- مشخصات محصول
- پیشگفتار
- فهرست کتاب
- نظرات
پدیدآورندگان کتاب
نویسنده | دکتر سعید آقاجانیان |
---|---|
مترجم | مترجم |
مشخصات کتاب
وزن | 950 |
---|---|
تعداد صفحه | 628 |
جنس جلد | شومیز |
شابک | 978-600-287-101-5 |
نوبت چاپ | 2 |
قطع کتاب | وزیری |
پیشگفتار نویسنده
فرآیند طراحی سازه ای متداول بر مبنای دو الزام ایمنی و بهره برداری استوار است. مبحث ایمنی در مقابل بارگذاری شدیدی مطرح می شود که احتمال رخداد آن در طول عمر مفید سازه بسیار کم و تا حدود 2% است. این موضوع با در نظر گرفتن تخریب سازه، خسارات قابل توجه به سازه و اجزای آن و خسارات جانی ورود می کند. قابلیت بهره برداری متناظر است با بارهای متوسط و بزرگی که در طول عمر مفید سازه می تواند رخ دهد. در مقابل این بارهای سرویس، سازه باید قابلیت استفاده ی خود را حفظ کرده و کمترین خسارت را تجربه کند. ارتعاشات وارده بر سازه نیز نباید از حد آسایش افراد و مرز تجهیزات حساس مستقر بر سازه، فراتر رود. احتمال رخداد این بارها در بازه ی 10 تا 50 درصد محاسبه می گردد.
الزامات ایمنی با تأمین مقاومت اجزای سازه ای تا حدود مقادیر بزرگ تر از تقاضای ناشی از بارهای شدید ارضا می گردند. پس از ایجاد تناسب در سازه، خصوصیات سختی نیز در جهت کنترل محدودیت های مختلف قابلیت بهره برداری همانند رفتار الاستیک، بدست می آید. بطور معمول همگرایی به یک طرح قابل قبول، با تکرار این فرآیند بدست آمده و این رویکرد از آنجا که در ابتدا اعضا را متناسب با الزامات مقاومت طرح می نماید، به روش طراحی براساس مقاومت شناخته می شود.
در صورتی که الزامات غالب بر طراحی از دستهی مقاومت باشند، اعمال رویکرد مبتنی بر مقاومت در طرح اولیه، امری مطلوب است. در گذشته نیز اغلب مسائل طراحی سازه ای در این دسته جای می گرفتند. با این حال پیشرفت های اخیر، اثربخشی این روش را محدود نموده است. اولاً تمایل به ساخت سازه های دارای انعطاف بیشتر همانند ساختمان های بلند مرتبه و سازه های با دهانه های بلند، ارتعاشات سازه ای در حد بارهای سرویس را به همراه داشته و متعاقباً تمرکز بر مسائل ایمنی را به سمت موضوعات و الزامات بهره برداری سوق داده است. در ثانی بعضی از انواع سازه های مدرن همانند ایستگاه های فضایی و مراکز تولید نیمه هادی ها، در مقایسه با سازه های متداول شهری، محدودیت های ارتعاشی بسیار شدیدتری را در طراحی به همراه خواهند داشت. به عنوان مثال، محیط تولید ریز ابزارها باید کاملاً عاری از ارتعاش باشد. مورد سوم آنکه با پیشرفت های اخیر در زمینه ی علوم و مهندسی مواد، افزایش چشمگیری در مقاومت مصالح در مقایسه با مصالح سنتی مهندسی عمران پدید آمده است. با این حال افزایش قابل توجهی در سختی مصالح مورد استفاده مشاهده نمی شود. این عقب ماندگی در سختی نسبت به مقاومت موجب بروز مسائل خاص در ارضای الزامات مختلف ارتعاشی می گردد. در واقع
درخصوص مصالح با مقاومت بالا، این الزامات حرکتی است که فرآیند طراحی را کنترل می کند. چهارم آنکه تجارب زمین لرزه های اخیر نشان داد که هزینه ی تعمیرات خسارات سازه ای و غیرسازه ای ناشی از ارتعاشات یک رخداد لرزه ای، بسیار بیش از حد مورد انتظار است. این مسئله تمرکز افراد را بر کاهش پاسخ سازه ای با استفاده از تجهیزات جذب و استلاک انرژی قرار داد.
مهندسی ارتعاشات سازه ای، الگویی جدید جهت بررسی این مسائل است. رویکردی است که هدف اولیه ی آن ارضای الزامات طراحی مرتبط با ارتعاشات همانند محدودیت های جابجایی و شتاب بوده و به دنبال بکارگیری بهینه ی سختی مصالح و اجزای کنترل ارتعاش می باشد، تا همزمان این اهداف و ارضای محدودیت های مقاومت حاصل شود. کنترل ارتعاشات سازه ای، فن آوری توانمندی در مهندسی ارتعاشات است. کتاب حاضر یک رهیافت قاعده مند از مفاهیم پایه و فرآیندهای محاسباتی کنترل ارتعاشات سازه را ارائه می دهد. بعلاوه مثال های مختلف، کاربرد کنترل ارتعاشات در طیف وسیعی از ساختمان ها را به تصویر می کشد. در این مجموعه، توزیع بهینه ی سختی برای سازه های ساختمانی، نقش میرایی در کنترل ارتعاشات، میراگرهای جرم تنظیم شونده، سیستم های جدایشگر پایه، و مباحث کنترل خطی و غیرخطی گردآوری شده است. مخاطبان آن، مهندسان و دانشجویان تحصیلات تکمیلی را شامل می شوند.
این پژوهش تحت ترغیب نویسندگان علاقمند به طراحی سازه تحت تحریکات دینامیک صورت گرفته و تشویق اعضای انجمن مهندسی سازه را که از طرفداران مشتاق به الگوی طراحی مذکور است، در پی داشته است.
جروم کانر ـ سیمون لافلام
پیشگفتار مترجم
امروزه کنترل سازه به عنوان رویکردی نوین به منظور مقابله با بارگذاری های جانبی، به ویژه زمینلرزه شناخته می شود. با توجه به هزینه ی بالای خسارات سازه ای و غیرسازه ای ساختمان ها در زمینلرزه های اخیر، لزوم دستیابی به سطوح عملکرد بالاتر در سازه های ویژه از سوی دیگر، و نهایتاً تمرکز رو به رشد طراحان بر رویکردهای مبتنی بر عملکرد و تغییر مکان سازه در مقابل روش های سنتی مبتنی بر مقاومت، توجه ویژه ی محققین این وادی به بسط و توسعه ی روش های کنترل لرزه ای سازه ها در چند دهه ی اخیر معطوف شده است.
در ایران نیز همگام با دیگر مراکز فن آوری و تحقیقاتی جهان، پژوهش های گسترده ای به این مقوله اختصاص یافته و کاربرد عملی تجهیزات کنترل سازه در طرح و اجرای سازه ها نیز در سالیان اخیر بیش از پیش به چشم می خورد. این موضوع موجب ترغیب اهل فن و دانشجویان و فارغ التحصیلان مشتاق، به کسب دانش بروز در زمینهی کنترل لرزه ای شده است. بر همین مبنا، عدم وجود یک منبع به نسبت جامع به زبان فارسی، مترجم را برآن داشت تا در جهت تسهیل مطالعات علاقمندان این حوزه، امر ترجمه ی یکی از جامع ترین و معتبرترین منابع مربوطه را در دستور کار قرار دهد. کتاب حاضر از آثار جروم کانر، استاد برجسته ی دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه ام آی تی است که در جهت تکمیل کتاب نخست وی (مقدمهای بر کنترل ارتعاشات سازه)، با همکاری سیمون لافلام و با عنوانی جدید در سال 2014 توسط انتشارات اشپرینگر به چاپ رسید. جامعیت کتاب حاضر بر شاخه های اصلی و اهم در زمینه ی کنترل سازه و دربرگرفتن مبانی اولیه و بنیادین رفتار دینامیک سازه و تجهیزات کنترل الحاقی، معیار اصلی مترجم در انتخاب اصلح بوده است.
این کتاب مشتمل بر دو بخش اصلی است. در بخش کنترل غیر فعال سازه که فصول یک تا شش از کتاب را در بر می گیرد، مبانی توزیع بهینه ی سختی و میرایی و مباحث تجهیزات کنترلی میرایی، جرم میراگر تنظیم شونده، و جدایشگرهای لرزه ای به تفصیل بیان شده است. در بخش دوم، کاربردهای کنترل فعال و نیمه فعال سازه، مبانی دینامیک کنترل مربوطه، روابط و الگوریتم کنترل خطی ارائه شده و تئوری های پیشرفته در این زمینه نیز جهت آشنایی با آخرین دست یافته های این حوزه مطرح گردیده است. فصول اخیر درخصوص مباحث نوین کنترل سازه و مثال های مکمل در سرتاسر کتاب را می توان وجه تمایز اصلی کتاب حاضر با مکتوب پیشین نویسنده قلمداد کرد.
در ترجمه ی کتاب سعی وافر شده است تا همزمان با امانت داری و پایبندی به لحن، اصول و نظریات کتاب اصلی، شیوایی و سادگی متن سرلوحه ی کار قرار گیرد. با توجه به لزوم آشنایی مخاطبان با اصطلاحات این حوزه، معادل انگلیسی آن ها نیز در پانوشت صفحات مکتوب شده است. امر ترجمه ی کتاب حاضر که برای نخستین بار در کشور صورت می گیرد، با تکیه بر تخصص مترجم در مباحث کنترل لرزه ای سازه ها، قریب به ده سال تحقیق، مطالعه و پژوهش در این زمینه و تدریس دروس دانشگاهی مربوطه صورت گرفته است.
بر این اساس، مترجم کتاب پیشرو را منبعی معتبر و جامع به عنوان یکی از منابع اصلی درس «کنترل لرزه ای سازه ها» دانسته و در جهت آشنایی، مطالعه و پژوهش محققین علاقمند به این حوزه، به ویژه دانشجویان و فارغ التحصیلان تحصیلات تکمیلی مهندسی عمران در گرایشات سازه و زلزله، مأخذی مفید ارزیابی می نماید.
بی شک این اثر بی نقص و خالی از اشکال نبوده، پیشنهادات، انتقادات و رهنمودهای مخاطبان محترم می تواند با ارتقای کیفی اثر، تأثیر بسزایی به دنبال داشته باشد.
در پایان جا دارد مراتب تشکر و قدردانی خود را تقدیم به کادر ارجمند انتشارات وزین ارکان دانش بویژه سرکار خانم ها فاطمه چلمغانی به خاطر تایپ و صفحه آرایی و حمیده ختمی پناهی که طراحی جلد را به عهده داشتند و نسرین مختاری که بازبینی نهایی کتاب را انجام دادند و جناب آقای مهندس ترابیان مدیریت محترم نمایم، که با سعه ی صدر، شکیبایی و دقت نظر تأثیری شایان توجه در تحقق این اثر بر جای گذاردند.
سعید آقاجانیان
اصفهان ـ تابستان 1397
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه ای بر رفتار لرزه ای سازه ها
1-1 خاستگاه مسائل ارتعاشات
1ـ2 روششناسی مهندسی ارتعاشات سازهای
1ـ3 مباحث ارتعاشات در مقابل مسائل مقاومت: بارگذاری استاتیک
1ـ3ـ 1 سازههای ساختمانی
1ـ3ـ2 سازهی پلها
1ـ 4 مسائل ناشی از ارتعاشات: بارگذاری تناوبی
1ـ 4 ـ1 مسائل پدیدهی تشدید
1ـ 4 ـ2 پاسخ تحریکات متناوب
1 ـ 5 روشهای کنترل ارتعاش
1 ـ 5 ـ 1 کنترل غیرفعال و فعال
1 ـ 5 ـ 2 پاسخ مطلوب
1 ـ 6 محتوای کتاب
مسائل فصل اول
فصل دوم: توزیع بهینهی سختی: بارگذاری استاتیک
2 ـ 1 مقدمه
2 ـ 2 معادلات حاکم: خمش عرضی تیرهای مستوی
2 ـ 2 ـ 1 روابط جابجایی ـ تغییرشکل مستوی
2 ـ 2 ـ 2 مشخصات جابجایی و تغییرشکل بهینه
2 ـ 2 ـ 3 معادلات تعادل
2 ـ 2 ـ 4 روابط نیرو ـ تغییرشکل
2 ـ 3 توزیع سختی تیر طرهی پیوسته تحت بار استاتیکی
2 ـ 4 ساختمانهای مدل شده به صورت تیرهای برشی
2 ـ 4 ـ 1 معادلات حاکم بر ساختمانهای مدل شده به صورت تیرهای شبه برشی
2 ـ 4 ـ 2 توزیع سختی تیر برشی گسسته: بارگذاری استاتیک
2 ـ 5 توزیع سختی: خرپا تحت بارگذاری استاتیک
2 ـ 5 ـ 1 مثال مقدماتی
2 ـ 5 ـ 2 فرآیند عمومی
مسائل فصل دوم
فصل سوم: سختی و میرایی بهینه تحت بارگذاری دینامیک
3 ـ 1 مقدمه
3 ـ 2 پاسخ دینامیک: سیستم چند درجه آزاد
3 ـ 2 ـ 1 روابط مودال: سیستم چند درجه آزاد
3 ـ 2 ـ 2 حل عمومی: انتگرال کانولوشن (همگشت)
3 ـ 2 ـ 3 تحریک متناوب
3 ـ 2 ـ 4 بارگذاری لرزهای: طیف پاسخ
3 ـ 2 ـ 5 انتخاب مود
3 ـ 3 توزیع سختی در تیر طره: پاسخ دینامیک
3 ـ 4 توزیع سختی در تیر برشی گسسته: پاسخ دینامیک
3 ـ 5 کالیبراسیون سختی: پاسخ مود غالب
3 ـ 5 ـ 1 تیر برشی گسسته
3 ـ 5 ـ 2 تیر پیوسته
3 ـ 5 ـ 3 تحریک متناوب
3 ـ 5 ـ 4 تحریک لرزهای
3 ـ 5 ـ 5 ساخت طیف پاسخ جابجایی طیفی
3 ـ 5 ـ 6 مثالهای کالیبراسیون
3 ـ 6 اصلاح سختی برای تحریکات لرزهای
3 ـ 6 ـ 1 فرایند تکراری
3 ـ 6 ـ 2 پاسخ چند مودی
مسائل فصل سوم
فصل چهارم: توزیع بهینهی میرایی غیرفعال
4 ـ 1 مقدمه
4 ـ 2 میرایی ویسکوز، اصطکاکی، و هیسترتیک
4 ـ 2 ـ 1 میرایی ویسکوز
4 ـ 2 ـ 2 میرایی اصطکاکی
4 ـ 2 ـ 3 میرایی هیسترتیک
4 ـ 3 میرایی مصالح ویسکوالاستیک
4 ـ 4 میرایی ویسکوز معادل
4 ـ 5 پارامترهای میرایی: تیر برشی گسسته
4 ـ 5 ـ 1 سیستمهای میرایی
4 ـ 5 ـ 2 اعضای سازهای صلب: رفتار ویسکوز خطی
4 ـ 5 ـ 3 اعضای سازهای صلب: رفتار ویسکوالاستیک خطی
4 ـ 5 ـ 4 اعضای سازهای غیرصلب: رفتار ویسکوالاستیک خطی
4 ـ 6 پارامترهای میرایی: تیر خرپایی
4 ـ 6 ـ 1 رفتار ویسکوز خطی
4 ـ 6 ـ 2 رفتار ویسکوالاستیک خطی
مسائل فصل چهارم
فصل پنجم: میراگر جرمی تنظیم شونده
5 ـ 1 مقدمه
5 ـ 2 مثال مقدماتی
5 ـ 3 نمونههایی از سیستمهای میراگر جرمی تنظیم شونده موجود
5 ـ 3 ـ 1 میراگرهای جرمی تنظیم شوندهی انتقالی
5 ـ 3 ـ 2 میراگر جرمی تنظیم شوندهی پاندولی
5 ـ 4 تئوری میراگر جرمی تنظیم شونده در سیستمهای تک درجه آزاد
5 ـ 4 ـ 1 سازهی غیرمیرا: TMD غیرمیرا
5 ـ 4 ـ 2 سازهی غیرمیرا: TMD میرا
5 ـ 4 ـ 3 سازهی میرا: TMD میرا
5 ـ 5 مطالعات موردی: سیستمهای تک درجه آزاد
5 ـ 6 تئوری میراگر جرمی تنظیمشونده برای سیستمهای چند درجه آزاد
5 ـ 7 میراگرهای ستون مایع تنظیمشونده
5 ـ 7 ـ 1 روششناسی طراحی سیستم TLCD
مسائل فصل پنجم
فصل ششم: سیستمهای جدایشگر پایه
6 ـ 1 مقدمه
6 ـ 2 جداسازی سیستمهای تک درجه آزاد
6 ـ 2 ـ 1 مثالهای تک درجه آزاد
6 ـ 2 ـ 2 عبارتشناسی تکیهگاه
6 ـ 2 ـ 3 مدل تک درجه آزاد اصلاح شده
6 ـ 2 ـ 4 تحریک متناوب: مدل تک درجه آزاد اصلاح شده
6 ـ 2 ـ 5 تحریک لرزهای: مدل تک درجه آزاد اصلاح شده
6 ـ 3 مباحث طراحی در سیستمهای جدایشگر سازهای
6 ـ 3 ـ 1 انعطافپذیری
6 ـ 3 ـ 2 صلبیت تحت بارهای جانبی خفیف
6 ـ 3 ـ 3 جذب/ استهلاک انرژی
6 ـ 3 ـ 4 کاربرد سیستمهای جدایشگر پایه
6 ـ 4 استراتژیهای مدل سازی در تکیهگاههای لاستیکی
6 ـ 4 ـ 1 مدلسازی تکیهگاه لاستیکی طبیعی NRB
6 ـ 4 ـ 2 مدلسازی سیستم لاستیکی سربی LRB
6 ـ 5 مثالهایی از سیستمهای جدایشگر پایهی موجود
6 ـ 5 ـ 1 بیمارستان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی [7و 74]
6 ـ 5 ـ 2 مرکز فرماندهی و کنترل آتشنشانی [70]
6 ـ 5 ـ 3 کارخانهی تأسیسات اوانز و ساترلند [87]
6 ـ 5 ـ 4 ساختمان شهر سالت لیک [71 و 108]
6 ـ 5 ـ 5 ساختمان توشین 24 اُموری [20]
6 ـ 5 ـ 6 ساختمان تورانومون بریجستون
6 ـ 5 ـ 7 سالن شهر سان فرانسیسکو
6 ـ 5 ـ 8 بیمارستان لانگ بیچ ویای
6 ـ 5 ـ 9 بیمارستان خدمات بهداشتی میلز ـ پنینسولا
6 ـ 5 ـ 10 پل بنیکا ـ مارتینز [26]
6 ـ 5 ـ 11 کلیسای نور مسیح [90]
6 ـ 6 توزیع سختی بهینه: تیر برشی گسسته
6 ـ 6 ـ 1 توزیع سختی مقیاس شده
6 ـ 6 ـ 2 کالیبراسیون سختی برای جدایشگر لرزهای
6 ـ 7 توزیع سختی بهینه: تیر طرهی پیوسته
6 ـ 7 ـ 1 توزیع سختی: پاسخ غیرمیرا
6 ـ 7 ـ 2 معادلهی تعادل مود غالب
6 ـ 7 ـ 3 کالیبراسیون صلبیت: تحریک لرزهای
مسائل فصل ششم
فصل هفتم: کاربرد کنترل فعال
7 ـ 1 مقدمه
7 ـ 1 ـ 1 کنترل فعال در مقابل غیرفعال
7 ـ 1 ـ 2 نقش بازخور
7 ـ 1 ـ 3 نیازمندیها و مدلهای محاسباتی برای کنترل فعال
7 ـ 1 ـ 4 مثال مقدماتی از کنترل بازخور دینامیک
7 ـ 2 تکنولوژی تجهیزات فعال و نیمه فعال
7 ـ 2 ـ 1 تجهیزات فعال در مقابل نیمه فعال
7 ـ 2 ـ 2 الگوهای اعمال نیرو
7 ـ 2 ـ 3 محرکهای خطی بزرگ مقیاس
7 ـ 2 ـ 4 تکنولوژی تجهیزات نیمه فعال
7 ـ 2 ـ 5 مصالح هوشمند
7 ـ 2 ـ 6 سیستمهای ترکیبی
فصل هشتم: دینامیک کنترل سازه
8 ـ 1 مقدمه
8 ـ 2 روابط در فضای حالت: سیستمهای تک درجه آزاد خطی ثابت با زمان
8 ـ 2 ـ 1 معادلات حاکم
8 ـ 2 ـ 2 پاسخ کنترلنشدهی ارتعاش آزاد
8 ـ 2 ـ 3 حل عمومی: سیستمهای LTI
8 ـ 2 ـ 4 معیار پایداری
8 ـ 2 ـ 5 بازخور منفی خطی
8 ـ 2 ـ 6 تأثیر تأخیر زمانی بر کنترل بازخور
8 ـ 2 ـ 7 تحلیل پایداری مرتبط با تأخیر زمانی
8 ـ 3 روابط زمان گسسته: سیستمهای تک درجه آزاد
8 ـ 3 ـ 1 معادلهی حاکم
8 ـ 3 ـ 2 کنترل بازخور خطی منفی
8 ـ 3 ـ 3 تحلیل پایداری برای کنترل بازخور LTI
8 ـ 4 روابط فضای حالت در سیستمهای چند درجه آزاد
8 ـ 4 ـ 1 پارامترها و معادلات حاکم
8 ـ 4 ـ 2 پاسخ ارتعاش آزاد: سیستم ثابت در زمان کنترل شده
8 ـ 4 ـ 3 خصوصیات تعامد در بردارهای ویژهی حالت
8 ـ 4 ـ 4 تعیین و...
8 ـ 4 ـ 5 حل عمومی: سیستم ثابت در زمان
8 ـ 4 ـ 6 روابط فضای حالت مودال: میرایی غیروابسته
8 ـ 4 ـ 7 روابط فضای حالت مودال: میرایی دلخواه
8 ـ 4 ـ 8 تحلیل پایداری: روابط مودال گسسته
8 ـ 4 ـ 9 کنترلپذیری پاسخ مودال
8 ـ 4 ـ 10 رؤیتپذیری پاسخ مودال
مسائل فصل هشتم
فصل نهم: کنترل خطی
9 ـ 1 مقدمه
9 ـ 2 بازخور خطی بهینه: سیستمهای تک درجه آزاد ثابت در زمان
9 ـ 2 ـ 1 شاخص عملکرد درجه دوم
9 ـ 2 ـ 2 مثال: الگوریتم کنترل LQR
9 ـ 2 ـ 3 معادلهی جبری ریکاتی زمان پیوسته
9 ـ 2 ـ 4 معادلهی ریکاتی جبری زمان گسسته
9ـ 2 ـ 5 معادلهی جبری ریکاتی زمان گسستهی محدود
9ـ 2 ـ 6 معادله دیفرانسیل پیوستهی ریکاتی
9 ـ 2 ـ 7 روابط متغیر معادلهی ریکاتی پیوسته
9 ـ 3 الگوریتم کنترل LQR: سیستمهای ثابت در زمان چند درجه آزاد
9 ـ 3 ـ 1 روابط مودال پیوسته
9 ـ 3 ـ 2 روابط مودال زمان گسسته
9 ـ 3 ـ 3 مطالعات کاربردی: کنترل LQR
مسائل فصل نهم
فصل دهم: تئوری کنترل پیشرفته
10 ـ 1 مقدمه
10 ـ 2 کنترلپذیری حالت
10 ـ 3 رؤیتپذیری حالت
10 ـ 4 رؤیتگر حالت
10 ـ 5 روابط ورودی ـ خروجی: کنترل و...
10 ـ 5 ـ 1 روابط ورودی ـ خروجی تک درجه آزاد
10 ـ 5 ـ 2 نُرم توابع
10 ـ 5 ـ 3 بازبینی روابط ورودی ـ خروجی
10 ـ 5 ـ 4 روابط ورودی ـ خروجی چند درجه آزاد
10 ـ 6 مقدمهای بر کنترل غیرخطی
10 ـ 6 ـ 1 تئوری پایداری لیاپانوف
10 ـ 6 ـ 2 کنترل مود لغزش
10 ـ 7 کاربرد سیستمهای نیمه فعال و ترکیبی
10 ـ 7 ـ 1 کنترلکنندهی خطی در TLCD نیمه فعال
10 ـ 7 ـ 2 سختی متغیر
10 ـ 7 ـ 3 سیال متغیر
منابع
هنوز نظری ثبت نشده
اولین نفری باشید که نظر میدهید
ثبت نظر