در این تحقیق، به بررسی رفتار لرز ه ای دیوارهای بتنی مرکزگرای گهواره ای در دو حالت پایه- گهواره‎ای و گهواره‎ای دوگانه پرداخته شد. برای تحلیل‎های لرزه‎ای از سه مجموعه شتاب نگاشت شامل 22 شتاب‎نگاشت دور از گسل، 14 شتاب‎نگاشت نزدیک گسل دارای پالس و 14 شتاب‎نگاشت نزدیک گسل بدون پالس استفاده شد. به این منظور، سازه‎های 8، 12، 16 و 20 طبقه تحت اثر شتاب نگاشت‎های مزبور مورد تحلیل تاریخچه - زمانی غیرخطی قرار گرفتند. براساس مساحت کابل پیش‎تنیده مورداستفاده در دیوار، سه نوع دیوار گهواره ای دوگانه در نظرگرفته شد و رفتار لرزه‎ای آن با رفتار دیوار پایه - گیردار و پایه - گهواره ای مقایسه شد. مدل سازی‎ها در نرم افزار OpenSEES و به صورت دوبعدی انجام شدند. برای صحت سنجی مدل‎سازی، از داده‎های آزمایشگاهی موجود در خصوص دیوارهای پایه - گیردار و پایه - گهواره ای استفاده شد. به منظور مطالعه ی تطبیقی سازه های موردنظر، ضرایب مطلوبیت براساس کاهش اثرات مودهای بالا و کاهش جابه جایی های نسبی پس ماند تعریف شد. نتایج نشان داد، به طور کلی شاخص مطلوبیت دیوارهای گهواره ای دوگانه بیشتر از سایر سیستم‎های موردمطالعه در این تحقیق است. علاوه بر این، کاهش مساحت کابل در بلوک تحتانی دیوارهای گهواره ای دوگانه در کاهش اثرات مودهای بالا بسیار مؤثر است.

استفاده از دیوارهای گهواره یی به عنوان یک جایگزین در جهت رفع برخی نواقص لرزه یی دیوارهای برشی همانند خسارت چشم گیر در پایه و تغییرمکان ماندگار، با استقبال گسترده یی روبرو شده است. علی رغم کارهای آزمایشگاهی مختلف درخصوص عملکرد لرزه یی دیوارهای گهواره یی، تاکنون مدلی تحلیلی، که رفتار غیرخطی آن را تحت زلزله پیش بینی و میزان خسارت در سطح دیوار را مشخص کند، ارائه نشده است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه ی روشی کاربردی جهت مدل سازی و تخمین خسارت دیوارهای گهواره یی با کابل های پس کشیده تحت بارگذاری لرزه یی است. بدین منظور جهت مدل سازی دیوار گهواره یی از نرم افزارPerform3D استفاده شده است. جهت اطمینان از صحت مدل سازی، نتایج آزمایشگاهی با نتایج تحلیلی مقایسه شده اند، که مدل پیشنهادی به خوبی می تواند رفتار غیرخطی دیوار گهواره یی را تحت زلزله پیش بینی کند. همچنین با استفاده از شاخص خرابی، میزان خسارت وارده به دیوار با بهره گیری از نتایج مدل سازی برآورد شده است، که مقایسه ی بین خرابی برآورد شده و دیوار آزمایشگاهی انطباق بالایی را نشان داده است.

عموماً در تحلیل و طراحی ساختمان‏ ها، پی را صلب فرض کرده و به تأثیری که نشست خاک زیر پی و انعطاف پذیری پی سازه ممکن است بر روی پاسخ سازه داشته باشد توجهی نمی‏ شود. درصورتی که اندرکنش بین سازه، پی و محیط خاک تکیه گاهی آن، رفتار واقعی سازه را به طور قابل توجهی در مقایسه با بررسی رفتار سازه به تنهایی تغییر می دهد و یکی از موارد بسیار مهم در زمینه اندرکنش خاک و سازه، حرکت گهواره‏ای سازه روی پی می‏باشد. سیستم‏های مورد استفاده در این پژوهش شامل سیستم سازه‏ای دیاگرید دارای حرکت گهواره‏ای با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه روی پی و مقایسه آن با سیستم سازه‏ای دیاگرید دارای قاب حرکت گهواره‏ای است که برای مدل سازی بهتر این سیستم نوین ابتدا طراحی کابل های پس کشیده و همچنین جزئیات دقیق اتصالات پای ستون و همچنین میراگرهای تسلیمی در نرم افزار ABAQUS با در نظر گرفتن ابعاد اتصال برای دهانه مهاربندی 12 طبقه طراحی می‏ گردد و سپس در نرم افزار SAP2000 طراحی اعضای سازه‏ای برای سازه‏های 16 و 12 طبقه دیاگرید دارای حرکت گهواره‏ای انجام شده است. نتایج بیانگر بهبود عملکرد حرکت گهواره‏ای روی پی در کاهش تنش های توزیع شده در سازه دیاگرید می باشد همچنین در سازه دیاگرید دارای قاب گهواره‏ای شاهد کاهش تغییر مکان‏ های سازه نسبت به حرکت گهواره‏ای روی پی بوده‏ایم زیرا با کابل‏های پس کشیده تغییر مکان‏های سازه به میزان زیادی کاهش یافته است و این در حالی است که در سازه دیاگرید با حرکت گهواره‏ای روی پی تغییر مکان های سازه به میزان 20 درصد به دلیل اثرات اندرکنشی خاک و سازه افزایش یافته است با این وجود به دلیل میرایی بسیار خاک، سیستم عملکرد لرزه‏ای مناسبی را از خود نشان داده است زیرا علاوه بر کاهش تعداد مفاصل پلاستیک، سطح مفاصل پلاستیک نیز به ناحیه LS و کمتر از آن محدود شده است.

سیستم های نوین باربر جانبی مرکزگرا، با متمرکز کردن خرابی ها در اعضای فیوز، باعث کاهش هزینه های تعمیر شده و امکان بهره برداری بدون وقفه را فراهم می‎آورند. دیوار برشی بتنی مرکزگرای گهواره ای جزو این سیستم ها محسوب می شود. در تحقیق حاضر، رفتار دیوارهای پایه-گهواره ای مرکزگرا تحت 25 شتاب‎نگاشت نزدیک گسل پالس مانند بررسی شد. اثر شتاب نگاشت های مزبور بر روی سازه ها در دو حالت با و بدون مؤلفه دورانی زلزله مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مقایسه و در نظر گرفتن مؤلفه های دورانی، شش ترکیب بارگذاری لرزه ای در نظر گرفته شده است. برای تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، سازه‎های دارای 4، 8، 12، 16 و 20 طبقه انتخاب شدند. مدل سازی‎ها در نرم افزار OpenSees  به صورت دو بعدی انجام شدند. نتایج نشان داد لحاظ مؤلفه دورانی زلزله می تواند پاسخ های سازه را افزایش دهد. به طوری که حداکثر شتاب، جابه جایی نسبی، خمش، برش طبقات، جابه جایی نسبی پسماند بام و نسبت تنش حداکثر کابل به ترتیب برابر با 24/6، 9/3، 10/4، 9/6، 623 و 11 درصد با لحاظ مؤلفه دورانی زلزله به صورت حداکثر، افزایش یافته است. در سیستم های دیوار پایه-گهواره ای مورد بررسی، حداکثر جابه جایی پسماند برابر با 0/01 درصد بود. در پایان می توان گفت در سیستم های پایه -گهواره ای مرکزگرا، زاویه شتاب نگاشت با مؤلفه گهواره ای حداکثر نسبت به زاویه شتاب نگاشت با مؤلفه افقی حداکثر، ممکن است پاسخ های بیشتری را ایجاد کند.

سیستم های باربر جانبی متداول، انرژی لرزه ای وارد بر سازه را از طریق تغییرشکل های ماندگار در اعضای اصلی سازه ای خود مستهلک می کنند. این عملکرد منجر به وقوع خرابی های سازه ای قابل ملاحظه ای در ساختمان ها پس از وقوع زمین لرزه های شدید می شود که در بسیاری از موارد تعمیر این خرابی ها حتی در صورت امکان پذیر بودن، توجیه اقتصادی نخواهد داشت. سیستم های با عملکرد گهواره ای نوع جدیدی از سیستم های باربر جانبی هستند که با هدف کاهش تغییرشکل های ماندگار در سازه پس از وقوع زمین لرزه های شدید و جلوگیری از ایجاد خرابی در اعضای کلیدی سازه ای از طریق هدایت این خرابی ها به سمت اعضایی قابل تعویض، ایجاد شد ه اند و به سرعت در حال توسعه هستند. در یک قاب با عملکرد گهواره ای پای ستون ها در قاب باربر لرز ه ای به پی متصل نمی شود و قاب قادر است آزادانه روی پی دوران کند. کابل های پس تنید ه ای که بالای قاب را به پی متصل می کنند، وظیفه بازگرداندن قاب دوران یافته به حالت اولیه خود را دارند و انرژی لرزه ای در هر دوران قاب، از طریق تغییرشکل های پلاستیک در المان های قابل تعویض که فیوز نامیده می شوند، مستهلک می گردد. در این پژوهش، رفتار لرزه ای یک قاب مهاربندی سه طبقه با عملکرد گهواره ای از طریق انجام آنالیز دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، تحت دو شتابنگاشت Kobe و Northridge و هر یک با سه مقیاس سطح MCE، 1.2 برابر سطح MCE و 1.5 برابر سطح MCE، ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که سیستم قاب مهاربندی شده با عملکرد گهواره ای عملکرد بسیار مطلوبی در استهلاک انرژی لرزه ای حتی تحت بارگذاری های سطح MCE دارد. همچنین، تغییرمکان ماندگار در سازه در انتهای مسیر بارگذاری ناچیز است. تنها نگرانی در مورد این سیستم ، احتمال وقوع خستگی در کابل های پس تنیده است که در اثر افزایش شدت تحریک های تکیه گاهی، قابلیت مرکزگرایی سیستم را تحت تاثیر قرار داده و پایداری آن را به خطر می اندازد.

آسیب های ناشی از زلزله در سازه های بتنی باعث شده است که روش های نوینی برای طراحی و ساخت سازه های بتنی مقاوم در برابر زلزله توسعه پیدا کنند اما زلزله های اخیر نشان داده اند که ساختمان های بتنی تحت اثر زلزله دچار آسیب هایی می شوند که تعمیر آنها را بسیار دشوار و حتی غیر ممکن می گرداند؛ لذا در این پژوهش به معرفی سیستم نوینی پرداخته شده است که با استفاده از سازوکار حرکت گهواره ای در دیوارهای برشی سازه، آسیب را به فیوزهای سازه منتقل می کند و باعث می شود سازه بتنی در حین زلزله و پس از آن ایمن باقی بماند و تعمیرپذیری بسیار ساده ای داشته باشد. جزئیات دقیق اتصالات و طراحی این سیستم در نرم افزار ABAQUS و تحلیل غیر خطی سازه های 4 طبقه بتنی منظم مجهز به دیوار برشی دارای حرکت گهواره ای در نرم افزار SAP و تحت هفت رکورد لرزه ای حوزه نزدیک گسل انجام شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از سیستم دیوارهای برشی دارای حرکت گهواره ای در مقایسه با سازه های بتنی فاقد آن به طرز مؤثری آسیب وارده به سازه را در اثر اعمال رکوردهای لرزه ای کاهش داده و سازه بتنی مجهز به آن سالم باقی مانده است. همچنین سطوح عملکردی سازه مجهز به دیوارهای برشی دارای گهواره ای نیز در ناحیه خدمت رسانی بی وقفه باقی مانده است اما در سازه بتنی فاقد آن مفاصل پلاستیک حتی وارد ناحیه فروریزش شده است. بهبود رفتار لرزه ای سازه مجهز به دیوار برشی دارای حرکت گهواره ای به میزان 30 درصد بیشتر از سازه مشابه فاقد آن بوده است.

در طی دهه­ های اخیر نتایج مطالعات گوناگون نشان داده است که در نظرگیری امکان حرکات غیر الاستیک گهواره ­ای فونداسیون در طراحی ­ها می­ تواند باعث جلوگیری از تخریب­ جدی در سازه ­ها شود. هرچند یکی از نگرانی­ های بالقوه ­ای که در خصوص این رویکرد طراحی باید به آن توجه شود میزان بیشینه و نهایی نشست و دوران است. در این تحقیق با استفاده از روش عددی المان محدود به بررسی رفتار سیستم­ های گهواره­ای با در نظرگیری رفتار غیر الاستیک در بستر خاک پرداخته شده است. جهت بهبود عملکرد لرزه ­ای فونداسیون­ه ای گهواره­ ای روش ­های مختلف بهسازی بر اساس ضریب اطمینان فونداسیون در برابر بار قائم در نظر گرفته شده است. در خصوص فونداسیون­ هایی با ضریب اطمینان بالا احتمال واژگونی سیستم بر اثر حرکت گهواره ­ای وجود دارد. از این روی در این تحقیق استفاده از دیواره­ هایی با سختی کم به عنوان جداکننده ه ای لرزه­ ای در نزدیکی فونداسیون­ ها پیشنهاد شده است. لازم به ذکر است فاصله دیواره های نرم با فونداسیون بر اساس نحوه توزیع تنش در خاک زیر فونداسیون و عدم اختلال در میزان ظرفیت باربری استاتیکی انتخاب شده است. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که استفاده از دیواره ­های نرم با کاهش شدت زلزله­ های وارده بر سیستم گهواره ­ای باعث کاهش میزان بلندشدگی در فونداسیون می­ شود. بر این اساس می­ توان حاشیه اطمینان مناسبی را جهت جلوگیری از واژگونی سیستم ­های گهواره ­ای در برابر نیروهای لرزه ­ای شدید ایجاد نمود.

پل های مصالح بنایی در برابر تحریک های لرزه ای آسیب پذیر بوده و عملکرد این سازه های ترد بر اثر اعمال بارهای لرزه ای نیاز به بررسی دقیق دارد. در این کار تحقیقی یک مدل ساده برای تحلیل دینامیکی این سازه ها پیشنهاد می شود که بر حرکت گهواره ای پایه در جهت عرضی پل مبتنی است. با استفاده از این مدل؛ تحلیل های غیرخطی تاریخچه زمانی این گونه پل ها به راحتی و به سهولت می تواند انجام گیرد. مدل پیشنهاد شده برای تخمین پاسخ های لرزه ای پل های مصالح بنایی بزرگ که به طور هم زمان تحت تاثیر تحریکات لرزه ای در جهت عرضی و قایم پل قرار گرفته اند مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از این پژوهش معلوم می نماید که در طی تحلیل لرزه ای پل؛ برای تخمین دقیق مقدار لغزش ناشی از برش و نیروی محوری پایه اثر مولفه قایم به همراه اثر مولفه افقی زلزله باید در نظر گرفته شود. با کاربرد مدل پیشنهادی برای بررسی بهسازی لرزه ای پل ها مشخص می گردد که عملکرد لرزه ای پل ها بر اثر افزایش میزان شکل پذیری عرشه به طور قابل توجهی بهبود می یابد.