سخن مؤلف
بعد از چاپ کتاب «مهندسی زلزله»، که علاوه بر مطالب کتاب «مبانی مهندسی زلزله» شامل فصولی از کتاب حاضر نیز بود، دوستان زیادی ابراز تمایل کردند که این دو نوع مطالب از هم مجزا ارائه شوند تا هم یکی از این دو در راستای سرفصل درس مبانی مهندسی زلزله باشد و هم افرادی که در مقطع تکمیلی هستند یا فقط به بخش هایی از کتاب حاضر نیاز دارند، با تهیه همین کتاب، نیاز آنها رفع شود. در نتیجه قرار شد علاوه بر تفکیک مطالب مبانی (دستنامه 3) از مطالب تکمیلی (دستنامه 4، کتاب حاضر)، با ترکیب این دو دستنامه، دانشنامه شماره 2 یعنی «مهندسی زلزله» شامل کل مطالب هر دو دستنامه نام برده چاپ شود. ضمناً یادآوری می کند که قبلاً دستنامه 4 شامل مطالب مباحث آیین نامه ای بود، که به این ترتیب، این مطالب به دستنامه 5 منتقل شد و با عنوان «تفسیر استاندارد 2800، جلد اول: مبانی و مفاهیم» منتشر شد.
نکته مهم دیگر در خصوص این کتاب، وجود خلاصه دستنامه 1/2 (مقدمه ای بر ارتعاشات تصادفی) در فصل چهارم است. دلیل این کار، نیاز به مفاهیم مورد نظر برای درک مطالب ارائه شده در فصل پنجم (پارامترهای حرکت زمین) است.
برخی از مطالبی که در خصوص آموزش مفهومی ریاضی در کلاس‌ها بیان می‌شد، به درخواست دانشجویان در پیوست «ج» کتاب حاضر اضافه شد. نمونه خوانی این پیوست را آقای شوقی انجام دادند که از ایشان تشکر می شود. حروف چینی قسمت هایی از متن کتاب را سرکار خانم هانیه عمرانی انجام داده اند. صفحه‌آرايي قسمت های عمده ای از کتاب با حوصله و تلاش سركار خانم مريم يوزباشي به نحوه شايسته‌اي انجام شده است. از ايشان صميمانه تشكر مي‌شود.
آقای محمد کرمی شاهنده کمک بی شائبه ای در فرآیند تولید این کتاب داشته اند. از لطف ایشان صمیمانه تشکر می شود. از حوصله و زحمات آقای مجیدرضا زروئی مدیرعامل این انتشاراتی تقدیر می شود.
امید است در چاپ های بعدی کتاب، مطالب تکمیلی به آن افزوده شود.
برای اطلاعات بیشتر و نیز ارائه دیدگاه ها و نظرات خود به پایگاه اطلاع رسانی dastnameh.ir مراجعه شود.
محمدرضا تابش پور
اسفند 1393
tabeshpour@sharif.edu
فهرست مطالب
فصل اول: طیف های پاسخ و طراحی 1
1.2 مقدمه 3
1.2 تاريخچه پاسخ 5
1.3 طيف پاسخ 7
1.3.1 خصوصيات طيف پاسخ 13
1.3.2 مقايسه طيف پاسخ سرعت نسبي و شبه سرعت 20
1.3.3 مقايسه طيف پاسخ شتاب کل و شبه شتاب 22
1.4 طيف طراحي 22
1.5 مقايسه طيف پاسخ و طيف طراحي 29
فصل دوم: ضریب رفتار سازه ها 31
2.1 مقدمه 33
2.2 منحني ظرفيت سازه 34
2.3 نسبت شکل‌پذيري 36
2.4 ضريب کاهش نيرو (ضريب رفتار، R) 37
2.4.1 ضريب کاهش به علت شکل پذيري 38
2.4.2 ضريب کاهش به علت مقاومت افزون 40
2.4.3 ضريب کاهش به علت نامعيني 40
2.4.4 ضريب کاهش به علت ميرايي، 43
2.5 نگرش‌هاي طراحي 44
2.5.1 طراحي به روش حالت حدي و يا ضرايب بار و مقاومت نهايي 45
2.6 ضريب تبديل جابه‌جايي خطي (طرح) به غيرخطي (واقعي) 46
2.6.1 طراحي به روش حالت حدي و يا ضرايب بار و مقاومت نهايي 46
2.7 روشهاي آيين‌نامه‌اي در تخمين 47
2.7.1 UBC-97 47
2.7.2 استاندارد 2800 (ویرایش سوم) 48
2.7.3 استاندارد 2800 (ویرایش چهارم) 49
مسائل و پرسش های تکمیلی 50
تمرین ها 63
فصل سوم: ارتعاش لایه خاک 65
3.1 مقدمه 67
3.2 ارتعاش محيط پيوسته يك درجه آزادی 67
3.2.1 ارتعاش برشي تير 67
3.2.1.1 ارتعاش آزاد 67
3.2.1.2 ارتعاش اجباري 69
3.2.2 ارتعاش خمشي تيرها 70
3.2.3 انتشار موج در جسم يك بعدي 72
فصل چهارم: ارتعاشات تصادفی 81
4.1 تعریف ارتعاشات تصادفی 83
4.2 توزیع گاوسی 83
4.3 محاسبه میانگین 84
4.4 تابع توزیع احتمال 85
4.5 توزيع گاوسی (نرمال) مرتبه دوم 85
4.6 ميانگين «چند رکورد» (Ensemble average) 86
4.6.1 فرآیند تصادفی مانا 87
4.6.2 فرآیند تصادفی ارگودیک 87
4.7 هم بستگي 88
4.8 خودهم بستگي 90
4.9 سری و انتگرال فوریه 92
4.10 چگالی طیفی 95
4.10.1 فرآیندهای باندباریک و باندپهن 97
4.10.2 چگالی طیفی برای مشتق های یک فرآیند 99
4.11 روش پاسخ فرکانسی 101
4.12 روش پاسخ ضربه (impulse) 102
4.13 رابطه بین توابع پاسخ فرکانسی و پاسخ ضربه 103
4.14 محاسبه پاسخ به یک تحریک اختیاری 104
4.15 سطح ميانگين 106
4.16 خودهم بستگي 107
4.17 تعیین چگالی طیفی پاسخ 107
4.18 پاسخ ميانگين مربعات 108
فصل پنجم: پارامترهای حرکت زمین 109
5.1 پارامترهاي حركت زمين 111
5.1.1 پارامترهاي دامنه 111
5.1.1.1 شتاب بيشينه 112
5.1.1.2 سرعت بيشينه 112
5.1.1.3 جابه جايي بيشينه 112
5.1.2 پارامترهاي محتواي فركانس 113
5.1.2.1 طيف حركت زمين 113
5.1.2.1.1 طيف فوريه 113
5.1.2.1.2 طيف توان 117
5.1.2.1.3 طيف پاسخ 120
5.1.2.1.3.1 طيف پاسخ جابه جايي 121
5.1.2.1.3.2 طيف پاسخ شبه سرعت 121
5.1.2.1.3.3 طيف پاسخ شبه شتاب 121
5.1.2.1.3.4 طيف تركيبي ، ، 122
5.1.2.2 پارامترهاي طيفي 123
5.1.2.2.1 پريود غالب 123
5.1.2.2.2 پهناي 123
5.1.2.2.3 فركانس مركزي 124
5.1.2.2.4 ضريب شكل 124
5.1.2.2.5 پارامترهاي کاناي-تاجيمي (Kanai-Tajimi) 124
5.1.2.2.6 نسبت 126
5.2 مدت 126
5.3 ساير پارامترهاي حركت زمين 127
5.3.1 شتابrms 127
5.3.2 شدت Aria 127
5.3.3 شدت مشخصه 128
5.3.4 سرعت مطلق تجمعي 128
5.3.5 شدت طيف پاسخ 129
5.3.6 شتاب بيشينه ي مؤثر و سرعت بيشينه ي مؤثر 129
فصل ششم: تحلیل و طرح لرزه ای سکوهای فراساحلی 131
6.1 مقدمه 133
6.2 فلسفه طراحي براي بارهاي لرزهاي 134
6.3 تئوري 135
6.3.1 روش طيف پاسخ 135
6.4 محاسبه پاسخ سازه 137
6.4.1 مدل سازه 138
6.4.2 روشهاي تحليل 140
6.5 روش تحليل گام به گام 142
6.5.1 روش برهم نهي مودها 146
6.6 روش طيف پاسخ 148
فصل هفتم: طراحي لرزه اي مخازن 153
7.1 مقدمه 155
7.2 تحليل پايداري و مقاومت 158
7.3 مخازن مهارشده 159
7.3.1 تحريك افقي زلزله 159
7.3.2 مولفه قائم زلزله 161
7.3.3 تحليل پايداري و مقاومت 162
7.4 مخازن مهارنشده 162
7.5 استانداردهاي طراحي و توصيه‌نامه‌هاي موجود 165
7.5.1 آئين‌نامه‌هاي آمريكايي 165
7.5.2 توصيه‌نامه‌هاي اتريشي 165
7.5.3 آئين‌نامه كانادا 166
7.5.4 آئين‌نامه ژاپن 166
7.5.5 آئين‌نامه نيوزلند 166
فصل هشتم: معرفي ميراگر و كاربرد آن در بهسازي لرزه اي 167
8.1 مقدمه 169
8.2 انواع ميراگر 170
8.2.1 ميراگر اصطکاکي 170
8.2.1.1 ميراگر اصطکاکي پال 170
8.2.1.2 نيروي لغزش بادبند اصطکاکي 171
8.2.1.3 ميراگر اصطکاکي چرخشي 172
8.2.2 ميراگر سيال لزج 173
8.2.3 ميراگرهاي فلزي 176
8.3 مقايسه حلقه‌هاي چرخه‌اي انواع ميراگر 176
8.4 مقايسه ميراگر اصطکاکي با ميراگر سيال لزج 177
8.5 معيار طراحي 177
8.6 تحليل ديناميکي غيرخطي 178
8.7 موارد کاربردي 178
8.7.1 بهسازي كارخانه هواپيماي بوئينگ (آمريكا) 178
8.7.2 Moscone West Convention (سانفرانسيسكو، آمريكا) 178
8.7.3 بهسازي مركز توسعه شركت بوئينگ و برخي از ساختمان‌هاي وابسته 180
8.7.4 ساختمان‌هاي مركز مراقبت بيمارستان Sharp Memorial (كاليفرنيا) 180
8.7.5 بهسازي مخزن 3 ميليون گالني (كاليفرنيا) 181
8.7.6 ساختمان كتابخانه دانشگاه Concordia (كانادا) 181
8.7.7 بهسازي لرزهاي ساختمان مركزي دادگستري (كانادا) 182
8.7.8 ساختمان مركزي آژانس فضايي (كانادا) 182
8.7.9 بهسازي لرزهاي ساختمان C. de Montreal (كانادا) 183
8.7.10 بهسازي ساختمان مركزي پليس ايالتي كبك 183
8.7.11 بهسازي ساختمان One McGill Street 184
8.7.12 هتل Atami Korakuen (استان شيزوکا) 186
8.7.13 ساختمان اداره دولتي شن يانگ (چين) 186
8.7.14 مرکز پزشکي سانبرناردينو 186
8.7.15 هتل بيجينگ (چين) 188
8.7.16 برج مرکز تجارت جهانی تبریز 188
پیوست‌ها 191
پیوست الف: مفهوم طیف دامنه‌ی فوریه 193
پيوست ب: کاربرد طیف در تحلیل ارتعاشی سازه‌ها 197
پيوست ج: فیزیک تا ریاضی، ابتدا تا ابتدا 225
منابع 253
