کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000

کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000

در زمینه‌های متنوع مرتبط با مهندسی و مهندسی ساختمان، نرم‌افزارهای متنوعی وجود دارند که به مهندسان و متخصصین مرتبط با این زمینه کمک می‌کنند و امکانات متنوعی را در اختیارشان قرار می‌دهند. این نرم‌افزارها برای طراحی، مدل‌سازی، تحلیل سازه‌ها، برنامه‌ریزی پروژه، مدیریت منابع و هزینه‌ها و مواردی از این دست استفاده می‌شوند. برای یادگیری و آموزش این نرم‌افزارها راه‌های متنوعی وجود دارد که استفاده از کتب آموزشی یکی از این راه‌‌هاست. این روش از آن‌ جا که معمولاً اقتصادی‌ترین روش است و از طرفی نیاز به کلاس‌های حضوری و غیر حضوری را برطرف می‌نماید، مورد توجه مهندسین و مخاطبین این نرم‌افزارها قرار می‌گیرد. بنیاد مهندسی ساختمان، به همین جهت این کتب تخصصی را با تخفیف ویژه در اختیار کاربران و مخاطبان این نرم‌افزارها قرار می‌دهد.

کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000 :

آموزش دینامیک سازه و مهندسی زلزله به همراه آموزش کاربردی و گام به گام SAP2000 در مسائل مهندسی: 

1. قابل استفاده جهت تدریس و حتی خودآموز دروس دینامیک سازه‌ها و مهندسی زلزله برای دوره‌های کارشناسی عمران و معماری، همچنین تدریس کلیه مباحث موردنیاز جهت دانشجویان ارشد و دکتری سازه و زلزله
2. آموزش نرم افزار SAP2000 به روش گام‌ به گام در محاسبات استاتیکی و دینامیکی با حل مسائل متنوع
3. آموزش گام به گام جهت محاسبات زلزله انواع سازه‌ها در دفاتر مهندسین مشاور
4. آمادگی جهت آزمون‌های ورودی ارشد و دکتری با طرح نکات هوشمندانه در دینامیک سازه‌ها و مهندسی زلزله
5. آمادگی جهت آزمون‌های ارتقای پایه نظام مهندسی با طرح نکات کلیدی و به صورت کاربردی

پیشگفتار دینامیک سازه با SAP

این کتاب مشتمل بر شش قسمت می‌باشد: در بخش اول ساز‌ه‌هایی بررسی شده‌اند که به صورت سیستم یک درجه آزادی مدل می‌گردند. دراین قسمت مفاهیم پایه دینامیک سازه و روش‌های مهم برای حل این سیستم‌های دینامیکی ارائه می‌شود. بخش دوم مفاهیم و روش‌های مهم سیستم‌های چند درجه آزادی از طریق استفاده از مفهوم ساختمان برشی ارائه شده است.

بخش سوم جزئیات تحلیل ماتریسی سازه برای مدل و تحلیل سازه‌های اسکلتی به عنوان سیستم‌های گسسته شرح داده شده است. همچنین یک فصل جهت معرفی روش اجزا محدود جهت مدل و تحلیل دینامیکی سازه‌های پیوسته از قبیل صفحات می‌باشد. در بخش چهارم حل عددی سازه‌های ساده مثل تیرها که به صورت سیستم‌هایی با خواص گسترده مدل شده‌اند و درجه آزادی نا محدودی دارند، ارائه شده است.

موضوعات ویژه بخش پنجم کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000 عبارتند از: معرفی روش‌های فوریه و استفاده از تبدیل سریع فوریه، تعمیم مدل‌سازی سازه‌های پیچیده به صورت سیستم یک درجه آزادی با استفاده از مختصات کلی و روش رایلی و روش‌های جهت ارزیابی میرایی مطلق سازه‌ها از طریق ضرایب میرایی  مودال. دربخش ششم که شامل یک فصل می‌باشد، موضوع پیچیده اما جالب ارتعاشات تصادفی جهت آنالیز سیستم‌های یک درجه آزادی و چند درجه آزادی مطرح شده است. در نهایت در بخش هفتم موضوع مهم مهندسی زلزله و کاربرد آن در طراحی ساختمان مقاوم در برابر زلزله در آئین‌نامه‌های UBC،IBC آمریکا ارائه شده است.

این کتاب مناسب چه کسانی است؟

اثر حاضر از طرفی پاسگوی کلیه نیاز دانشجویان کارشناسی عمران و معماری در دینامیک سازه و زلزله با نرم افزار (SAP2000) است و از طرف دیگر مباحث درسی دانشجویان ارشد و دکتری سازه و زلزله در مباحث پیشرفته‌تر و اجزای محدود دینامیکی را پوشش می‌دهد بعلاوه به دلیل جامع بودن کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000 و طرح نکات هوشمندانه در دینامیک سازه‌ها و مهندسی زلزله از آن در آزمون‌های ورودی ارشد و دکتری همواره استفاده شده است.

ویژگی ویرایش جدید

در ویرایش جدید استفاده از نرم افزار SAP2000 به منظور تحلیل و حل مسائل دینامیک سازه معرفی شده است. به دلیل توانایی این نرم افزار در حل مسائل پیچیده سازه‌ای و همچنین استفاده وسیع آن در عملیات حرفه‌ای توسط مهندسین سازه، این نرم افزار های حرفه ای مختلف انتخاب شده است.

SAP2000 شامل عملیات آنالیز و طراحی سازه‌ها با رفتار خطی یا غیر خطی در معرض بارهای استاتیکی یا دینامیکی می‌باشد و قابلیت استفاده در میکروکامپیوتر را دارا می‌باشد.

فهرست مطالب کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000 :

پیش‌گفتار ویرایش پنجم

مقدمه

بخش اول / مدلسازی سازه‌ها به صورت سیستم یك درجه آزادی

فصل اول: سیستم‌های یک درجه آزاد نامیرا : 

۱-۱- درجات آزادی
۱-۲- سیستم‌های نامیرا
۱-۳- فنرهای موازی و سری
۱-۴- قانون حركت نیوتن
۱-۵- نمودار جسم آزاد
۱-۶- اصل دالامبر
۱-۷- حل معادله دیفرانسیل حركت
۱-۸- فركانس و دوره تناوب
۱-۹- دامنه حركت
۱-۱۰- خلاصه
۱- ۱۱- مسایل

فصل دوم: سیستم یك درجه آزاد میرا : 

۲-۱- میرایی لزج
۲-۲- معادله حركت
۲-۳- میرایی بحرانی
۲ -۴- سیستم فوق بحرانی
۲-۵-سیستم زیر بحرانی
۲-۶- كاهش لگاریتمی
۲-۷- خلاصه
۲- ۸- مسایل

فصل سوم: پاسخ سیستم یک درجه آزادی به بار هارمونیك : 

۳-۱- ارتعاش هارمونیك سیستم نامیرا
۳-۲- ارتعاش هارمونیك سیستم میرا
۳-۳- اندازه‌گیری میرایی در تشدید
۳-۴- روش عرض نوار نیم‌توان برای محاسبه میرایی
۳-۵- انرژی تلف‌شده در میرایی لزج
۳-۶- میرایی لزجی معادل
۳-۷- پاسخ به حركت تكیه‌گاه
۳-۸- نیروی منتقل شده به تكیه‌گاه
۳-۹- وسایل اندازه‌گیری ارتعاش
۳-۱۰ پاسخ سیستم یک درجه آزادی به نیروی هارمونیک با استفاده از نرمافزار SAP2000
۳-۱۱- خلاصه
۳-۱۲- مسایل تحلیلی
۳-۱۳- مسایل

فصل چهارم: پاسخ به بارهای دینامیکی کلی : 

۴-۱- انتگرال دو هامل-سیستم نامیرا
۴-۲- انتگرال دو هامل- سیستم میرا
۴-۳- پاسخ با استفاده از انتگرال‌گیری مستقیم
۴-۴- حل معادله حرکت
۴-۵ برنامه۲-محاسبه پاسخ با استفاده از انتگرال مستقیم
۴-۶- برنامه ۳- پاسخ به تحریک ضربه
۴-۷- پاسخ به نیروی دینامیکی کلی با استفاده از نرمافزار SAP2000
۴-۸- خلاصه
۴-۹- مسایل تحلیلی
۴-۱۰- مسایل

فصل پنجم: طیف پاسخ : 

۵-۱- تهیه طیف پاسخ
۵-۲- طیف پاسخ تكیه‌گاهی
۵-۳- طیف پاسخ سه جانبه
۵-۴- طیف پاسخ برای طراحی ارتجاعی
۵-۵- تأثیر شرایط خاک محل
۵-۶- طیف پاسخ سیستمهای غیر ارتجاعی
۵-۷- طیف پاسخ برای طراحی غیر ارتجاعی
۵-۸ – برنامه ۶ – طیف پاسخ لرزهای
۵-۹- خلاصه
۵- ۱۰- مسایل

فصل ششم: پاسخ غیر خطی سازه :

۶-۱- مدل یک درجه آزادی غیرخطی
۶-۲- حل معادله غیر خطی حرکت
۶-۳ – روش شتاب ثابت
۶-۴- روش گام به گام با شتاب خطی
۶-۵ – روش نیومارک-
۶-۶- رفتار ارتجاعی خمیری
۶-۷- الگوریتم روش گام به گام با شتاب خطی برای سیستم یک درجه آزادی با رفتار ارتجاعی خمیری
۶-۸– برنامه ۵- پاسخ برای رفتار ارتجاعی خمیری
۶-۹- خلاصه
۶-۱۰- مسایل

بخش دوم/ مدلسازی سازه‌ها به صورت ساختمان برشی ۱۶۰

فصل هفتم: ارتعاش آزاد ساختمان برشی :

۷-۱- معادلات سختی برای ساختمان برشی
۷-۲- فرکانسهای طبیعی و مودهای نرمال
۷-۳- خاصیت تعامد مودهای نرمال
۷-۴- خارج قسمت رایلی
۷-۵- برنامه ۸ – فرکانس طبیعی و تحلیل‌های مرکب مقدار ویژه
۷-۶- ارتعاش آزاد یک ساختمان برشی با استفاده از SAP2000
۷-۷- خلاصه
۷-۸- مسایل

فصل هشتم: تحریک ساختمان‌های برشی تحت اثر بارگذاری : 

۸-۱- روش جمع آثار مودها
۸-۲- پاسخ ساختمان برشی به حركت تكیه‌گاه
۸-۳- برنامه ۹- پاسخ برای جمع آثار مودها
۸-۴- تحریك نیروی هارمونیك
۸-۵- برنامه ۱۰- پاسخ هارمونیک
۸-۶- حرکت اجباری با استفاده از SAP2000
۸-۷- ترکیب مقادیر حداکثر مودهای پاسخ
۸-۸- خلاصه
۸-۹- مسایل
فصل نهم: كوچك كردن ماتریس‌های دینامیكی
۹-۱- تراكم استاتیكی
۹-۲- تراكم استاتیكی در مسایل دینامیكی
۹-۳ تراكم دینامیكی
۹-۴- تراكم دینامیكی اصلاح شده
۹-۵ برنامه ۱۲-کاهش مسیله دینامیکی
۹-۶- خلاصه
۹-۷- مسایل

بخش سوم / سازه‌های قابی مدل شده به صورت سیستم‌های چند درجه آزادی مجزا

فصل دهم: تحلیل دینامیكی تیرها : 

۱۰-۱- تابع شکل مقطع تیر
۱۰-۲- ماتریس سختی سیستم
۱۰-۳- خواص اینرسی- جرم متمركز
۱۰-۴- خواص اینرسی- جرم همساز
۱۰-۵- خواص میرایی
۱۰-۶- بارهای خارجی
۱۰-۷- سختی هندسی
۱۰-۸- معادلات حركت
۱۰-۹- نیروها در مختصات گرهی
۱۰-۱۰- برنامه۱۳-مدل کردن سازهها به صورت تیر
۱۰-۱۱ تحلیل دینامیکی تیرها با استفاده از نرم‌افزار SAP2000
۱۰-۱۲- خلاصه
۱۰-۱۳- مسایل

فصل یازدهم: تحلیل دینامیكی قاب‌های مسطح : 

۱۱-۱- ماتریس سختی عضو برای اثرات محوری
۱۱-۲- ماتریس جرم عضو برای اثرات محوری
۱۱-۳- انتقال مختصات
۱۱-۴- برنامه ۱۴- مدل‌سازی سازه به صورت قاب‌های مسطح
۱۱-۵- تحلیل دینامیکی قاب‌های دو بعدی با استفاده از نرم‌افزار SAP2000
۱۱-۶- خلاصه
۱۱-۷- مسایل

فصل دوازدهم: تحلیل دینامیكی قاب‌های شبكه‌ای : 

۱۲-۱- سیستم مختصات محلی و كلی
۱۲-۲- اثرات پیچشی
۱۲-۳- ماتریس سختی اعضای شبكه
۱۲-۴- ماتریس جرم همساز اعضای شبكه
۱۲-۵- ماتریس جرم متمركز اعضای شبكه
۱۲-۶- انتقال مختصات
۱۲-۷- برنامه ۱۵ – مدل‌سازی سازه‌ها به صورت قاب‌های شبکهای
۱۲–۸- تحلیل دینامیکی شبکهها با استفاده از نرم‌افزار SAP2000
۱۲-۹- خلاصه
۱۲-۱۰- مسایل

فصل سیزدهم: تحلیل دینامیکی قاب‌های سه بعدی : 

۱۳-۱- ماتریس سختی المان
۱۳-۲- ماتریس جرم المان
۱۳-۳- ماتریس میرایی المان
۱۳-۴- انتقال مختصات
۱۳-۵- معادلات دیفرانسیل حركت
۱۳-۶- پاسخ دینامیكی
۱۳–۷- برنامه ۱۶ – مدل‌سازی سازه‌ها به صورت قاب‌هایی فضایی(سه بعدی)
۱۳-۸- تعیین پاسخ دینامیکی قاب‌های سه بعدی با استفاده از SAP2000
۱۳-۹- خلاصه
۱۳-۱۰- مسایل

فصل چهاردهم: تحلیل دینامیكی خرپاها : 

۱۴-۱- ماتریس‌های سختی و جرم خرپای دوبعدی
۱۴-۲- انتقال مختصات
۱۴-۳- برنامه شماره ۱۷ مدل کردن سازه‌های خرپای دو بعدی
۱۴-۴- ماتریس‌های سختی وجرم خرپاهای فضایی
۱۴-۵- معادله حركت خرپاهای فضایی
۱۴ –۶- برنامه ۱۸ – مدل کردن سازه‌های خرپایی فضایی
۱۴-۷- تعیین پاسخ دینامیکی خرپا‌ها با استفاده از SAP2000
۱۴-۸- خلاصه
۱۴- ۹- مسایل

فصل پانزدهم: تحلیل دینامیکی سازه‌هابا استفاده از روش اجزای محدود : 

۱۵-۱- مسایل الاستیسیته صفحه‌ای (دو بعدی
۱۵-۲- خمش ورق
۱۵-۳- خلاصه
۱۵-۴- مسایل

فصل شانزدهم: پاسخ تاریخچه زمانی چنددرجه آزادی : 

۱۶-۱- معادلات نموی حركت
۱۶-۲- روش ویلسون-
۱۶-۳- الگوریتم حل گام به گام سیستم‌های خطی كمك روش ویلسون –
۱۶-۴- برنامه ۱۹- پاسخ به وسیله انتگرال‌گیری گام به گام
۱۶–۵-روش نیومارک – بتا
۱۶-۶- رفتار ارتجاعی – خمیری قابها
۱۶-۷- ماتریس سختی عضو
۱۶-۸- ماتریس جرم عضو
۱۶-۹- چرخش لولاهای خمیری
۱۶-۱۰- محاسبه نسبت شکل پذیری عضو
۱۶-۱۱- پاسخ تاریخچه زمانی سیستم‌های چند درجه آزادی با استفاده از SAP2000
۱۶-۱۲- خلاصه
۱۶-۱۳- مسایل

بخش چهارم / مدلسازی سازه‌ها با خواص گسترده

فصل هفدهم: تحلیل دینامیکی سیستم‌های با خواص گسترده : 

۱۷-۱- ارتعاش خمشی تیرهای یکنواخت
۱۷-۲- حل معادلات حرکت ارتعاش آزاد
۱۷-۳- فرکانس طبیعی و اشکال مودی تیرهای یکنواخت
۱۷-۴- شرایط تعامد بین مودهای متعامد
۱۷-۵- ارتعاش اجباری تیرها
۱۷-۶- تنش‌های دینامیکی در تیرها
۱۷-۷- خلاصه
۱۷-۸- مسایل

 فصل هجدهم: گسسته‌سازی سیستم‌های پیوسته : 

۱۸-۱-ماتریس دینامیکی برای اثرات خمشی
۱۸-۳- ماتریس دینامیکی برای اثرات پیچشی
۱۸-۴- خمش تیر با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری
۱۸-۵- بسط ماتریس دینامیکی خمشی به سری‌های نمایی
۱۸-۶- بسط ماتریس دینامیکی محوری و پیچشی به سری‌های نمایی
۱۸-۷- بسط ماتریس دینامیکی متأثر از نیروی محوری به سری‌های نمایی
۱۸-۸- خلاصه

بخش پنجم / موضوعات ویژه تحلیل فوریه، میرایی مطلق، مختصات تعمیم یافته

فصل نوزدهم: تحلیل فوریه و پاسخ در حوزه فرکانس : 

۱۹-۱- تحلیل فوریه
۱۹-۲- پاسخ به باری که با سری فوریه نشان داده شده است
۱۹-۳- ضرایب فوریه برای توابع چندخطی
۱۹-۴- شكل توانی سری فوریه
۱۹-۵- تحلیل فوریه گسسته
۱۹-۶- تبدیل فوریه سریع
۱۹-۷- برنامه ۴-پاسخ در حوزه فركانس
۱۹-۸- خلاصه
۱۹-۹- مسایل

فصل بیستم: ارزیابی دقیق میرایی با استفاده از نسبت‌های میرایی مودال : 

۲۰-۱- معادلات ساختمان‌های برشی میرا
۲۰-۲- معادلات میرای مستقل
۲۰-۳- شرایط مستقل کردن ماتریس میرایی
۲۰-۴- برنامه۱۱-میرایی مطلق از روی نسبت‌های میرایی مودال
۲۰-۶ – مسایل

فصل بیست و یکم: مختصات عمومی و روش رایلی : 

۲۱-۱- اصل كار مجازی
۲۱-۲- سیستم یك درجه آزادی عمومی جسم صلب
۲۱-۳- سیستم یك درجه آزادی عمومی- كشسانی گسترده
۲۱–۴- نیروهای برشی و ممان‌های خمشی
۲۱-۵- معادله حرکت تعمیمیافته برای ساختمان‌های چند طبقه
۲۱-۶- تابع شکل
۲۱-۷- روش رایلی
۲۱-۸- روش رایلی اصلاح شده
۲۱-۹- دیوارهای برشی
۲۱-۱۰- خلاصه
۲۱-۱۱- مسایل

بخش ششم / ارتعاش تصادفی : 

فصل بیست و دوم: ارتعاشات تصادفی :

۲۲-۱- توصیف آماری توابع تصادفی
۲۲-۲- تابع چگالی احتمال
۲۲-۳- توزیع نرمال
۲۲-۴- توزیع رایلی
۲۲-۵- همبستگی
۲۲-۶- انتقال فوریه
۲۲-۷- تحلیل طیفی
۲۲-۸- تابع چگالی طیفی
۲۲-۹- فرایندهای تصادفی باریک و پهن
۲۲-۱۰ پاسخ به تحریک تصادفی: سیستم یک درجه آزادی
۲۲-۱۱- پاسخ به تحریک تصادفی: سیستم چند درجه آزادی
۲۲-۱۲- خلاصه
۲۲-۱۳- مسایل

بخش هفتم / مهندسی زلزله : 

فصل بیست و سوم: آیین‌نامه ساختمانی متحد UBC 1997- روش نیروی جانبی معادل :

۲۳-۱- حرکت زمین لرزه
۲۳-۲- روش نیروی جانبی معادل
۲۳-۳- روش‌های طراحی مقاوم در برابر زلزله
۲۳-۴- ضریب لرزه‌ای منطقه
۲۳-۵- نیروی برش پایه
۲۳-۶- توزیع نیروهای جانبی لرزه‌ای
۲۳-۷- نیروی برشی طبقه
۲۳-۸- لنگر پیچشی افقی
۲۳-۹- لنگر واژگونی
۲۳-۱۰- تاثیرات
۲۳-۱۱- فراوانی/قابلیت اطمینان- ضریب
۲۳-۱۲- محدودیت جابجایی نسبی طبقه
۲۳-۱۳- نیروی طراحی دیافراگم
۲۳-۱۴ – اثر بار زلزله
۲۳-۱۵ – سازه‌های نامنظم
۲۳-۱۶ – خلاصه
۲۳-۱۷- مسایل

فصل بیست و چهارم: آیین‌نامه ساختمانی متحد۱۹۹۷- روش دینامیکی :

۲۴- ۱- پاسخ‌های لرزه‌ای مودال ساختمانها
۲۴-۲- مقادیر کل طراحی
۲۴-۳- ضوابط UBC-97: روش دینامیکی
۲۴-۴ – مقیاس سازی نتایج
۲۴-۵- برنامه ۲۴ – UBC-1997: روش نیروی دینامیکی
۲۴-۶- خلاصه
۲۴-۷ – مسایل

فصل بیست و پنجم: آیین‌نامه بین‌المللی ساختمان IBC – ۲۰۰۰ :

۲۵-۱-طیف پاسخ شتاب: ،
۲۵-۲-طیف پاسخ شتاب اصلاح شده بر اساس خاک: و
۲۵-۳-طیف پاسخ شتاب طرح: ،
۲۵-۴-تعریف طبقه‌بندی خاک A، B،… F
۲۵-۵-گروه کاربری لرزه‌ای (SUG) و ضریب اهمیت سکونت
۲۵-۶-طبقه‌بندی طراحی لرزه‌ای (A,B,C,D,E,F)
۲۵-۷-منحنی طیف پاسخ طراحی در مقابل T
۲۵-۸-تعیین زمان تناوب مبنا
۲۵-۹-شیوه حداقل نیروی جانبی (آیین‌نامه IBC-2000: بخش ۱۶۱۶.۴.۱)
۲۵-۱۰-شیوه تحلیل ساده شده (آیین‌نامه IBC-2000 بخش ۱۶۱۷.۵)
۲۵-۱۱-روش نیروی جانبی لرزه‌ای معادل ] IBC-2000: بخش ۱۶۱۷.۴ [
۲۵-۱۲-ضریب اطمینان / افزایشی
۲۵-۱۳-تاثیر بار زلزله
۲۵-۱۴-ساختمان های نامنظم
۲۵-۱۵خلاصه

منابع و مآخذ کتاب دینامیک سازه‌ها با SAP 2000

دینامیک سازه‌ها با SAP 2000