فعال در طی رویداد برخورد بارج به پایه¬ی 1 منفرد 144 
3-5-2 منابع نیروهای مقاومتی فعال در طی رویداد برخورد بارج به پایه¬ی 3 منفرد 149 
3-5-2-1 نمایش نتایج 150 
3-5-2-2 تفسیر نتایج و مقایسه¬ی انجام شده برای پایه¬ی 3 و مقایسه ی آن با نتایج بدست آمده برای پایه¬ی 1 151 
3-6 نتایج نیروها و تنش های سازه¬ی پایه¬ی پل در طی رویداد برخورد (دینامیکی) 153 
3-6-1 مفاهیم نتایج استخراج شده از تحلیل های انجام شده توسط نرم افزار LS-DYNA و FB-MultiPier 153 
3-6-1-1 تنش های محوری و برشی 153 
3-6-1-2 تنش موثر فون میزس (VON MISES) 153 
3-6-1-3 تنش برشی ماکزیمم 155 
3-6-2 نمایش تنایج تنش ها برای پایه¬ی 1 منفرد 156 
3-6-3 نمایش تنایج تنش ها برای پایه¬ی 3 منفرد 159 
3-6-4 مقایسه ی نتایج تنش های سازه ای برای تک پایه های 1و 3 (بدون حضور روسازه) بدست آمده از LS-DYNA 161 
فصل4 صحت سنجی نتایج نیروهای برخورد بارج – پایه و پاسخ تغییرمکانی پایه 162 
4-1 صحت سنجی نتایج نیروی برخورد بارج به پایه¬ی پل 162 
4-2 صحت سنجی نتایج پاسخ تغییرمکانی پایه¬ی پل به بار برخورد بارج 168 
فصل5 نتایج اندرکنش بین خاک – شمع و بررسی رفتار خاک حاصل از تحلیل های دینامیکی انجام شده توسط LS-DYNA 172 
5-1 نتایج رفتار اندرکنش خاک – شمع برای رویداد برخورد بارج با پایه¬ی 1 173 
5-1-1 نتایج منحنی های p-y تشکیل یافته برای سیستم اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 1 176 
5-1-2 نتایج منحنی های T-z تشکیل یافته برای سیستم اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 1 185 
5-1-3 تفسیر نتایج 189 
5-2 نمایش منحنی های اندرکنش خاک – شمع در طی رویداد برخورد بارج – پایه¬ی 1 منفرد حاصل از FB-MultiPier 191 
5-2-1 مقایسه ی نتایج بدست آمده از LS-DYNA و FB-MultiPier برای پایه¬ی 1 منفرد 197 
5-3 نتایج رفتار اندرکنش خاک – شمع برای رویداد برخورد بارج با پایه¬ی 3 197 
5-3-1 نتایج منحنی های p-y تشکیل یافته برای سیستم اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 3 199 
5-3-2 نتایج منحنی های T-z تشکیل یافته برای سیستم اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 3 207 
5-3-3 تفسیر نتایج برای سیستم اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 3 و مقایسه¬ی آنها با اندرکنش خاک – شمع پایه¬ی 1 211 
5-4 نمایش منحنی های اندرکنش خاک – شمع در طی رویداد برخورد بارج – پایه¬ی 3 منفرد حاصل از FB-MultiPier 212 
فصل6 انجام شبیه سازی های المان محدود بر روی مدلهای سه پایه ای دو دهانه ای 214 
6-1 نیروهای موجود در رویداد برخورد (دینامیکی) پایه با سیستم سه پایه و درحضور روسازه 214 
6-2 طبقه بندی مکانیزم ها و اثرات تقویت دینامیکی برای حالت حضور روسازه در تحلیل ها 215 
6-3 نتایج پاسخ تغییرمکانی پایه¬ی 1 در طی برخورد بارج با سیستم سه پایه ای (1.1.2) و مقایسه با نتایج برخورد با سیستم تک پایه ای متناظر آن (پایه¬ی 1 منفرد) 218 
6-3-1 نتایج پاسخ تغییرمکانی پایه¬ی 1 در برخورد بارج با سیستم سه پایه ای (1.1.2) 219 
6-4 نتایج تغییرمکانی پایه¬ی 3 در طی برخورد بارج با سیستم سه پایه ای (2.3.4) و مقایسه با نتایج برخورد با سیستم تک پایه ای متناظر آن (پایه¬ی 3) 224 
6-4-1 نتایج پاسخ تغییرمکانی پایه¬ی 3 در طی برخورد بارج با سیستم سه پایه ای (2.3.4) 225 
6-5 نتایج نیروهای سازه اب و تنش های ایجاد شده در پایه¬ی 1 در طی رویداد برخورد (درینامیکی) بارج با سیستم سه پایه ای (1.1.2) و مقایسه با نتایج حالت تک پایه ای متناظر مورد برخورد (پایه¬ی 1 منفرد ) 229 
6-5-1 نتایج تنش برای پایه¬ی 1 در حالات سیستم سه پایه ای و منفرد 229 
6-5-2 نمایش نتایج تنش برای پایه¬ی 3 در حالات سیستم سه پایه ای و منفرد 233 
فصل7 روند تأثیر روسازه¬ی (عرشه¬ی) پل در طی شبیه سازی های المان محدود در تحلیل های استاتیکی و دینامیکی از برخورد بارج به پایه 238 
7-1 پیش بارگذاری ثقلی از طریق انجام یک تحلیل استاتیکی اولیه 238 
7-2 تأثیر حضور روسازه در مکانیزم های مقاومتی سازه در طی تحلیل های استاتیکی و دینامیکی 242 
7-2-1 اثر تقویتی به علت مقاومت اینرسی روسازه در تحلیل های استاتیکی و دینامیکی 243 
7-3 مقایسه¬ی نتایج تحلیل های استاتیکی (آشتو واستاتیکی با بار پیک حاصل از تحلیل دینامیکی) با تحلیل های دینامیکی 246 
7-3-1 نمایش مقایسه¬ی نتایج استاتیکی و دینامیکی برای پایه¬ی 1 منفرد 247 
7-3-2 نمایش مقایسه¬ی نتایج استاتیکی و دینامیکی برای پایه¬ی 3 منفرد 252 
7-3-3 نمایش مقایسه¬ی نتایج استاتیکی و دینامیکی برای سیستم سه پایه ای (1.1.2) 255 
7-3-4 نمایش مقایسه¬ی نتایج استاتیکی و دینامیکی برای سیستم سه پایه ای (2.3.4) 258 
فصل8 تحلیل قابلیت اعتماد رویداد برخورد بارج به پایه¬ی پل 262 
8-1 مکانیزم های گسیختگی سازه ای برای سناریوهای مختلف برخورد بارج – پایه 262 
8-1-1 مکانیزم خرابی ستون پایه در حالت برخورد بارج با ستون پایه 262 
8-1-2 مکانیزم خرابی ستون پایه در حالت برخورد بارج با دیوار برشی 263 
8-1-3 مکانیزم خرابی ستون پایه در حالت برخورد بارج با کلاهک شمع 263 
8-1-4 مکانیزم خرابی شمع ها در حالت برخورد بارج با کلاهک شمع 264 
8-2 ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 1 منفرد (بدون حضور روسازه) 265 
8-2-1 مولفه های عدم قطعیت های مقاومت (Resistance) برای سازه¬ی ستون پایه 266 
8-2-1-1 فرمولاسیون مقاومت برشی ستون 267 
8-2-1-2 فرمولاسیون مقاومت خمشی و محوری ستون پایه 268 
8-2-2 مولفه های عدم قطعیت های بار (Load) برای سازه¬ی ستون پایه 270 
8-2-3 مولفه های عدم قطعیت های بار(Resistance) برای باربری خاک نوک شمع های پایه¬ی 1 271 
8-3 ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 3 منفرد (بدون حضور روسازه) 272 
8-3-1 مولفه های عدم قطعیت های مقاومت و بار برای سازه¬ی ستون پایه¬ی 3 273 
8-3-2 مولفه های عدم قطعیت های بار (Resistance) برای باربری خاک نوک شمع های پایه¬ی 3 274 
8-4 ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه های 1و3 در سیستم های سه پایه ای 274 
8-5 ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه های 1و3 بر اساس مقررات بارگذاری AASHTO 274 
8-6 نتایج ارزیابی قابلیت اعتماد 276 
8-6-1 نتایج ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 1 منفرد 276 
8-6-2 نتایج ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 3 منفرد 277 
8-6-3 نتایج ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 1 در سیستم سه پایه ای (1.1.2) 279 
8-6-4 نتایج ارزیابی قابلیت اعتماد برای پایه¬ی 3 در سیستم سه پایه ای (2.3.4) 280 
فصل9 نتایج و پیشنهادات 281 
9-1 نتایج کلی 281 
9-2 پیشنهادات 283 
پیوست الف 285 
پیوست ب 305 
پیوست پ 320 
پیوست ت 333 
منابع و مآخذ 370 
چکیده¬ی لاتین (Abstract) I

 

بهینه یابی سازه های قاب خمشی فولادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک تعمیم یافته تحت قیود قابلیت اعتماد

چکیده

اگرچه در بیشتر طراحی ها و بهینه یابی سازه ها، پارامترهای موثر در آنها بصورت یقین اندیشانه فرض می شوند امّا در واقع پارامترهایی نظیر بار، تنش تسلیم، مدول الاستیسیته، سطح مقطع، طول اعضا و غیره دارای عدم قطعیت می باشند. به همین دلیل در روش های نوین بهینه یابی سازه ها برای اعمال اصولی تر عدم قطعیت ها، بجای استفاده از ضرایب اطمینان، برخی یا همه پارامترهای مساله به جای کمیت های معین به صورت متغیرهای تصادفی تعریف می شوند تا از روش های طراحی و بهینه یابی احتمال اندیشانه استفاده شود. در این پایان نامه، جهت ارزیابی قابلیت اعتماد سازه های قابی دو بعدی و سه بعدی از فرمول بندی ماتریسی مبتنی بر روش سختی و جهت تعیین مسیرهای محتمل خرابی از روش شاخه و کرانه استفاده شده است تا از تخمین محافظه کارانه احتمال خرابی سیستم سازه ای بر اساس احتمال خرابی اعضا که نتایج غیرقابل قبولی دارد، جلوگیری شود. جهت بهینه یابی مقاطع سازه های قاب خمشی فولادی بدون استفاده از آئین نامه های طراحی، عملکرد سیستم های سازه ای و نوع توزیع احتمالی متغیرهای تصادفی لحاظ و با کمینه نمودن وزن سازه تحت قیود قابلیت اعتماد اعضا و کل سیستم سازه ای، اثر اندرکنش اعضا بر روی ایمنی تحت یک تحلیل احتمال اندیشانه درنظر گرفته شده است.برای بهینه یابی نیز از الگوریتم ژنتیک جزیره ای با پردازش موازی و روش های پیشنهادی الگوریتم ژنتیک تعمیم یافته با حالت ترکیبی عملگرها استفاده شده است که به این منظور برنامه ای تحت نرم افزار متلب نوشته شده است.

 

بهینه‌سازی شکل سازه‌های فضاکار با در نظرگرفتن قابلیت اعتماد و استفاده از روشهای پیشرفته بهینه‌سازی

چکیده

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌های گسسته بزرگ مقیاس، از چالش‌برانگیزترین مسائل بهینه‌سازی به شمار می‌روند در این نوع بهینه‌سازی، هنگامی که سطح مقطع اعضا از میان مقادیر گسسته انتخاب می‌شوند، رسیدن به بهینه‌ کلی دشوارتر می‌گردد در این رساله، روش‌های بهینه‌سازی دومرحله‌ای نوینی جهت بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌های گسسته بزرگ مقیاس (شبکه‌های دولایه)، با در نظر گرفتن قیود مختلف و با استفاده از الگوریتم جامعه مورچگان ارائه شده است بدین منظور، ابتدا با استفاده از سه روش کارای بهینه‌سازی توپولوژی شامل روش مجانب‌های متحرک، روش بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها و روش مواد همسانگرد توپر با جریمه، یک آنالیز حساسیت جهت شناخت اعضای سازه‌ای مهم‌تر، انجام می‌شود سپس نتایج این آنالیز حساسیت به نحوی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که ACO بتواند بوسیله ایجاد یک جستجوی جهت‌دار در یک فضای طراحی کاهش یافته، توپولوژی بهینه شبکه‌های دولایه را بدست آورد در روند بهینه‌سازی توپولوژی، وزن سازه کمینه می‌گردد بطوریکه قیود مسئله بهینه‌سازی شامل تنش اعضا و جابجایی گره‌ها تحت تاثیر بارهای استاتیکی و دینامیکی، ضریب لاغری اعضا و نیز قابلیت اعتماد ارضا گردند در آنالیز قابلیت اعتماد، سختی و فرکانس سازه، که دو مشخصه اصلی سازه بشمار می‌روند، بعنوان دو مود خرابی در نظر گرفته شده‌اند بارهای گسترده خارجی بعنوان پارامترهای احتمالی انتخاب شده‌اند و احتمال خرابی سازه در هر مود، با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو محاسبه می‌شود بدین منظور، جهت افزایش سرعت محاسبه احتمال خرابی دینامیکی سازه، از روش تقریب‌سازی مرتبه سوم استفاده شده است نتایج عددی بدست آمده در این رساله، کارایی روش‌های دومرحله‌ای ارائه شده را در یافتن توپولوژی بهینه شبکه‌های دولایه نشان می‌دهند

عنوان صفحه 

فصل اول: بهینهسازی 
1-1- مقدمه 2 
1-2- کاربرد بهینه
سازی 2 
1-3- شکل عمومی مسائل بهینه‌سازی 3 
1-4- دسته‌بندی مسائل بهینه‌سازی مهندسی 3 
1-5- روشهای بهینه‌سازی 4 

فصل دوم: بهینهسازی توپولوژی 
2-1- مقدمه 7 
2-2- تاریخچه 7 
2-3- انواع روش‌های بهینه‌سازی توپولوژی 7 

فصل سوم: تحلیل قابلیت اعتماد 
3-1- مقدمه 12 
3-2- محاسبه قابلیت اعتماد سازه‌ای 12 
3-3- آنالیز خرابی مونت کارلو 15 
3-4- معیارهای خرابی در بهینه‌سازی توپولوژی شبکه‌های دولایه 16 
3-5- تابع‌های خرابی در بهینه‌سازی توپولوژی شبکه‌های دولایه 17 

فصل چهارم: تقریب سازی دو نقطه‌ای مرتبه سوم 
4-1- مقدمه 20 
4-2- تقریب سازی دونقطه‌ای مرتبه سوم 20 

فصل پنجم: تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی 
5-1- مقدمه 24 
5-2- تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی 24 

فصل ششم: بهینه‌سازی توپولوژی شبکه‌های دولایه 
6-1- مقدمه 29 
6-2- متغیر وجود و عدم وجود گره‌های شبکه پایین 29 
6-3- متغیر وجود و عدم وجود اعضای شبکه جانی و پایین 31 
6-4- قیود قطعی استاتیکی 33 
6-5- قیود قابلیت اعتماد 34 
6-6- قیود قطعی دینامیکی 35 
6-7- روش مجانب‌های متحرک 36 
6-8- روش بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها 38 
6-9- روش مواد همسان‌گرد توپر با جریمه 41 
6-10- الگوریتم بهینه‌سازی جامعه مورچه‌ها 42 
6-11- روش‌های دومرحله‌ای جهت انجام بهینه‌سازی توپولوژی 45 
6-11-1- روش MMA-ACO 45 
6-11-1-1- تعیین فرومون مسیرهای مربوط به متغیرهای وجود و عدم وجود گره‌ها46 
6-11-1-2- اصلاح تولید سازه‌های پایدار تصادفی47 
6-11-1-3- تعیین تعداد تیپ‌های اعضای کششی و فشاری47 
6-11-1-4- کاهش لیست پروفیل‌های موجود اعضای هر تیپ48 
6-11-2- روش ESO-ACO49 
6-11-2-1- تعیین فرومون مسیرهای مربوط به متغیرهای وجود و عدم وجود اعضا50 
6-11-3- روش SIMP-ACO50 
6-11-3-1- استفاده از توپولوژی بدست آمده به عنوان سازه زمینه جدید51 
6-11-3-2- بهینه‌سازی سطح مقطع اعضای سازه زمینه جدید و معرفی آن بعنوان یک 
طرح اولیه خوب به ACO51 

فصل هفتم: مثالهای عددی 
7-1- مقدمه 54 
7-2- بهینه‎سازی توپولوژی با در نظر گرفتن قابلیت اعتماد و استفاده از روش 
MMA-ACO 54 
7-2-1- حالت اول61 
7-2-2- حالت دوم62 
7-2-3- حالت سوم68 
7-2-4- حالت چهارم74 
7-3- بهینه‎سازی توپولوژی تحت تاثیر بارهای دینامیکی و استفاده از روش 
ESO-ACO77 
7-3-1- بارهای استاتیکی80 
7-3-2- بارهای دینامیکی82 
7-4- بهینه‎سازی توپولوژی با در نظر گرفتن قابلیت اعتماد و استفاده از روش 
SIMP-ACO87 
7-4-1- بهینه‌سازی توپولوژی با در نظر گرفتن قیود قطعی استاتیکی (DTO)92 
7-4-2- بهینه‌سازی توپولوژی با در نظر گرفتن قیود قابلیت اعتماد (RBTO)94 

فصل هشتم: نتیجه‎گیری و پیشنهادها، جهت انجام تحقیقات آتی 
8-1- خلاصه و نتیجه‎گیری99 
8-2- پیشنهادها، جهت انجام تحقیقات آتی101 

مراجع مراجع

 

تحلیل قابلیت اعتماد سازه‌ها با استفاده از روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای، با بهره‌گیری از الگوریتم گیبس

چکیده

در این پژوهش به بررسی روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای در تحلیل قابلیت اطمینان سازه‌ها، پرداخته می‌شود این روش به دلیل قدرت بالا در تعیین احتمال خرابی برای مسائل ابعاد بالا و یا مسائلی که دارای احتمال خرابی کوچکی هستند، بسیار کارآمد می‌باشد در این روش با تعریف چند حد خرابی واسطه‌ی متوالی، فضای نمونه به چند زیرلایه‌ی متوالی تقسیم می‌گردد؛ با این کار در هر زیرلایه یک احتمال شرطی که مقدار آن بسیار بزرگتر از احتمال خرابی اصلی می‌باشد بدست می‌آید مزیت احتمال شرطی بزرگتر، سهولت برآورد آن می‌باشد بنابراین احتمال خرابی اصلی بصورت حاصلضرب احتمالات شرطی این زیرلایه‌ها تبدیل خواهد شد تولید نمونه در این روش با استفاده از روش‌های مونت کارلوی زنجیر مارکوفی و بهره‌گیری از الگوریتم هایی مانند متروپلیس – هستینگز و گیبس صورت می گیرد که در این تحقیق تمرکز بیشتر بر روی الگوریتم نمونه برداری گیبس است در واقع تولید نمونه در این روش به معنای تولید نمونه‌ی هر زیرلایه‌ی بعد با استفاده از نمونه‌های تولید شده در لایه‌ی قبل از آن می‌باشد و همانطور که ذکر گردید این کار به وسیله‌ی الگوریتم متروپلیس – هستینگز یا گیبس صورت می-پذیرد الگوریتم نمونه‌برداری گیبس در واقع یک الگوریتم بسیار کارآمد برای تولید نمونه‌ها در حالتی است که توزیع‌های شرطی کامل متغیر‌های تصادفی در دسترس باشند و در این شرایط هم از نظر زمان سپری شده و هم از نظر دقت پاسخ نهایی، بسیار بهتر از الگوریتم متروپلیس – هستینگز عمل می‌کند که این برتری در مثال‌های گوناگونی در این پژوهش نشان داده شده است مهم‌ترین ویزگی الگوریتم گیبس در مقایسه‌ی با الگوریتم متروپلیس-هستینگز در نرخ پذیرش نمونه‌های تولیدی است، بطوری که در الگوریتم متروپلیس-هستینگز برخی از نمونه‌ها رد می‌شوند اما در الگوریتم گیبس تمامی نمونه‌های تولیدی پذیرفته می‌گردند، در واقع نرخ پذیرش نمونه‌ها در الگوریتم گیبس، 100% است و این امر تاثیر بسیاری در زمان محاسباتی مسائل دارد در این پایان نامه به مقایسه کلی دو الگوریتم متروپلیس – هستینگز وگیبس در روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای می‌پردازیم و علاوه بر نشان دادن برتری الگوریتم گیبس در حالاتی که توزیع ‌های شرطی کامل در دسترس هستند، برتری روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای را در مقایسه با روش‌های دیگر محاسبه احتمال خرابی همچون روش مونت‌کارلوی ساده نیز طی مثال ‌هایی به اثبات ‌می‌رسانیم علاوه بر این، سعی بر این ثداشتیم که تأثیرات ضرایب همبستگی مختلف مابین متغیرهای تصادفی یک مسئله‌ی قابلیت اطمینان را بر پاسخ‌های نهایی نشان دهیم، چرا که در عمل استقلال آماری کامل بین متغیرهای تصادفی یک مسئله بسیار نادر بوده و برای دست یابی به طرحی ایمن‌تر باید اثر آنها در تحلیل مسئله لحاظ گردد تا تاثیر جداگانه‌ی هر پارامتر تصادفی روی احتمال خرابی کل سیستم و شاخص قابلیت اطمینان آن روشن گردددر انتهای این پایان نامه نیز برای بهبود روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای، با تغییر روند تولید نمونه در لایه‌ی اول با کمک روش نمونه‌برداری ابرمکعب لاتینی، انحراف معیار و یا به عبارت دیگر ضریب تغییرات پاسخ‌های نهایی را به حداقل ممکن رساندیم تا بدون افزایش نمونه‌های مصرفی، ضریب تغییرات کم شده و در عین حال دقت جواب زیاد گردد که این مهم ضمن ارائه‌ی مثال-هایی نشان داده شده است

فصل اول-کلیات 1
1-1-‌‌مقدمه 1
1-2-‌‌فرضیه‌های پژوهش 4
1-3-‌اهداف پژوهش 4
1-4-‌مروری بر پژوهش‌های انجام شده 4
1-5-‌سازمان‌دهی رساله 5
فصل دوم-‌تئوری قابلیت اطمینان 6
2-1-‌مقدمه 6
2-2-‌تاریخچه تئوری قابلیت اطمینان 7
2-3-‌عدم قطعیت‌ 9
2-3-1-‌منابع عدم قطعیت 11
2-3-2-‌طبقه‌بندی عدم قطعیت‌ها 12
2-3-2-1-‌عدم قطعیت در پارامترهای اصلی 12
2-3-2-2-‌عدم قطعیت در مدل 13
2-4-‌سطوح قابلیت اطمینان 13
2-5-‌شاخص قابلیت اطمینان کرنل 15
2-6-‌شاخص قابلیت اطمینان ممان دوم-مرتبه‌ی اول 17
2-7-‌شاخص قابلیت اطمینان هسوفر-‌لیند 18
فصل سوم-‌مقدمه‌ای بر مفاهیم آماری مورد نیاز 19
3-1-‌مقدمه 19
3-2-مفهوم ‌زنجیره‌ی مارکوف 20
3-2-1-‌مثالی از زنجیره‌ی مارکوف 22
3-3-‌توزیع‌های احتمالاتی شرطی 24
3-4-‌مفهوم همبستگی آماری 28
3-5-‌تجزیه‌ی چولسکی 33
3-5-1-‌مثالی از تجزیه‌ی چولسکی 34
3-6-‌روش‌های مونت‌کارلوی زنجیر مارکوفی 35
3-6-1-‌الگوریتم متروپلیس 36
3-6-1-1-‌مثالی از الگوریتم متروپلیس 38
3-6-2-‌الگوریتم متروپلیس-هستینگز 39
3-6-2-1-‌مثالی از الگوریتم متروپلیس‌هستینگز 41
3-6-3-‌الگوریتم گیبس 45
3-6-3-1-‌مثالی از الگوریتم گیبس 47
3-6-3-2-‌بررسی همگرایی دنباله‌ی گیبس برای متغیرهای تصادفی گسسته 49
3-6-3-3-‌بررسی همگرایی دنباله‌ی گیبس برای متغیرهای تصادفی پیوسته 50
3-6-3-4-‌روند کلی عملکرد الگوریتم نمونه برداری گیبس 51
3-6-3-5-‌مقایسه‌ی کلی الگوریتم نمونه برداری گیبس و الگوریتم متروپلیس-هستینگز 52
فصل چهارم-‌روش‌های شبیه‌سازی در تحلیل قابلیت اطمینان 53
4-1-‌مقدمه 53
4-2-‌روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو 57
4-2-1-‌تولید متغیر‌های تصادفی 59
4-2-2-‌تعداد نمونه‌های لازم در روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو 62
4-2-3-‌مثالی از روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو 63
4-3-‌محاسبه‌ی احتمال خرابی 65
4-4-‌روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 67
4-4-1-‌تحلیل قابلیت اطمینان به وسیله‌ی شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 68
4-4-1-1-‌ایده‌ی اصلی و مکانیزم عملکرد روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 68
4-4-1-1-1-‌مثالی از روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 71
4-4-1-2-‌کاربرد الگوریتم متروپلیس-هستینگز در روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 73
4-4-1-3-‌کاربرد الگوریتم گیبس در روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 75
فصل پنجم-‌تحلیل قابلیت اطمینان سازه‌ها با روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 76
5-1-‌مقدمه 76
5-2-مسائل بدون همبستگی آماری 76
5-2-1-‌تحلیل قابلیت اطمینان سازه‌ی مخروطی تحت بار محوری فشاری 76
5-2-2-‌تحلیل قابلیت اطمینان پی‌های سطحی در سازه‌ها 78
5-2-3-‌تحلیل قابلیت اطمینان ستون کوتاه 81
5-2-4-‌تحلیل قابلیت اطمینان قاب صفحه‌ای 82
5-2-5-‌تحلیل قابلیت اطمینان تیر بتن آرمه 85
5-2-6-‌تحلیل قابلیت اطمینان خرپای دو‌بعدی 87
5-3-‌مسائل دارای همبستگی آماری 90
5-3-1-‌‌تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی پی 90
5-3-2-‌تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی ستون کوتاه 92
5-3-3-‌ تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی قاب صفحه‌ای 94
5-3-4- تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی تیر بتن آرمه 96
5-3-5-‌‌‌تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیرهای تصادفی بر احتمال خرابی خرپای دو‌بعدی 99
5-3-6-‌‌تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی تیر فولادی سراسری 101
5-3-7-‌ تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی اتصال صفحه‌ای ساده 104 ‌
5-3-8- تحلیل و بررسی اثر ضرایب همبستگی متغیر‌های تصادفی بر احتمال خرابی تیر کنسولی 108‌
5-4-‌ارائه‌ی روش جدید برای کاهش انحراف معیار روش شبیه‌سازی زیرمجموعه‌ای 111
5-4-1-‌روش نمونه‌برداری ابرمکعب لاتینی و کاربرد آن در روش پیشنهادی 112
5-4-2-‌ مثال‌هایی از کاربرد روش SS-LHS در محاسبه‌ی احتمال خرابی114
5-4-2-1-‌مسئله‌ی بار-مقاومت 114
5-4-2-2-‌تابع حالت حدی نمایی 117
5-4-2-3-‌کنترل جابجایی در خرپای 56 المانی 120
5-4-3-‌بررسی تاثیر تعداد نمونه‌های تصادفی روی عملکرد روش پیشنهادی 122
5-5-‌نتیجه‌گیری 124
جمع بندی و پیشنهادات 125
منابع 126

 

قابلیت اعتماد لرزه‌ای قاب‌های بتنی با درنظر گرفتن اندرکنش خاک سازه تحت زلزله‌های نزدیک گسل

چکیده

امروزه ارزیابی عملکرد ساختمان‌ها در برابر زلزله، به یکی از بحث‌های رایج در بین پژوهشگران تبدیل شده است با توجه به اینکه در طراحی تعداد زیادی از ساختمان‌های موجود اثرات تخریبی زمین لرزه درنظر گرفته نشده است بروز خسارات وسیع در سازه‌های موجود براثر وقوع یک زمین لرزه‌ی نسبتاً شدید دور از انتظار نخواهد بوددر تحلیل دینامیکی سازه‌ها عموماً فرض می شود که خاک زیر شالوده صلب است و از انعطاف پذیـری آن صرف‌ نظـر می‌شود در این حالت پاسخ سازه متأثر از خواص دینامیکی خود سازه است وانعطاف پذیری خاک، تأثیری در پاسخ سازه نداردبا لحاظ نمودن انعطاف پذیری خاک زیر شالوده انتظار می رود پاسخ سازه تحت تأثیر سیستم دینامیکی جدید خاک-سازه قرار بگیرد زلزله‌های نزدیک گسل معمولا محدوده‌ای بین 15 تا 60 کیلومتری از گسل فعال را شامل می شود با توجه به مطالعات صورت گرفته در مورد خرابی ساختمان‌ها درزلزله‌های نزدیک گسل و ارائه نشدن ضوابط ویژه‌ای در این حوزه، لزوم ارزیابی لرز‌ه‌ای ساختمان‌ها در زلزله‌های‌ نزدیک گسل امری لازم می باشد دراین پژوهش قابلیت اعتماد لرزه‌ای دو سازه بتنی قاب خمشی ویژه با ارتفاع شش و دوازده طبقه توسط نرم افزار Openseesدر دو حالت با در نظر گرفتن اندرکنش خاک سازه و بدون آن و استفاده از تحلیلی دینامیکی افزایشی تحت اثر 10 رکورد زلزله نزدیک گسل صورت گرفته است بر اساس نتایج این تحلیل‌ها منحنی‌های شکنندگی بر حسب شدت زلزله اعمال شده رسم شده است و در نهایت با مقایسه منحنی‌های شکنندگی به بررسی تاثیر اندرکنش خاک و سازه در آسیب پذیری لرزه‌ای سازه‌ها تحت زلزله‌های نزدیک گسل پرداخته شده است

فهرست جدول‌ها ‌د 
فهرست شکل‌‌ها ‌ه 
فصل 1-مقدمه و کلیات 1 
1-1-پیشگفتار 2 
1-2-تاریخچه تحقیق 3 
1-3-هدف تحقیق 5 
1-4-ساختار پایان‌نامه 7 
فصل2-روش‌های تحلیل سازه برای ارزیابی لرزه‌ای8 
2-1-مقدمه 9 
2-2-روش طراحي براساس عملکرد 9 
2-2-1-دستورالعمل HAZUS 11 
2-2-2-طبقه‌بندی سازه در HAZUS 12 
2-2-3-شاخص آسیب و سطوح آسیب 13 
2-3- انواع روش‌های تحلیل برای ارزیابی لرزه‌ای 15 
2-3-1-تحليل استاتيکي غيرخطي فزاينده 15 
2-3-2-تحليل ديناميكي افزايشي 16 
2-3-3-ورودي‌ها و خروجي‌هاي تحليل ديناميكي غيرخطي افزايشي 17 
2-3-3-1-تحليل ديناميكي افزايشي تك ركورده 18 
2-3-3-2-تحليل ديناميكي افزايشي چند ركورده 20 
2-3-4-منحني تحليل ديناميکي افزايشي 20 
2-3-5-انتخاب IM و روش صحيح مقياس کردن 22 
2-4-اثرات نزدیکی به گسل در طراحی لرزه‌ای سازه‌ها 24 
2-4-1 ویژگی های زلزله های نزدیک گسل 27 
فصل3-منحنی‌های شکنندگی 29 
3-1-مقدمه 30 
3-1-1-منحنی‌های شکنندگی تجربی 30 
3-1-2-منحنی‌های شکنندگی براساس قضاوت مهندسی 31 
3-1-3-منحنی‌های شکنندگی تحلیلی 32 
3-1-4-منحنی شکنندگی ترکیبی 33 
3-2-توابع شکنندگی 34 
3-3-مدلهاي نیاز لرزهاي احتمالاتی 35 
فصل 4-مباني اندرکنش خاک-سازه 37 
4-1- مقدمه 38 
4-2- روش‌هاي مدل‌سازي اندرکنش خاک-سازه 40 
4-3- انتشار موج در يک ميله نامحدود 42 
4-4- مدل‌سازي فضاي نيمه بي‌نهايت 43 
4-4-1-روش‌هاي محلي 43 
4-4-1-1- روش اجزای نامحدود 44 
4-4-1-2-روش مرز انتقالي 46 
4-4-1-3-روش لايه جاذب 48 
4-4-2-روش‌هاي عمومي 48 
4-4-2-1-روش اجزای مرزي 49 
4-4-2-2- روش لایه‌ نازک 49 
4-4-2-3-روش تلفيقی اجزای محدود و اجزای مرزي 50 
4-5- مقايسه دو روش محلي و کلي 50 
4-6-معادله حاکم بر سيستم اندرکنش خاک-سازه 52 
فصل 5- مدل‌سازی سيستم اندرکنش خاک-سازه 55 
5-1-مقدمه 56 
5-2-مدل‌سازی سیستم اندرکنش خاک-سازه در نرم‌افزار OpenSees 56 
5-2-1-معرفي اجمالي نرم‌افزار OpenSees 56 
5-3-مدل‌سازي تيرها و ستون‌ها 57 
5-4-مدل‌سازی خاک 59 
فصل 6- مثال‌های عددی 65 
6-1-مقدمه 66 
6-2-نتایج طراحی سازه 66 
6-3-انتخاب رکوردهای زلزله 69 
6-4-تحلیل IDA 69 
6-5-خلاصه منحنی‌های IDA 73 
6-6- منحنی‌های شکنندگی سازه‌های مورد مطالعه 75 
فصل 7- نتایج و پیشنهادها 79 
7-1-نتایج 80 
7-2-پیشنهاد‌ها 81 
فهرست منابع 82 

 

تحلیل قابلیت اعتماد لرزه ای عملکرد سیستم سازه ای قاب فولادی EBF با سیستم جداگر لرزه ای LRB

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی اثرات خاک و جداسازی لرزه ای در پاسخ های سازه ای نظیر جابجایی، برش پایه، لنگرهای واژگونی ، پریود و…….می باشد که این مطالب در قالب 7 فصل آورده شده است. در فصل اول به مقدمه ای در مورد جداگرهای لرزه ای و لزوم اجرای آن در سازه ها با توجه به وضعیت لرزه خیزی کشور پرداخته ایم. در فصل دوم به رویکرد طراحی در سازه های جداسازی شده و مقایسه آن با رویکرد حاکم در طراحی سازه های بدون جداگر لرزه ای پرداخته ایم. هم چنین اثر جداسازی و میرایی بر روی کمیاتی مانند جابجایی ، شتاب و پریود مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. انواع میراگرهای مورد استفاده در جداسازی شامل میراگر هیسترزیس و ویسکوز( روغنی)، همچنین انواع جداگرها شامل لاستیکی و اصطکاکی و عملکرد هر کدام از آنها در کاهش پاسخ های سازه ای از جمله مطالب این فصل به حساب می آیند. فصل سوم نیز در برگیرنده جداول و ضوابط آیین نامه ای برای طراحی جداگرها که شامل ضریب شکل ،سختی های افقی و قائم جداگرها و ظرفیت بار مجاز فشاری و ….است، می باشد. هم چنین انواع مدل های خطی، دو خطی نرم شونده ،دو خطی سخت شونده و مدل اصطکاکی برای مدل سازی دینامیکی سامانه جداسازی آورده شده است که مدل دینامیکی انتخابی برای جداساز LRB در این تحقیق مدل دو خطی نرم شونده می باشد. هم چنین برای راحتی در طراحی جداگرها ، گام های طراحی جداگر لاستیکی -سربی همراه با روابط پیشنهادی در قالب این فصل آورده شده است. در فصل چهار به معرفی انواع قابهای CBF , MRF و EBF و مزایای استفاده از قابهای EBF در مقایسه با قابهای CBF و MRF پرداخته ایم. در این فصل خواهیم دید که قابهای EBF با لینک های کوتاه ، دچار تسلیم برشی و لینک های بلند دچار تسلیم خمشی می شوند. هم چنین اثرات سخت کننده ها ، ضخامت سخت کننده ها و …… در شکل پذیری و اضافه مقاومت تیر نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در حالت کلی می توان گفت که قابهای EBF ترکیب منحصر بفردی از سختی و مقاومت و شکل پذیری را ایجاد می کنند که باعث شده این نوع قابها به عنوان سیستم مقاوم جانبی خیلی مناسب برای سازه های فولادی تحت بارگذاریهای لرزه ای شدید به حساب آیند. در فصل پنجم به اثرات خاک مجاور شمع در پاسخ های سازه ای پرداخته ایم. برای مدل سازی اثرات خاک و شمع از مدل فنرهای غیر خطی استفاده می شود که برای محاسبه سختی های فنر در جهات مختلف از منحنی های P-Y ، T-Z و Q-Z استفاده شده است. به این ترتیب با در دست داشتن منحنی های مذکور و محاسبه شیب منحنی ها می توان به مقادیر سختی های افقی و قائم دست یافت. فصل ششم نیز شامل تحلیل قابلیت اعتماد و لزوم انجام این چنین تحلیلی به خصوص در سازه های مهم می باشد که هدف از آن ارزیابی قابلیت اعتماد و احتمال خرابی سیستم های فولادی با در نظر گرفتن اثرات عدم قطعیت ها می باشد که این عدم قطعیت ها شامل عدم قطعیت های بار و مدل می باشد. روشهای مورد استفاده در این تحقیق جهت انجام تحلیل قابلیت اعتماد شامل روشهای FORM ، SORM و FOSM می باشد. و در نهایت در فصل هفتم به مدل سازی سازه های 7،10 و 15 طبقه فولادی با شرایط مختلف1)پایه ثابت 2)سازه مجهز به جداگر 3)اثرات ترکیبی جداسازی و خاک پرداخته ایم. انواع تحلیل های استاتیکی و دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی نیز بر روی سازه ها انجام گرفته است. پس از مدل سازی و انجام تحلیل بر روی سازه ها به این نتیجه می رسیم که جابجایی، برش پایه و دریفت در سازه های مجهز به جداگرنسبت به سازه های با پایه ثابت به ترتیب روند افزایشی، کاهشی و کاهشی را به دنبال داشته که در این میان کاهش دریفت از شکست برشی ستونها در طبقات پایین که از جمله عوامل اصلی خرابی سازه می باشد ، جلوگیری می کند. البته این روند با افزایش ارتفاع سازه به علت دخالت اثرات مدی می تواند تغییر کند. هم چنین اثر جداسازی در سازه های سخت تر محسوس تر است. از طرف دیگر با دخالت اثرات خاک به سازه های مجهز به جداگر روند ثابتی را در پاسخ ها نمی توان انتظار داشت، بلکه بسته به هم جهت بودن اثرات مدی و اثرات نرم شوندگی به واسطه اندرکنش خاک می توان اثرات تشدید یا کاهش را در پاسخ های سازه ای مشاهده کرد. ارتفاع سازه و نوع خاک زیر سازه نیز در میزان این تغییرات موثر است. پس از انجام تحلیل های قابلیت اعتماد بر روی سازه ها مشاهده شد که در تمامی سازه ها با شرایط مختلف مقدار شاخص قابلیت اعتماد برای تحلیل های تاریخچه زمانی به نسبت سایر تحلیل های استاتیکی و طیفی از مقدار بزرگتری برخوردار است. بنابراین می توان گفت که طراحی بر اساس تحلیل تاریخچه زمانی دارای قابلیت اعتماد بالایی است. هم چنین در سازه های مجهز به جداگر مقادیر شاخص قابلیت اعتماد نسبت به سایر حالات دارای مقادیر کوچکتری هستند و این بیان کننده اینست که شاخص قابلیت اعتماد در سازه های جداسازی شده تا حدود زیادی پایین است. در سازه های با اثرات ترکیبی جداساز و خاک نیز مقادیر شاخص قابلیت برای انواع تحلیل ها تا حد زیادی به هم نزدیک هستند که علت آن نزدیک شدن مدل مورد نظر به شرایط واقعی می باشد. البته نوع خاک موجود در زیر سازه نیز در پاسخ های بدست آمده موثر است. در مورد پریود سازه نیز می توان به این اصل اشاره کرد که پریود سازه های مجهز به جداگر بیشتر از سازه های با اثرات ترکیبی جداگر و خاک و آن هم بیشتر از سازه های با پایه ثابت می باشد. البته استفاده از جداگرهای لرزه ای در تمامی سازه ها مجاز نیست و شرایط ژئوتکنیکی و مشخصات هندسی سازه و ….. تعیین کننده لزوم استفاده از عمل جداسازی می باشد.

 

ارزیابی احتمال خرابی سازه‌ها بر مبنای روش اولین مرتبه قابلیت اعتماد با استفاده از آلگوریتم‌های بهینه‌سازی گرادیان مزدوج غیرخطی

چکیده

در تحلیل قابلیت اعتماد سازه‌ها تخمین مناسب شاخص سلامتی بسیار حائز اهمیت است به علت ماهیت غیر خطی و همچنین داشتن چندین نقطه کمینه موضعی در برخی از توابع شرایط حدی، روش‌های محاسباتی قابلیت اعتماد از جمله روش هاسوفر و لیند -رکویتز و فیسلر (HL-RF)، ممکن است برآورد مناسبی از احتمال خرابی ارائه نداده و ناپایداری عددی به صورت دوشاخه‌ای شدن حل، نوسانی تناوبی و حل آشفته رخ دهد در این تحقیق، ابتدا آلگوریتم حل روش HL-RF جهت تعیین شاخص سلامتی ارائه شده است و سپس مشکلات همگرایی آن بررسی شده است بر اساس روش تعدیل با استفاده از اطلاعات تکرار جدید و قبلی روش HL-RF بهبود بخشیده شده است در این روش، ضریب تعدیل مناسبی بین صفر و یک با استفاده از اطلاعات سه نقطه طراحی در تکرارهای جدید و قبلی بر مبنای برازش مرتبه دو تعریف شده است آلگوریتم تعدیل ارائه شده و روش HL-RF با چندین مثال متنوع به لحاظ توانایی، سرعت همگرایی، توانایی و کارایی مقایسه شده است نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه شده بر اساس ضریب تعدیل، کارایی و توانمندی بیشتری نسبت به روش HL-RF جهت برآورد احتمال خرابی سازه‌ها دارددر این تحقیق، رابطه سازی مناسب گرادیان مزدوج در تحلیل اولین مرتبه قابلیت اعتماد سازه ها جهت تعیین شاخص سلامتی، معرفی گردیده است در این روش جهت تعیین بردار امتداد جستجو از روش گرادیان مزدوج استفاده شده و جهت محاسبه طول گام از قاعده طول گام Wolfe استفاده شده است سرعت همگرایی و زمان تحلیل برای چندین آلگوریتم گرادیان مزدوج به کمک مثال‌های متعددی مقایسه شده است نتایج حاصله بیانگر استفاده موفقیت‌آمیز روش‌ گرادیان مزدوج و کارایی و سرعت همگرایی مناسب این روش، جهت محاسبه شاخص سلامتی سازه‌ها می‌‌باشد متناسب با نوع مساله سرعت همگرایی و زمان تحلیل متفاوتی از روش‌های مختلف گرادیان مزدوج بدست آمده است همچنین روش‌های ارائه شده گرادیان مزدوج که از کارایی و توانمندی پایینی برخوردار بوده‌اند با استفاده از تصحیح در بردار امتداد جستجوی مزدوج، بهبود یافته‌اند به نحوی که بتوان به طور مناسب همگرایی مسائل قابلیت اعتماد را تضمین نمایند نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که روش‌های جدید گرادیان مزدوج اصلاح شده، نسبت به روش‌های قدیمی با تعداد تکرار کمتری همگرا شده و از کارایی و دقت کافی جهت محاسبه احتمال خرابی سازه‌ها، برخوردار هستنددر انتها با استفاده از روش گرادیان مزدوج، یک لوله تحت فشار داخلی با توجه به نقص خوردگی حفره‌ای ارزیابی قابلیت اعتماد شده است یک تابع شرایط حدی برای لوله ارائه شده که شامل سه بخش: خطای مدلسازی، فشار ترکیدن لوله سالم و ضریب کاهش مقاومت به واسطه نقص لوله، می‌باشد این مدل احتمالاتی بر مبنای ارزیابی خطا بین داده‌های پیش بینی و آزمایشگاهی بسط داده شده است اثرات میانگین و انحراف معیار متغیرهای تصادفی لوله در تحلیل قابلیت اعتماد وابسته به زمان، بررسی شده است نتایج حاکی از آن است که روش گرادیان مزدوج ارائه شده در تحلیل قابلیت اعتماد لوله خورده شده همگرایی پایداری داشته و احتمال خرابی لوله به عمق خوردگی حفره‌ای حساس‌تر است

عنوان 
صفحه 
فصل اول: مقدمه  
1-1- مقدمه  
1-2- انواع عدم اطمینان 
1-2-1- عدم اطمينان فيزيكي 
1-2-2- عدم اطمينان آماري  
1-2-3- عدم اطمينان در مدل  
1-3- نقش قابليت اطمینان سازه‌ها 
1-4- تعاريف اوليه قابليت اطمینان 
1-4-1- تابع عملكرد يا تابع شرايط حدي 
1-4-2- ناحيه خرابي و سلامتي 
1-4-3- احتمال خرابي 
1-4-4- شاخص قابليت اعتماد 
1-4-5- شاخص قابليت اعتماد هاسوفر و ليند 
1-5- ضرورت و اهداف تحقیق 
1-6- محتواي فصول بعدي 
فصل دوم: روش‌هاي محاسبه اولين مرتبه شاخص سلامتی 
2-1- مقدمه 
2-2- روش شبيه سازي مونت كارلو 
2-3- روش اولين مرتبه دومين ممان (FOSM)  
2-4- روش دومين مرتبه قابليت اعتماد (SORM) 
2-5- روش اولين مرتبه قابليت اعتماد (FORM) 
2-5-1- روش هاسوفر و ليند (HL)  
2-5-2- روش ركويتز-فسلير و هاسوفر- لیند (HL-RF) 
2-5-3- روش گراديان 
2-5-4- روش‌هاي اصلاح شده HL-RF 
2-5-4-1- بهبود روش هاسوفر و ليند توسط Liu و Kiureghian 
2-5-4-2- روش تقريب هاي تطبيقي غيرخطي دو نقطه‌اي TANA)) 
2-5-4-3-روش حذف زيگزاگ 
2-5-4-4-روش قاعده انتخاب طول گام 
2-5-4-5- روش انتقال پايدار 
فصل سوم: بهبود توانمندی روش HL-RF 
3-1- مقدمه 
3-2- – آلگوريتم قابليت اعتماد HL-RF 
3-3- بررسي همگرايي روش HL-RF 
3-4- بهبود روش HL-RF بر مبناي يك روش تعديل  
3-4-1- آلگوريتم روش تعديل ارائه شده 
3-4-2-بررسی همگرایی روش تعديل ارائه شده 
3-5- مقايسه روش بهبود يافته HL-RF با روش HL-RF 
3-5-1- معیارهای مقایسه يك آلگوريتم 
3-5-2- مقایسه مثال‌ها 
3-5-3- بحث و نتیجه‌گیری 
فصل چهارم: روش گرادیان مزدوج جهت تحلیل قابلیت اعتماد 
4-1- مقدمه 
4-2- روش گرادیان مزدوج 
4-3- رابطه سازی گرادیان مزدوج برای مسائل قابلیت اعتماد 
4-4- تحلیل قابلیت اعتماد سازه‌ها با استفاده از روش گرادیان مزدوج 
4-5- مقایسه تحلیل قابلیت اعتماد روش گرادیان مزدوج با سایر روش‌ها 
4-6- بهبود روش‌های گرادیان مزدوج 
4-7- بهبود روش HL-RF با استفاده از گرادیان مزدوج  
4-7-1- محاسبه بردار امتداد جستجو مزدوج 
4-7-2- طول گام روش بهبود یافته 
4-7-3- مقایسه روش بهبود یافته HL-RF بر مبنای گرادیان مزدوج 
4-8- بحث و نتیجه‌گیری 
فصل پنجم: تحلیل قابلیت اعتماد لوله‌ها تحت خوردگی 
5-1- مقدمه 
5-2- محاسبه فشار خرابی لوله سالم 
5-2-1- معیار جریان مصالح فولاد 
5-2-1-1- تئوری حداکثر تنش اصلی 
5-2-1-2- تئوری حداکثر برش 
5-2-1-3- تئوری انرژی برشی حداکثر‍ 
5-2-1-4- معیار جریان میانگین تنش برشی 
5-2-2- روابط تنش-کرنش و ارتباط آن با فشار لوله 
5-2-2-1- قانون سخت شوندگی لوله 
5-2-2-2- تنش کرنش‌های اصلی و رابطه با فشار نهایی لوله 
5-2-2-3- روابط تحلیلی-تجربی فشار ترکیدن لوله سالم 
5-3- روابط تخمین ظرفیت لوله‌های فلزی تحت خوردگی 
5-3-1- روش NG-18 
4-3-2- روش ASME-B31G 
4-3-3- روش بهبود یافته ASME-B31G 
5-3-4- روش RSTRENG 
5-3-5- روش SHELL92 
5-3-6- روش DNV RP-F101 
5-3-7- روش PCORRC 
5-3-8- روش Choi etal  
5-3-9- روش Netto etal  
5-4- تعریف تابع شرایط حدی لوله تحت خوردگی 
5-4-1- مروری بر قابلیت اعتماد لوله‌ تحت خوردگی 
5-4-2- تعریف تابع شرایط حدی لوله 
5-4-2-1- انتخاب مدل احتمالاتی فشار ترکیدن لوله سالم 
5-4-2-2- انتخاب مدل احتمالاتی فشار ترکیدن لوله خورده شده 
5-4-2-3- تعیین خطای مدل‌سازی 
5-4-2-4- خصوصیات آماری متغیرهای تصادفی تابع شرایط حدی 
5-5- تحلیل قابلیت اعتماد لوله 
5-6- بحث و نتیجه‌گیری 
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 
6-1- مقدمه 
6-2- بهبود روش HL-RF بر اساس آلگوریتم تعدیل 
6-3- تحلیل اولین مرتبه قابلیت اعتماد به کمک روش گرادیان مزدوج  
6-4- تحلیل قابلیت اعتماد لوله تحت خوردگی با استفاده از روش MHL-CD 
6-5- پیشنهادات 
فهرست لغات انگلیسی به فارسی  
مراجع  

 

طرح بهینه سازه های فضاکار بر اساس قابلیت اعتماد با در نظر گرفتن قید فرکانس

چکیده

در این پایان‌نامه از الگوریتم بهینهسازی وال و اجتماع ذرات که توسط روش بهینهسازی تکاملی سازه‌ها بهبود یافته است، جهت بهینه‌سازی توپولوژی شبکه‌های دولایه با در نظرگرفتن قابلیت اطمینان استفاده شده است. برای تسریع در محاسبه‌ی قابلیت اطمیناناز روش نمونه‌برداری ابرمکعب لاتین برای کاهش تعداد و افزایش دقت نمونه‌ها استفاده شده است. دو راه‌کار که شامل اصلاح در تولید سازه‌های تصادفی پایدار و کاهش لیست پروفیل‌های انتخابی می‌باشد، جهت اصلاح الگوریتم نیز به کار رفته است. مثال‌های عددی نشان می‌دهند که روش تلفیقی بهینه‌سازی وال و اجتماع ذرات با بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها نسبت به هر یک از روش‌هابه‌تنهایی از کارایی بیشتری در یافتن توپولوژی بهینه‌ی شبکه‌های دولایه با در نظرگرفتن قابلیت اطمینان برخوردار است.

 

تأثیر میانقابهای ساخته شده از پانلهای سه‌بعدی (3D Panel) بر قابلیت اعتماد رفتار لرزه‌ای در سازه‌های قابی با درنظر گرفتن تأثیرات اندرکنش خاک و سازه

چکیده

معمولاً در طراحی سازه‌ها تأثیر میانقاب‌ها در نظر گرفته نمی‌شود حال آنکه میانقاب‌ها به طور محسوسی باعث افزایش سختی جانبی و کاهش پریود طبیعی سازه می‌شوند. در این تحقیق تأثیر میانقاب‌های ساخته شده از پانل‌های سه‌بعدی (3D Panel) بر قاب‌های بتنی مسلح به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نرم‌افزارهای مورد استفاده ANSYS و OPENSEES بوده‌اند که دومی برای تحلیل قابلیت اعتماد استفاده شد. جهت صحت سنجی نتایج حاصل از ANSYS، از نتایج آزمایشات سایر محققین استفاده شده است. به علاوه در بخشی از این تحقیق، نتایج حاصل از ANSYS با نرم‌افزار ETABS مقایسه شده‌اند.تحلیل‌های مختلفی انجام شده که شامل تحلیل استاتیکی برای تعیین خصوصیات مکانیکی پانل‌های سه‌بعدی، تحلیل مودال برای تعیین زمان تناوب طبیعی سازه، تحلیل پوش‌اور برای تعیین منحنی ظرفیت سازه، تحلیل قابلیت اعتماد به روش‌های FORM، FOSM، SORM و تحلیل دینامیکی غیر خطی به روش تاریخچه زمانی بوده است. تحلیل‌ها برای وضعیت‌های مختلف وجود میانقاب در سازه و همچنین برای حالات با تکیه‌گاه ثابت و با لحاظ اثرات اندرکنش خاک-سازه انجام شده‌اند. در تحلیل تاریخچه زمانی رکورد شتابنگاشت زلزله ناغان مورد استفاده بوده است.با لحاظ حالات مختلف وجود میانقاب در سازه و همچنین شرایط تکیه‌گاهی مختلف، تغییرات در زمان تناوب طبیعی به صورت دقیق‌تری مورد بررسی قرار گرفته و با روابط تجربی آیین‌نامه‌ها مقایسه شده است. به طور مشابه، تغییرات در ظرفیت باربری جانبی سازه، تغییرشکل سازه و شاخص قابلیت اعتماد مورد بررسی بوده‌اند و سعی شده تحلیل‌ها با رعایت کامل جزئیات و اصطلاحاً به صورت میکرو مدل انجام شود.

چکیده یک 
فصل اول: کلیات 1 
1-1 مقدمه 2 
1-2 معرفی پانل‌های سه‌بعدی 5 
1-3 مروری بر مطالعات انجام شده توسط محققین 7 
1-4 مطالعات انجام شده در این پایان‌نامه 11 
فصل دوم: تعیین خصوصیات مکانیکی پانل‌های سه‌بعدی 13 
2-1 مقدمه 14 
2-2 المان‌های مورد استفاده جهت مدلسازی پانل سهبعدی در نرم افزار ANSYS 13.0 15 
2-2-1 المان SOLID65 (بتن مسلح و عایق پلی‌استایرین) 15 
2-2-2 المان LINK180 (آرماتور فولادی) 17 
2-3 خواص مصالح و روش اختصاص آن در ANSYS 19 
2-3-1 بتن 19 
2-3-2 فولاد 22 
2-3-3 پلی استایرین 23 
2-4 معیارهای گسیختگی مصالح 24 
2-4-1 معیار گسیختگی ویلیام-وارنک 24 
2-4-2 معیار تسلیم دراکر-پراگر 28 
2-5 مدل‌سازی پانل‌ها در ANSYS 31 
2-5-1 تست خمش 31 
2-5-1-1 مشخصات هندسی 31 
2-5-1-2 انتخاب المان‌ها و تنظیم‌های اولیه 35 
2-5-1-3 اختصاص مقادیر و مشخصات مصالح 37 
2-5-1-4 اعمال شرایط مرزی و حل 41 
2-5-2 تست برش 53 
فصل سوم: تحلیل مودال 59 
3-1 مقدمه 60 
3-2 روند کلی آنالیزهای دینامیکی مودال 60 
3-3 تحلیل حساسیت 65 
3-3-1 ساده‌تر کردن نحوۀ مدل‌سازی پانل‌های سه‌بعدی در ANSYS 65 
3-3-2 بررسی روش‌های ساده‌سازی آنالیز مودال 67 
3-3-2-1 قاب‌های دوبعدی 67 
3-3-2-1-1 اختصاص مشخصات اولیه به مصالح و انتخاب ابعاد هندسی 67 
3-3-2-1-2 جزئیات مش‌بندی 73 
3-3-2-1-3 انجام آنالیز مودال برای قاب دوبعدی و بررسی نتایج 75 
3-3-2-1-4 انجام آنالیزهای بیشتر بر روی قاب‌های دوبعدی با مشخصات هندسی و مش‌بندی متفاوت 76 
3-3-2-2 قاب‌های سه‌بعدی 78 
3-3-2-2-1 آنالیز مودال سازه چهارطبقه با قاب خمشی بتنی و میانقاب بدون مدلسازی سقفها 78 
3-3-2-2-2 آنالیز مودال سازه چهارطبقه با قاب خمشی بتنی و میانقاب با مدلسازی سقفها 81 
3-4 انجام تحلیل مودال برای سازۀ پنج طبقه 82 
فصل چهارم: اندرکنش خاک-سازه و لحاظ کردن تأثیرات آن در آنالیز مودال 88 
4-1 مقدمه 89 
4-2 مدل‌سازی اثرات اندرکنشی خاک-سازه در نرم‌افزار ANSYS 93 
4-2-1 مراحل کلی مدلسازی برای لحاظ نمودن اثرات اندرکنش خاک-سازه 93 
4-2-2 محاسبۀ مقادیر سختی و میرایی خاک برای اختصاص به المان‌های مرزی 95 
4-2-2-1 سختی و میرایی قائم 95 
4-2-2-2 سختی و میرایی افقی 97 
4-2-3 المان‌های مورد استفاده برای مدل‌سازی اثرات اندرکنش خاک-سازه 97 
4-3 تحلیل مودال با درنظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه 101 
فصل پنجم: تحلیل استاتیکی غیر خطی (تحلیل پوش‌اور) 106 
5-1 مقدمه 107 
5-2 مقایسۀ نتایج تحلیل پوش‌اور در ANSYS با ETABS 108 
5-3 انجام آنالیز پوش اور بر روی بقیۀ مدلها 112 
فصل ششم: تحلیل قابلیت اعتماد سیستم سازه‌ای 120 
6-1 مقدمه 121 
6-2 معرفی کلی روش قابلیت اعتماد 122 
6-2-1 عدم قطعیت 124 
6-2-1-1 عدم قطعیت‌های ذاتی یا فیزیکی 124 
6-2-1-2 عدم قطعیت‌های مدل 124 
6-2-1-3 خطاهای تخمین 125 
6-2-1-4 خطاهای انسانی 125 
6-3 روش‌های تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول (FORM) و تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه دوم (SORM) 126 
6-3-1 روش تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول 127 
6-3-2 روش تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه دوم 129 
6-4 تحلیل قابلیت اعتماد سازۀ پنج طبقه با لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه 131 
6-5 بررسی نتایج 138 
فصل هفتم: ارزیابی رفتار لرزه‌ای با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی 140 
7-1 مقدمه 141 
7-2 مدل‌سازی در ANSYS برای اجرای تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی 141 
7-3 آنالیز قاب دوبعدی 144 
7-3-1 آنالیز قاب بدون میانقاب با تکیه‌گاه‌های ثابت 144 
7-3-2 آنالیز قاب بدون میانقاب با لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه 147 
7-3-3 آنالیز قاب با 33% میانقاب با تکیه‌گاه‌های ثابت 150 
7-3-4 آنالیز قاب با 33% میانقاب با لحاظ نمودن اندرکنش خاک-سازه 154 
7-4 بررسی نتایج 157 
فصل هشتم: نتیجه‌گیری کلی و پیشنهادات 159 
8-1 نتیجه‌گیری 160 
8-2 پیشنهاد برای کارهای آینده 164 
منابع: 165 
ABSTRACT . 

 

تحلیل قابلیت اعتماد سازه بلند با سیستم لوله‌ای تحت بار جانبی ناشی از باد (با در نظر گرفتن تاثیرات متقابل خاک و سازه)

چکیده

با افزایش جمعت و توسعه شهرنشینی، گسترش ساختمان‌های بلند روز به روز در حال افزایش است در این راستا انواع مختلفی از سیستم های سازه ای توسط محققان ارائه شده است یکی از سیستم هایی که در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است سیستم لوله ای است، که انعطاف پذیری سازه و کاهش قابل توجه تغییر مکان جانبی از مزایای این نوع سیستم سازه ای است مهمترین مسئله ای که در این ساختما ن ها اهمیت دارد پایداری ساختمان در مقابل تحریکات ناشی از باد و زلزله و از همه مهم تر آسایش و آرامش ساکنان هنگام نوسان سازه است، لذا باید پایداری این نوع ساختمان ها از ضریب اطمینان کافی برخوردار باشد از طرفی چشم پوشی از اثر اندرکنش خاک و سازه و در نظر گرفتن اتصال ستون ها به زمین به صورت صلب این نگرانی را به همراه دارد که پاسخ سازه دارای اختلاف عمده ای با پاسخ واقعی آن باشددر این پژوهش روش های پیشرفته تحلیل قابلیت اعتماد، شامل روش های FORMوSORMبر روی سه مدل سازه ای شامل ساختمان های 30 ، 55 و 70 طبقه با سیستم لوله ای به عنوان نماینده ساختمان های بلند مرتبه یک بار بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه و نیز با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه مورد مطالعه قرار گرفته و پس از تحلیل احتمال خرابی و شاخص قابلیت اعتماد سازه ها بدست آمدند نتایج تحلیل های قابلیت اعتماد برای شرایط تکیه‌گاهی گیردار و همچنین با در نظر گرفتن اندرکش خاک و سازه با هم مقایسه شدنداین مقایسه منجر به این نتیجه شد که اندرکنش خاک با سازه موجب افزایش احتمال خرابی در مقایسه با حالت گیردار می شود

فهرست مطالب 
عنوان صفحه 

فهرست مطالب أ 
فهرست اشکال ث 
فهرست جداول د 
چکیده یک 
فصل اول: مقدمه 1 
1-1 کلیات 1 
1-2 تعریف مساله 2 
1-3 اهداف پایان نامه 3 
1-4 پیشینه تجربی و تاریخی موضوع 3 
1-5 رئوس مطالب پایان نامه 4 
فصل دوم: سیستم¬های سازه¬ای متداول در سازه¬های بلند مرتبه 5 
2-1 مقدمه 5 
2-2 سازه‌های داخلی 9 
2-2-1 قاب مهاربندی 9 
2-2-1-1 کلیات 9 
2-2-1-2 مزایا و معایب 10 
2-2-2 قاب خمشی 10 
2-2-3 سازه‌های دیوار برشی 11 
2-2-3-1 رفتار سیستم 11 
2-2-3-2 مزایا و معایب 12 
2-2-4 سیستم قاب- دیوار 12 
2-2-4-1 کلیات 12 
2-2-4-2 رفتار سیستم 12 
2-2-4-3 مزایا و معایب 14 
2-2-4-4 تحقیقات اخیر 14 
2-2-5 سیستم مهار بازویی 15 
2-2-5-1 کلیات 15 
2-2-5-2 رفتار سیستم 15 
2-2-5-3 مزایا و معایب 17 
2-2-5-4 تحقیقات اخیر 18 
2-3 سازه‌های خارجی 19 
2-3-1 سیستم لوله‌ای 19 
2-3-1-1 کلیات 19 
2-3-1-2 رفتار سیستم 19 
2-3-1-3 مزایا و معایب 21 
2-3-1-4 انواع سیستم‌های لوله‌ای 21 
2-3-1-5 لوله در لوله (tube in tube) 22 
2-3-1-6 لوله‌ای مهاربندی شده (Braced tube) 22 
2-3-1-7 لوله‌های دسته شده(Bundled tube) 23 
2-3-1-8 تحقیقات اخیر 25 
2-3-2 سیستم‌های با شبکه قطری (Diagrid Systems) 25 
2-3-2-1 کلیات 25 
2-4 حداکثر کارآیی سیستم¬های لوله¬ای 27 
فصل سوم: تحلیل قابلیت اعتماد سازه-ها 28 
3-1 مقدمه 28 
3-2 معرفی کلی روش قابلیت اعتماد 29 
3-3 عدم قطعیت 31 
3-4 روش تحلیل قابلیت اعتماد 34 
3-4-1 روش مرتبه اول ممان دوم(FOSM) 36 
3-4-2 تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول(FORM) 38 
3-4-3 تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه دوم (SORM) 46 
3-5 ملاحظات نهایی 48 
فصل چهارم: بار باد 50 
4-1 مقدمه 50 
4-2 بار باد 51 
4-3 خصوصیات باد 52 
4-4 پارامترهای مورد نیاز برای بارگذاری باد 53 
4-5 خصوصیات ساختمان¬های بلند در برابر بارگذاری باد 55 
4-6 تحقیقات اخیر 55 
4-7 روش آیین نامه¬ای بارگذاری باد 57 
4-7-1 روش سادهشده 57 
4-7-2 روش تحلیلی 57 
4-7-3 روش تونلباد 58 
فصل پنجم: مدل‌سازی اثرات اندرکنش خاک و سازه 60 
5-1 مقدمه 60 
5-2 مسئله اندرکنش خاک و سازه 61 
5-2-1 اندرکنش خاک و سازه با استفاده از روش جرم فنر و کمک فنر معادل 62 
5-2-1-1 منحنیp-y بر اساس آیین‌نامه API 63 
5-2-1-2 منحنی t-zبر اساس آیین‌نامه API 65 
5-2-1-3 منحنی q-zبر اساس آیین نامه API 67 
فصل ششم: مطالعات موردی سازه¬های 55،30 و70 طبقه با سیستم لوله-ای70 
6-1 اطلاعات مدل سازی 70 
6-2 اطلاعات مدل خاک 71 
6-3 اطلاعات مربوط به بارگذاری مدل¬ها 71 
6-4 تحلیل قابلیت اعتماد سازه 30 طبقه با سیستم لوله-ای 73 
6-4-1 تحلیل قابلیت اعتماد سازه 30 طبقه بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 77 
6-4-2 تحلیل قابلیت اعتماد سازه 30 طبقه با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 79 
6-5 تحلیل قابلیت اعتماد سازه 55 طبقه با سیستم لوله-ای 86 
6-5-1 تحلیل قابلیت اعتماد سازه55 طبقه بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 88 
6-5-2 تحلیل قابلیت اعتماد سازه55 طبقه با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 90 
6-6 تحلیل قابلیت اعتماد سازه 70 طبقه با سیستم لوله-ای 98 
6-6-1 تحلیل قابلیت اعتماد سازه70 طبقه بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 100 
6-6-2 تحلیل قابلیت اعتماد سازه70 طبقه با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه 103 
6-7 مقایسه مدل-ها 110 
فصل هفتم: نتیجه¬گیری کلی و پیشنهادات 118 
7-1 نتیجه¬گیری کلی 118 
7-2 پیشنهاد برای کارهای آینده 120 
منابع و مآخذ 121 

 

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

تومان49,000 تومان39,000افزودن به سبد خرید

————————————————————————————————————————————–