کتاب دانشنامه زلزله 2 : مهندسی زلزله (بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800) اثر محمدرضا تابش پور ناشر فدک ایساتیس

ویژگی های کتاب
 

•  70 فایل ویدئویی آموزشی
•  بیش از 1400 تصویر
•  بیش از 400 مسأله حل شده
•  پوشش 100% سرفصل کارشناسی درس «مبانی مهندسی زلزله»
•  پوشش 70% سرفصل کارشناسی ارشد درس «مهندسی زلزله»
•  ده ها فایل  برنامه کامپیوتری MATLAB
•  توجه به آیین نامه های لرزه ای
•  رعایت استاندارد های نگارشی
•  سهولت در یادگیری و خواندن

دستنامه ها، چرا و چگونه؟

رمز موفقیت علمی، ترجیح دادن «تفکر» بر «یادگیری» است؛ و این حقیقت آموزش است.
جمله بالا نقلی است از مضامین یکی از جملات انیشتین؛ و به نظر می رسد اکثر اندیشمندان همین طوری به علم نگاه کرده اند.
اکثر دروس پایه و تخصصی در هر دو سطح کارشناسی و تکمیلی در رشته های مهندسی مکانیک و عمران، عین یا شبیه هم هستند. هرچند سازه های دریایی از رشته های تکمیلی مهندسی عمران است، ولی برخی مباحث این حوزه بیشتر مبنای مکانیکی دارند؛ ضمنا حجم زیادی از کارهای حوزه دریا در مهندسی مکانیک، اشتراکات و مبانی عمرانی دارند. از این حیث، مهندسی دریا و سازه های فراساحلی عملاً بین دو رشته عمران و مکانیک قرار دارد.
اهمیت مباحث سازه های فراساحلی نفت و گاز بر کسی پوشیده نیست. محیط بسیار پیچیده دریا، شرایط خاص آن، ابعاد عظیم سازه های مربوطه، باعث وجود مسائل متعددی در این حوزه شده است. اشتراکات مبنایی بین سازه های دریایی و مهندسی زلزله، کافی است تا افراد علاقمند بتوانند همزمان به هر دو حوزه بپردازند. اولین شرط پیشرفت در هر حوزه ای تدوین کتب درسی و تکمیلی بر مبنای نیازهای بومی است. اهمیت ضرورت وجود مجموعه‌ي مدوّني از كتاب‌هاي درسی در حوزه هایی نظیر مهندسی دریا و زلزله، بركسي پوشيده نيست.
آموزش مبتني بر سرفصل‌هاي مناسب در دانشگاه‌ها و مراكز آموزشي، ارتقاء دانش و تجربه‌ي مهندسان، تعريف و طرح مسائل پژوهشي بومی، مستلزم وجود كتاب‌هايي است كه علاوه بر كيفيت علمي، با نياز‌هاي بومي، انطباق داشته باشد. در راستاي رسيدن به هدف بزرگ جامعه‌ي ايمن كه لازمه‌ي حيات پايدار بشري براي سير تكامل است، طي تلاشي مستمر در بيش از يك و نیم دهه، دوره‌های زیر تدوین شده است:

• دستنامه سازه های دریایی
• دستنامه‌ مهندسي زلزله
• دانشنامه

(از ترکیب چند دستنامه متوالی، تولید می شود.)

• درسنامه

(دروس پایه ای مقطع کارشناسی)
این کتاب ها در انتشاراتی های زیر چاپ می شود:

•  بنای دانش
•  فدک ایساتیس
•  دانشگاه صنعتی شریف

ویژگی کتب تدوین شده در این سری ها:

• عدم استفاده از دانشجویان در تولید کتاب (فقط دانشجویان علاقمند برای نمونه خوانی قبل از چاپ به همکاری دعوت می شوند که اسم تمامی این عزیزان در بخش سخن مؤلف آورده می شود.) تمامی مطالب حاصل تلاش خود نویسنده می باشد. در کارهایی که بخشی از عزیزان همکاری داشته اند با دقت، کار آنها در سخن مؤلف، مورد اشاره دقیق قرار گرفته است.
• توجه به سرفصل های مصوب و نیز سرفصل هایی که مورد غفلت قرار گرفته اند.
• رعایت استانداردهای ساختاری
ادامه متن را فقط افرادی که علاقمند به کارهای متداوم علمی هستند، خوب است بخوانند؛ برای سایرین ضرورتی ندارد.
... آن چه روش بنده در تحصیل در دوره دبیرستان بود، تفکر مداوم برای حل مسائل بود. عمده مسائل المپیادهای فیزیک و ریاضی را با حوصله مورد برسی قرار می دادم. درست است که رسیدن به حل برایم جالب بود، ولی بسیار جذاب تر، لحاظاتی بود که به فکر کردن برای حل می گذشت. معلم جبر سال سوم دبیرستان، تنها کسی بود که اکثر جلسات، مسائلی در حد المپیادهای استانی و برخی مواقع هم در سطح کشوری، در کلاس مطرح می کردند که غیر از یک مورد که یک مسأله هندسه بود و حل آن برایم یک هفته طول کشید (و در تمام طول هفته به آن فکر میکردم)، بقیه را سر کلاس حل می کردم. یکی از زیباترین صحنه هایی که از دبیرستان به یاد دارم، خوشحالی وصف ناپذیر آقای دلقندی معلم همان کلاس بود وقتی که بعد از یک هفته حل آن مسأله را دید.
... بعد از ورود به دانشگاه از همان ابتداي تحصيل در رشته ي عمران در دانشگاه صنعتي شريف (سال 1373) برنامه اي جدي براي كار علمي داشتم، ولي برايم روشن نبود كه دقيقاً قرار است چه كاري انجام دهم. ...
مقاومت مصالح...
در سال های 74 و 75 چند دوره دستیار کلاس مقاومت مصالح شدم و در آن مدت، بیش از 500 مسأله را گرداوری و تحلیل کردم. اوایل سال 76 مجموعه مفصلی از این مسائل را تبدیل به یک کتابچه کردم، ولی هرگز تصمیم به چاپ آن نگرفتم. بخش های عمده ای از آن را در سال های بعد به دوستانی که می خواستند مقاومت مصالح تدریس کنند، تحویل دادم. بعدها تصمیم گرفتم مطالبی را که در قالب مقاومت مصالح و سایر دروس نظیر استاتیک و یا دینامیک و ... در مقطع کارشناسی درس داده بودم را در قالب درسنامه چاپ کنم.
مهندسی زلزله...
به علت آنكه در سال 76 برنامه اي را كه در سال 73 برايم مبهم بود، تقريباً روشن شده بود و تصميم خود را گرفته بودم كه روي مباحث ارتعاشاتی (نظیر امواج و زلزله) كار كنم، مطالعه ی كتب مرتبط با ارتعاشات، مهندسي زلزله، امواج و مقالاتي در اين زمينه را به طور جدي در برنامه ي خود گذاشتم. به طور مرتب برخي از ايام هفته را صبح تا عصر در كتابخانه ي دانشگاه صرف ورق زدن مقالات مربوطه مي كردم. چون آن موقع نيز مثل الان اطلاعاتم بسيار اندك بود، خيلي كم از مطالب مقالات سر در مي آوردم ولی تقريباً افق دوردست را براي خودم ترسيم كرده بودم. در سال های سوم و چهارم کارشناسی (75 و 76) به علت علاقه به مباحث مکانیک جامدات، اکثر دروس کارشناسی و برخی دروس ارشد آن را در دانشکده مهندسی مکانیک گذرانده یا مستمع آزاد شرکت کردم. به علت آن‌كه تصميم قطعي خود را گرفته بودم كه در موضوعات مرتبط با ارتعاشات و مهندسي زلزله كار كنم، در گرايش کارشناسی ارشد، مهندسي زلزله را در دانشگاه صنعتي شريف ادامه دادم. در همان سال به طور هم زمان در کنکور کارشناسی ارشد مهندسی سیستم های اقتصادی اجتماعی نیز شرکت کردم (آن موقع ها دوره ی کارشناسی ارشد مهندسی سیستم های اقتصادی اجتماعی به طور مستقل برگزار می شد) و با رتبه یک رقمی شروع کردم. ولی خیلی زود فهمیدم که این راه با خواسته من منطبق نبوده و همان گرایش مهندسی زلزله را ادامه دادم و به طور جدی در کنار آن دروس دانشکده مهندسی مکانیک در دروه های ارشد و دکترای جامدات را نیز گذرانده یا پیگیری می کردم. علاوه بر كار روي دروس اين رشته، تقریباً تمامی دروس مرتبط با گرايش كارشناسي ارشد سازه و مكانيك جامدات را در دانشكده هاي عمران و مكانيك گذراندم. ... در دوره ی كارشناسي ارشد، افق برنامه اي كه در سال 73 برايم مبهم بود، بسيار روشن‌تر شده بود. مي‌دانستم كه قرار است چندین سال و مثلاً روزي ميانگين 8 ساعت به مباحث مهندسي ارتعاشی و کاربردهای آن در مهندسی بپردازم و حاصل آن را در قالب چندین کتاب با یک عنوان کلی و مشترک منتشر کنم. اصلاً امتحانات دروس برایم اهمیتی نداشت، هرچند در سال1377 در بین فارغ التحصیلان ممتاز (ورودی 73) بودم و 1379 در بین فارغ التحصیلان ارشد، رتبه‌ی اول شدم، ولی تمام سوگیری کارهایم برای هدف مشخصی بود. مطالبي كه در سال چهارم كارشناسي و دو سال كارشناسي ارشد در اين خصوص گرد آوري كرده بودم در حدود 1000 صفحه بود كه به ارتعاشات، مهندسي زلزله، طراحي لرزه اي و سازه هاي بنايي مربوط مي شد. بیش از نیمی از آن ها مطالبي بود كه ترجمه به شمار نمي آمد، بلكه نگرشي شايد جديد و دسته بندي نويني در تركيب بندي مطالب بود. تصميم گرفتم آنها را در قالب شاید 3 كتاب منتشر كنم و كارهاي مقدماتي آن ها را هم در سال 1377 تا 1379 انجام دادم. بعد از چندبار بررسي، منصرف شدم ولي هر روز به آن ها مطالبی اضافه مي كردم. تا آن زمان بیش از 700 جلد كتاب مرتبط با دروس مختلف دانشگاهي به زبان هاي فارسي و انگليسي را تهيه كرده بودم. البته همه ي صفحات تمام كتاب-ها را نمي خواندم. مثلاً در يك كتاب فقط به يك مثال كه جاي ديگر تكرار نشده بود می پرداختم و بقيه اش را فقط ورق می زدم. در چند زمينه مرتبط با مهندسي زلزله مقالات متعددي را تهيه كردم. از سال 1376 تا 1379 مجموعه ي خوبي از مقالات مورد علاقه كه در مجلات و كنفرانس هاي كتابخانه ي دانشگاه بود تدوين كردم، حدود 200 مقاله بود. برخي را دقيق مي خواندم، برخي را هم در حد چنددقيقه فقط تماشا مي كردم. كتب موجود در اكثر كتابخانه هاي دانشگاه شريف را كه به نحوي با رياضي، ارتعاشات و زلزله مرتبط بود نگاه كردم...
مهندسی دریا و سازه های فراساحلی...
در سال 79 كه دكترا را در دانشكده ي عمران دانشگاه صنعتي شريف شروع كردم، افق هدفم برايم نسبتاً روشن تر شده بود. چند درس كه در دانشكده در زمينه ي سازه و زلزله ارائه مي شد را گذراندم و پيشنهاد پايان نامه را در سال اول تدوين كردم، زيرا يك سابقه ي 3 ساله را با حوصله و جديت پشت سر گذاشته بودم. به علت تشابه مفاهيم و مباني موجود در مهندسي زلزله و سازه هاي دريايي در زمينه ی بارگذاري بارهاي باد، زلزله و موج و مفاهيم مشترك نظير طيف در هر دو و اشتراك هايي در مباحث مكانيك سازه و ارتعاشات در دوره ی ارشد و اوايل دكترا چند كلاس مرتبط با اين رشته را هم مي رفتم. به علت اين پيش زمينه و شرایطی که در اوایل دكترا پیش آمد، به مباحث سازه های دريايي پرداختم. آن زمان بحث درياي خزر به طور جدی مطرح بود. در سال 1380 پيشنهادیه ی اول پايان نامه را كه در خصوص مهندسي زلزله وارتعاشات غیرخطی بود كنار گذاشتم و به مباحث سازه های دريايي پرداختم. با توجه به پيش زمينه اي كه در مكانيك، سازه و ارتعاشات داشتم، كافي بود دروسي در زمينه ي سیالات، تئوري موج، هيدروديناميك، تحليل و طراحي سازه-هاي دريايي بگذرانم. اين گونه دروس را در دانشكده هاي مكانيك و عمران گذراندم. البته محدود بود و بخش عمده ای را خودآموزی کردم. در تمام لحظات سال هاي 1381 تا 1386 كه به پايان نامه ي خود در مورد سازه-هاي دريايي مشغول بودم، در زمينه ي مهندسي زلزله هم مطالعه مي كردم و مطلب مي‌نوشتم و درگير پايان-نامه هاي چند نفر از دانشجويان کارشناسی ارشد در دانشکده عمران و گرایش مهندسی دریا در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف شدم.
چاپ کتب...
در سال 1385 حدود 3000 صفحه مطلب آماده ی چاپ داشتم. هنگامي كه پیشنهاد تهيه ي تفسیر استاندارد 2800 به اينجانب داده شد، برنامه ي قبلي خود را اندكي تغيير دادم و حدود 1200 صفحه از آن مطالب را در قالب تفسير و تشريح 2800 چاپ كردم. در سال هاي 1385 و 1386 بازخورد بسیار مثبتي از كتب تفسير استاندارد 2800 توسط خوانندگان محترم به من منتقل شد و اندك ابهامي هم كه در افق برنامه ريزي و هدف خود داشتم رفع شد. تصميم به تكميل مطالبي گرفتم كه تا آن روز گرد آوري كرده بودم. تا آن زمان تمام فعاليت هاي آموزشي، پژوهشي، حرفه اي و اوقات فراغت خود را در راستاي اين هدف تنظيم كرده بودم و از سال 86 مصمم تر به  این کار ادامه دادم. برخي روزها از صبح تا شب 50 صفحه مطلب تدوين مي كردم، چون سبقه ی چندین ساله را داشتم. سعي داشتم تركيب بندي مطالب و ساختار كتاب ها تا حدي نو باشد. هدف اين بود كه كتاب ها مورد استفاده ی دانشجويان و مهندسان يا هر دو واقع شود. مجدانه مطالعه، تحقيق و نوشتن را ادامه دادم. البته اين كار علاوه بر زمان، نياز به هزينه-هاي مالي بسيار زيادي هم داشت. در سال 1388 چند هزار صفحه مطلب تايپ شده، ويرايش شده و بازخواني شده داشتم. به طور جدي تصميم به نشر اين مطالب گرفتم. از سال  1388 كه به نشر آنها پرداختم، همواره در حال تدوين مطالب جديد هم بودم. ... اگر يك دانشجوي علاقه مند و باانگيزه در طول سالیان تحصیل و تدریس، و با تلاش شبانه روزي براي رسيدن به يك هدف مشخص به طور متوسط روزي 12 ساعت يعني ماهانه حدود 350 ساعت به تلاش علمي بپردازد و تمام كارهاي خود را در اين مسير تنظيم كند و هرسال حدود 1500 صفحه مطلب برای چاپ داشته باشد، نشان دهنده ی استفاده از فقط قسمت اندکی از انرژی و استعدادی است که خداوند در نهاد همه‌ی ما به ودیعه نهاده است...
محمدرضا تابش پور
dastnameh.ir

سخن مؤلف

کتاب حاضر ترکیب دستنامه 3 (مبانی مهندسی زلزله) و دستنامه 4 (مهندسی زلزله پیشرفته) است که در قالب «دانشنامه شماره 2: مهندسی زلزله» چاپ شده است. هر دو نوع کتاب های دستنامه و دانشنامه، خواهان خودش را دارد و این نوع ترکیب بندی بر اساس نظرات جمع زیادی از دوستان است.
از سال 1377 که تدریس مهندسی زلزله را شروع کردم، دیدم كه متأسفانه در برخی از دوره‌های درسی بدون توجه به سرفصل های رایج در جهان و آن چه در کشور ما تصویب شده و مورد نیاز است، محوریت اصلی کلاس (شاید بیش از 80% سرفصل) تدریس دینامیک سازه است. البته خوشبختانه این مشکل رو به حل است و هرسال اوضاع آموزشی مهندسی زلزله از نظر توجه به سرفصل بهتر می شود. مهم‌ترين وظيفه كلاس مهندسي زلزله، ايجاد درك مناسب از كليات و جزئيات رفتار سازه‌ها در زلزله و درک مفاهیم موجود در استانداردهای لرزه ای است. اين امر مستلزم بازخواني دقيق درس مقاومت مصالح و درك مفاهيم ارتعاشات مي‌باشد. در تدوین این کتاب به سرفصل درس مهندسی زلزله توجه خاصی شده است، به نحوی که بتواند پاسخ گوی نیاز دانشجویان باشد.
حروف چینی قسمت هایی از متن کتاب را خانم ها هانیه عمرانی، مونا سروری و سبا سروری و آقای مرتضی بهادر انجام داده اند، که از تلاش ایشان تشکر می شود. صفحه‌آرايي اين كتاب با حوصله و تلاش سركار خانم مريم يوزباشي به نحو شايسته‌اي انجام شده است؛ از ايشان صميمانه تشكر مي‌شود. همچنین از همکاری صادقانه آقای حسن فرهنگ فر در نمونه خوانی کتاب تقدیر می شود.
آقای فرید قهاری، زحمت ویرایش قسمت هایی از کتاب را تقبل کردند. از تلاش صادقانه و ارزشمند ایشان تقدیر می شود. آقای محمد کرمی شاهنده در انتشاراتی فدک ایساتیس 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.
بازخوردهای فراوانی از خوانندگان محترم دریافت شد که علاوه بر افزایش دلگرمی در ادامه کار، توقع بنده را از خودم بالاتر برد تا کتاب هایی شایسته و متناسب نیازهای جامعه مهندسی تدوین کنم. ترکیب بندی کتاب حاضر به نحوی است که بخش زیادی از نیازهای دانشجویان و مهندسان را در حوزه مهندسی زلزله رفع می کند و آن ها را آماده کارهای تحقیقاتی یا مهندسی می کند. البته بر اساس نوع کار مهندسی یا تحقیقاتی، سایر کتب دستنامه هم می تواند مفید باشد.
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: مقدمه‌ای بر زلزله‌شناسی مهندسی 1

1.1 مقدمه 3
1.2 ساختار زمین 3
1.3 زمین‌ساخت صفحه‌ای 6
1.4 انواع مرزها 14
1.5 شکست سنگ و گسلش 18
1.6 امواج 27
1.6.1 امواج دروني (حجمي) 28
1.6.1.1 موج P 29
1.6.1.2 موج S 29
1.6.2 امواج سطحي 29
1.6.2.1 موج رايلي 30
1.6.2.2 موج لاو 32
1.7 انتشار امواج 34
1.8 دستگاه‌های ثبت زلزله 40
1.9 انتشار امواج و رکورد زلزله 42
1.10 تعیین محل زلزله 44
1.11 پایگاه داده‌های رکورد زلزله 47
1.12 مقياس سنجش زلزله (بزرگا) 50
1.12.1 بزرگاي محلي ريشتر 51
1.12.2 بزرگاي موج سطحي 52
1.12.3 بزرگاي موج حجمي 53
1.12.4 ديگر مقياس هاي بزرگاي دستگاهي 53
1.12.5 بزرگاي گشتاوري 54
1.13 انرژي زلزله 54
1.14 آموزش‌های لازم برای دانش‌آموزان 60

فصل دوم: خرابی های ناشی از زلزله و کاهش پیامدها 63

2.1 مقدمه 65
2.2 نحوه‌ی اثر نیروی زلزله بر سازه 65
2.3 تقسيم‌بندي صدمات زلزله 67
2.3.1 خرابي هاي فيزيكي مستقيم 67
2.3.2 صدمات اجتماعي 67
2.3.3 زيان هاي اقتصادي 68
2.4 عوامل مؤثر بر خسارات ناشي از زلزله 68
2.5 نوع سازه 68
2.6 سازه بتني 69
2.7 سازه فولادي 74
2.8 سازه‌های بنایی 79
2.8.1 مودهای شکست سقف 79
2.8.2 وزن زیاد سقف 87
2.8.3 مود شکست گوشه 88
2.8.4 شکست درون صفحه ی دیوار 91
2.8.4.1 شکست برشي 91
2.8.4.2 شکست برشي- لغزشي 92
2.8.4.3 شکست خمشي 92
2.8.5 شکست برون صفحه ی دیوار 94
2.8.6 شکست جرز 98
2.8.7 شکست برشی جرزها 99
2.8.8 شکست های مرتبط با بازشو 100
2.8.9 مودهای شکست کلاف 105
2.9 مودهای شکست ساختمان‌های نیمه‌اسکلتی 111
2.10 قاب و ديوار پرکننده ي آجري 116
2.10.1 شکست طبقه ي نرم (يا ضعيف) 116
2.10.2 شکست پيچشي 118
2.10.3 شکست ستون کوتاه 120
2.11 اجزاي غيرسازه‌اي 122
2.12 شريانهاي حياتي 122
2.13 اثرات ساختگاهي و پي 126
2.14 خطرات جانبي 126
2.14.1 گسيختگي زمين 126
2.14.2 گسيختگي گسل 131
2.14.3 سيل 132
2.14.4 آتش‌سوزي 132
2.15 تدابیر ضروری برای مقابله با زلزله 133
2.16 بیمه 133
2.17 لزوم مطالعات لرزه‌شناسی در پروژه‌های عمرانی 134
مسائل و پرسش های تکمیلی 135
تمرین ها 141

فصل سوم: مقدمه‌ای بر تحلیل خطر زلزله 143

3.1 مقدمه 145
3.2 خطر لرزه‌ای 145
3.3 وابستگی حرکت زمین به مکانیزم گسلش 146
3.4 اثرات مسیر عبور موج 147
3.5 بحث کیفی روی تاریخچه‌ی زمین 149
3.6 شاخص‌های مهندسی مربوط به شدت زلزله 149
3.7 تخمین شدت زلزله 151
3.8 تخمین بر اساس طول گسل 152
3.9 تخمین آماری شدت زلزله 153
3.9.1 رابطه ی بور، جوینر و فیومال (Boore, Joyner and Fumal) 155
3.9.2 رابطه ی کمپل و بزرگ نیا 155
3.10 بیشینه‌ی سرعت و جابه‌جایی زمین 156
3.11 تحلیل خطر به روش قطعی (تعيّني، متعين) 158
3.12 تحلیل خطر به روش احتمالی 159
3.13 داده‌های USGS 161
3.14 زلزله حوزه ی نزدیک 162
3.15 اثر زلزله گسل- نزديك بر سازه‌ها 163
مسائل و پرسش های تکمیلی 166
تمرین ها 176

فصل چهارم: انواع سیستم‌های باربر جانبی 179

4.1 مقدمه 181
4.2 سيستم باربر جانبي (Lateral Force Resisting System) 181
4.2.1 سيستم ديوارهاي باربر (Bearing Wall System) 182
4.2.2 سيستم قاب ساختماني ساده (Building Frame System) 182
4.2.2.1 سیستم ساده ی دارای دیوار برشی 182
4.2.2.2 سیستم ساده ي مهاربندي شده (Braced Frame) 184
4.2.2.2.1 قاب بادبندي شده ي هم محور (CBF) 184
4.2.2.2.2 قاب مهاربندي شده ي برون محور (EBF) 186
4.2.2.3 سيستم مهاربندي غيركمانشي 188
4.2.3 سیستم قاب خمشی (Moment Resisting Frame) 190
4.2.3.1 قاب خمشي معمولي (OMRF) 195
4.2.3.2 قاب خمشي متوسط (IMRF) 195
4.2.3.3 قاب خمشي ويژه (Special Moment Resisting Frame) 196
4.2.4 سيستم دوگانه يا ترکيبي (Dual System) 197
4.3 چيدمان و تركيب مختلف انواع سيستم باربر لرزهاي 198
4.4 ساير سيستم‌هاي سازه‌اي 200
تمرین ها 204

فصل پنجم: سختی و پریود سازه ها 207

5.1 مقدمه 209
5.2 سختي عناصر سازه‌اي 210
مسائل و پرسش های تکمیلی 232
تمرین ها 242

فصل ششم: ديناميک سيستم هاي يک درجه آزادي خطي 247

6.1 مقدمه 249
6.2 سازه‌ي يک ‌درجه ‌آزادي 249
6.3 معادله‌ي حرکت 250
6.4 ارتعاش آزاد سيستم ناميرا 253
6.5 روش تقريبي تعيين پريود سازه (ASCE 7-05) 254
6.6 ارتعاش آزاد سيستم ميرا 257
6.7 اندازه‌گيري ميرايي با تست ارتعاش آزاد 259
6.8 پاسخ سيستم ناميرا تحت بارگذاري هارمونيک 260
6.9 بارگذاري هارمونيک روي سيستم ميرا 266
6.10 مفهوم انرژي ذخيره شده و انرژي تلف شده 269
6.11 بارگذاري ديناميکي عمومي 269
6.11.1 روش قطعه اي 270
6.11.2 روش نيومارک 271
6.12 تعيين نيروي مؤثر زلزله 271
مسائل و پرسش های تکمیلی 275
تمرین ها 332

فصل هفتم: طیف پاسخ 343

7.1 مقدمه 345
7.2 طيف‌هاي پاسخ 345
7.2.1 طيف پاسخ جابه جايي الاستيک 345
7.2.2 طيف پاسخ شبه سرعت 350
7.2.3 طيف شبه شتاب 353
7.2.4 طيف پاسخ شبه شتاب بر حسب جابه جايي 358
7.2.5 طيف پاسخ چهارجانبه 358
7.3 طيف پاسخ الاستيک هموار 363
7.3.1 طيف نيومارک- هال 363
7.3.2 طيف ASCE 7 366
7.4 بنیان گذار طیف پاسخ 367
7.5 شروع مهندسي زلزله‌ی کاربردي 367
مسائل و پرسش های تکمیلی 374
تمرین ها 410

فصل هشتم: ضریب بازتاب و اثر خاک 411

8.1 مقدمه 413
8.2 پريود خاک 413
8.3 فيلتراسيون در خاک 417
8.4 ضريب بازتاب B 418
8.4.1 لزوم وابستگي ضريب بازتاب به شدت زلزله 420
8.5 طيف بازتاب 420
8.5.1 رفتار سازه هاي بسيار سخت و بسيار نرم در زلزله 420
8.5.2 موقعيت مختصات شتاب بيشينه ی زمين روي منحني طيف بازتاب 421
8.5.3 نقطه ي شروع طيف ( ) 421
8.5.4 قسمت ابتدایي منحني طيف بازتاب ( ) 422
8.5.5 مقدار بيشينه ي طيف بازتاب و بازه ي مربوطه 422
8.5.6 مقدار طيف در پريودهاي بيشتر از پريود خاک 422
8.5.7 مقدار طيف در پريودهاي بالا (مثلاً ) 423
مسائل و پرسش های تکمیلی 424
تمرین ها 430

فصل نهم: ارتعاش لایه خاک 431

9.1 مقدمه 433
9.2 ارتعاش محيط پيوسته يك درجه آزادی 433
9.2.1 ارتعاش برشي تير 433
9.2.1.1 ارتعاش آزاد 433
9.2.1.2 ارتعاش اجباري 435
9.2.2 ارتعاش خمشي تيرها 436
9.2.3 انتشار موج در جسم يك بعدي 438

فصل دهم: ارتعاش سیستم های چنددرجه آزادی 447

10.1 مقدمه 449
10.2 سيستم دوبعدي چنددرجه‌آزادي 450
10.2.1 استخراج ماتريس نرمي 451
10.2.2 مفهوم ترکيب خطي شکل ها (نرمي) 452
10.2.3 تراکم استاتيکي 454
10.3 ماتريس‌هاي سيستم 455
10.4 تحليل ارتعاش آزاد سيستم چنددرجه آزادي غيرميرا 457
10.5 تحليل ارتعاش اجباری سيستم چنددرجه آزادي ميرا 460
10.6 تعريف ضرايب مشارکت مدي 463
10.7 ماتريس ميرايي مدي 466
10.7.1 ميرايي متناسب رايلي 466
10.7.2 ميرايي ويلسون 469
10.8 حل معادله‌ي حرکت سيستم چنددرجه‌آزادي 471
10.9 روش طيف پاسخ مدي 478
10.10 روش استاتيکي معادل 496
مسائل و پرسش های تکمیلی 502
تمرین ها 551

فصل یازدهم: ضریب رفتار سازه ها 555

11.1 مقدمه 557
11.2 منحني ظرفيت سازه 558
11.3 نسبت شکل‌پذيري 560
11.4 ضريب کاهش نيرو (ضريب رفتار، R) 561
11.4.1 ضريب کاهش به علت شکل پذيري 562
11.4.2 ضريب کاهش به علت مقاومت افزون 564
11.4.3 ضريب کاهش به علت نامعيني 564
11.4.4 ضريب کاهش به علت ميرايي، 567
11.5 نگرش‌هاي طراحي 568
11.5.1 طراحي به روش حالت حدي و يا ضرايب بار و مقاومت نهايي 569
11.6 ضريب تبديل جابه‌جايي خطي (طرح) به غيرخطي (واقعي) 570
11.6.1 طراحي به روش حالت حدي و يا ضرايب بار و مقاومت نهايي 570
11.7 روش‌هاي آيين‌نامه‌اي در تخمين 571
11.7.1 UBC-97 571
11.7.2 استاندارد 2800 (ویرایش سوم) 572
11.7.2 استاندارد 2800 (ویرایش چهارم) 573
مسائل و پرسش های تکمیلی 574
تمرین ها 587

فصل دوازدهم: ارتعاشات تصادفی 589

12.1 تعریف ارتعاشات تصادفی 591
12.2 توزیع گاوسی 591
12.3 محاسبه میانگین 592
12.4 تابع توزیع احتمال 593
12.5 توزيع گاوسی (نرمال) مرتبه دوم 87
12.6 ميانگين «چند رکورد» (Ensemble average) 593
12.6.1 فرآیند تصادفی مانا 594
12.6.2 فرآیند تصادفی ارگودیک 594
12.7 هم بستگي 595
12.8 خودهم بستگي 598
12.9 سری و انتگرال فوریه 600
12.10 چگالی طیفی 603
12.10.1 فرآیندهای باندباریک و باندپهن 605
12.10.2 چگالی طیفی برای مشتق های یک فرآیند 607
12.11 روش پاسخ فرکانسی 609
12.12 روش پاسخ ضربه (impulse) 610
12.13 رابطه بین توابع پاسخ فرکانسی و پاسخ ضربه 611
12.14 محاسبه پاسخ به یک تحریک اختیاری 612
12.15 سطح ميانگين 614
12.16 خودهم بستگي 615
12.17 تعیین چگالی طیفی پاسخ 615
12.18 پاسخ ميانگين مربعات 616

فصل سیزدهم: پارامترهای حرکت زمین 617

13.1 پارامترهاي حركت زمين 619
13.1.1 پارامترهاي دامنه 619
13.1.1.1 شتاب بيشينه 620
13.1.1.2 سرعت بيشينه 620
13.1.1.3 جابه جايي بيشينه 620
13.1.2 پارامترهاي محتواي فركانس 621
13.1.2.1 طيف حركت زمين 621
13.1.2.1.1 طيف فوريه 621
13.1.2.1.2 طيف توان 625
13.1.2.1.3 طيف پاسخ 628
13.1.2.1.3.1 طيف پاسخ جابه جايي 629
13.1.2.1.3.2 طيف پاسخ شبه سرعت 629
13.1.2.1.3.3 طيف پاسخ شبه شتاب 629
13.1.2.1.3.4 طيف تركيبي ، ، 630
13.1.2.2 پارامترهاي طيفي 631
13.1.2.2.1 پريود غالب 631
13.1.2.2.2 پهناي باند 631
13.1.2.2.3 فركانس مركزي 632
13.1.2.2.4 ضريب شكل 594
13.1.2.2.5 پارامترهاي کاناي-تاجيمي (Kanai-Tajimi) 632
13.1.2.2.6 نسبت 634
13.2 مدت 634
13.3 ساير پارامترهاي حركت زمين 635
13.3.1 شتابrms 635
13.3.2 شدت Arias 635
13.3.3 شدت مشخصه 636
13.3.4 سرعت مطلق تجمعي 636
13.3.5 شدت طيف پاسخ 637
13.3.6 شتاب بيشينه ي مؤثر و سرعت بيشينه ي مؤثر 637

فصل چهاردهم: تحلیل و طرح لرزه ای سکوهای فراساحلی 639

14.1 مقدمه 641
14.2 فلسفه طراحي براي بارهاي لرزهاي 642
14.3 تئوري 643
14.3.1 روش طيف پاسخ 643
14.4 محاسبه پاسخ سازه 645
14.4.1 مدل سازه 646
14.4.2 روشهاي تحليل 648
14.5 روش تحليل گام به گام 650
14.5.1 روش برهم نهي مودها 654
14.6 روش طيف پاسخ 656

فصل پانزدهم: طراحي لرزه اي مخازن 661

15.1 مقدمه 663
15.2 تحليل پايداري و مقاومت 666
15.3 مخازن مهارشده 667
15.3.1 تحريك افقي زلزله 667
15.3.2 مولفه قائم زلزله 669
15.3.3 تحليل پايداري و مقاومت 670
15.4 مخازن مهارنشده 670
15.5 استانداردهاي طراحي و توصيه‌نامه‌هاي موجود 673
15.5.1 آئين‌نامه‌هاي آمريكايي 673
15.5.2 توصيه‌نامه‌هاي اتريشي 673
15.5.3 آئين‌نامه كانادا 674
15.5.4 آئين‌نامه ژاپن 674
15.5.5 آئين‌نامه نيوزلند 674

فصل شانزدهم: فناوری های نوین 675

16.1 مقدمه 677
16.2 جداسازي لرزه اي 677
16.3 ميراگر 686

فصل هفدهم: معرفي ميراگر و كاربرد آن در بهسازي لرزه اي 691

17.1 مقدمه 693
17.2 انواع ميراگر 694
17.2.1 ميراگر اصطکاکي 694
17.2.1.1 ميراگر اصطکاکي پال 694
17.2.1.2 نيروي لغزش بادبند اصطکاکي 695
17.2.1.3 ميراگر اصطکاکي چرخشي 696
17.2.2 ميراگر سيال لزج 697
17.2.3 ميراگرهاي فلزي 700
17.3 مقايسه حلقه‌هاي چرخه‌اي انواع ميراگر 700
17.4 مقايسه ميراگر اصطکاکي با ميراگر سيال لزج 701
17.5 معيار طراحي 701
17.6 تحليل ديناميکي غيرخطي 702
17.7 موارد کاربردي 702
17.7.1 بهسازي كارخانه هواپيماي بوئينگ (آمريكا) 702
17.7.2 Moscone West Convention (سانفرانسيسكو، آمريكا) 702
17.7.3 بهسازي مركز توسعه شركت بوئينگ و برخي از ساختمان‌هاي وابسته 704
17.7.4 ساختمان‌هاي مركز مراقبت بيمارستان Sharp Memorial (كاليفرنيا) 704
17.7.5 بهسازي مخزن 3 ميليون گالني (كاليفرنيا) 705
17.7.6 ساختمان كتابخانه دانشگاه Concordia (كانادا) 705
17.7.7 بهسازي لرزه‌اي ساختمان مركزي دادگستري (كانادا) 706
17.7.8 ساختمان مركزي آژانس فضايي (كانادا) 706
17.7.9 بهسازي لرزه‌اي ساختمان C. de Montreal (كانادا) 707
17.7.10 بهسازي ساختمان مركزي پليس ايالتي كبك 707
17.7.11 بهسازي ساختمان One McGill Street 708
17.7.12 هتل Atami Korakuen (استان شيزوکا) 710
17.7.13 ساختمان اداره دولتي شن يانگ (چين) 710
17.7.14 مرکز پزشکي سانبرناردينو 710
17.7.15 هتل بيجينگ (چين) 712
17.7.16 برج مرکز تجارت جهانی تبریز 712

فصل هجدهم: فیزیک تا ریاضی، ابتدا تا ابتدا 715

18.1 مقدمه 717
18.2 توانایی بشر در ریاضی 717
18.3 فلسفه محور اعداد 718
18.4 بردار پایه 719
18.4 .1 استقلال و وابستگی خطی بین بردارها 719
18.5 مسائل دوبعدی 720
18.6 فضای برداری جبری 720
18.7 چیستی مشتق و حد میل به سمت صفر 721
18.8 فلسفه معادلات دیفرانسیل 723
18.9 فضای برداری معادلات دیفرانسیل 723
18.9.1 چیستی و چگونگی حل معادله دیفرانسیل 724
18.9.2 حل معادله دیفرانسیل به روش جبری 727
18.9.3 مسأله مقدار ویژه- بردار ویژه 728
18.9.4 چیستی عدد مختلط 729
18.9.5 چیستی توابع هارمونیک 730
18.10 فضای برداری مثلثاتی 731
18.11 فضای بردار هندسی 732
18.12 ضرب داخلی و کار 734
18.12.1 پارادوکس کار 736
18.12.2 بیان مثلثاتی قانون ضرب داخلی 736
18.12.3 سری و تبدیل فوریه و تفسیر هندسی آن 738
18.12.3.1 طیف فوریه 739
18.13 ضرب خارجی و گشتاور 740

پیوست‌ 745

پیوست الف: مفهوم طیف دامنه‌ی فوریه 747
پيوست ب: کاربرد طیف در تحلیل ارتعاشی سازه‌ها 751
پیوست ج: مباحث تکمیلی طيف هاي پاسخ و طراحي 779
پیوست د: نمونه آزمون 807
واژه نامه ی انگلیسی به فارسی 825
واژه نامه ی فارسی به انگلیسی 830
منابع 836