معرفی کتاب: طراحی و بهسازی لرزهای سازهها براساس سطح عملکرد (با استفاده از تحلیل پوش آور SAP2000-E
مولف: رامین تقی نژاد
ناشر: نشر کتاب دانشگاهی (تهران): 66976319 ، 66976320
سال چاپ: زمستان 1387
نوبت چاپ: اول
شمارگان: 2000
تعداد صفحات: 408 (وزیری)
قیمت: 9000 تومان
مقدمهای بر کتاب:
در زمینه طراحی و بهسازی لرزهای سازهها و مسایل مربوط به تحلیلهای غیرخطی، به علت نبود مراجع مناسب همواره مهندسین و دانشجویان کارشناسی ارشد با مشکلات بسیاری مواجه بودهاند و متاسفانه کتابی که در آن این مباحث به صورت اصولی و کاربردی مطرح شده باشند در دسترس نیست.
حتی با توجه به این که تاکنون در زمینه نرمافزارهای SAP2000 و ETABS کتابهای بسیار مناسبی توسط متخصصین نوشته شده است ولی این مراجع نیز در مورد نحوه تعریف پارامترهای مربوط به تحلیلهای غیرخطی و مشخصات مفاصل پلاستیک توضیحاتی را ارایه ندادهاند.
هماکنون مباحث مربوط به طراحی و بهسازی سازهها براساس سطح عملکرد (PERFORMANCE BASED DESIGN) بهعنوان آخرین دستاورد در زمینه طراحی لرزهای (The state-of-the-art in seismic design) و تحلیل پوشآور (PUSHOVER ANALYSIS) بهعنوان آخرین دستاورد در زمینه تحلیل و امکانات نرمافزاری (The state-of-the-art in analysis and computer application) مطرح بوده و در کانون توجه مهندسین سازه و زلزله قرار دارد.
باتوجه به کمبود منابع در دسترس و همچنین اشتیاق بسیار فراوان مهندسین عمران برای فراگیری این مباحث، نویسنده پس از چندین سال مطالعه سعی کرده است حاصل دانستههای خود را، هرچند اندک، در این مجموعه گردآوری نموده و در دسترس عموم مهندسین علاقمند قرار دهد.
این اثر حاصل چهار سال تحقیق، ترجمه مدارک فنی، ارایه دهها مقاله در کنفرانسها و مجلات معتبر داخلی و خارجی و تجربیات نویسنده است.
در هنگام تالیف این کتاب تمام سعی نویسنده براین بوده است تا مرجعی کامل را تهیه نماید و در طی این مدت باتوجه به تغییرات بهوجود آمده در دستورالعمل بهسازی و ویرایشهای گوناگون برنامههای SAP2000 و ETABS این مجموعه چندین بار ویرایش و در بعضی موارد به خصوص تغییرات نرمافزاری از نو نگارش یافت.
در طی مدت جمع آوری، تنظیم، ترجمه مدارک فنی و نوشتن مطالب این کتاب، نویسنده سعی کرده است که از معتبرترین مراجع دردسترس استفاده نماید تا در حد ممکن مجموعهای کم نقص تهیه شود.
بهطور کلی در نوشتن این مجموعه سعی شده است باتوجه به جدید بودن مباحث مربوط به طراحی بر اساس سطح عملکرد و بهسازی سازهها و همچنین ناآشنا بودن اکثر مهندسین با بعضی از اصطلاحات بهکار رفته، توضیحات مربوطه تا حد امکان بهصورت ساده و بدون هیچ گونه پیچیدگی خاصی بیان شود تا برای دانشجویان و مهندسان در مقطع کارشناسی نیز قابل استفاده باشد.
همچنین در بیان مطالب هر قسمت بهصورت گسترده از اشکال، جداول و نمودارها استفاده شده است تا فهم مطالب بیان شده آسانتر شود.
ساختار کتاب:
در این کتاب معیارهای آییننامهای همراه با امکانات نرمافزاری ارایه شده است تا خواننده در هر مرحله از مطالعه بتواند با امکانات نرمافزاری همگام با ضوابط و معیارهای ارایه شده به صورت کاربردی آشنا شود.
در مورد ضوابط و معیارهای آییننامهای از مراجع FEMA-356، FEMA-357، FEMA-273، FEMA-274، ATC-40 و دستورالعمل بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود (نشریه 360) استفاده شدهاست.
در مورد بیان امکانات نرمافزاری، باتوجه بهانجام اکثر کارهای بهسازی لرزهای و همچنین آشنایی اکثر مهندسین ایرانی با نرمافزارهای SAP2000 و ETABS، قابلیتهای این دو نرمافزار مورد بررسی قرار گرفته است و تمامی مطالب موجود در فایلهای CSI Analysis Reference Manual، SAP2000 Help، ETABS Help و SAP2000 Documentation که در رابطه با مشخصات مفصلهای پلاستیک، پارامترهای تحلیل پوشآور و مشاهده نتایج خروجی بوده است ترجمه گردیده و در قسمتهایی از کتاب که توضیحات تئوری مربوطه آورده شده ارایه گردیده است.
همچنین در تمامی فصلهای این کتاب بهصورت گسترده از دو کتاب
THE SEISMIC DESIGN HANDBOOK, 2nd Edition, Farzad Naeim
و
EARTHQUAKE ENGINEERING From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering, Edited by Yousef Bozorgnia, Vitelmo and V. Bertero, CRC PRESS, March 2004
استفاده شدهاست.
در مورد تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی خطی منابع فراوانی وجود دارد و تحلیل دینامیکی غیرخطی نیز در موارد بسیار محدود، و اکثرا برای انجام کارهای تحقیقاتی بهکار گرفته میشود، بنابراین در این کتاب تنها اصول و پارامترهای مربوطه به تحلیل استاتیکی غیرخطی که تحلیل پوشآور نیز نامیده میشود توضیح داده شده است.
در این مجموعه برای درک بهتر مطالب توسط خواننده در بعضی موارد که نویسنده تفاوتهایی را در ترجمه ضوابط FEMA و ATC و مطالب آورده شده در دستورالعمل مشاهده کرد این تفاوتها ذکر شده و سعی گردید ترجمه روانتر جایگزین شود.
در مواردی که تفاوتهایی بین ضوابط FEMA-356 و دستورالعمل مشاهده شده است تا حد ممکن سعی شده ضوابط هر دو آورده شود تا خواننده بتواند ضوابط این دو را همراه با یکدیگر مطالعه نماید.
مطالب ارایه شده در فصلهای مختلف کتاب:
در فصلبندی مطالب این کتاب سعی شده است ترتیب فصول براساس همان روندی باشد که در طراحی و بهسازی لرزهای یک سازه طی میشود.
همچنین در فصل 8ام نیز یکسری مثال کاربردی آورده شده است تا در فهم مطالب ارایه شده در کتاب کمک نماید. در اول هر قسمت از فصل 8ام مرجع آن نیز آورده شده است تا خواننده در صورت نیاز بتواند به مرجع اصلی آن مثال نیز مراجعه نماید. البته در اکثر موارد ساختار مثالها با مرجع اصلی تفاوت دارد و سعی شده است نمودارها، جداول یا توضیحات اضافی که میتواند برای خواننده مفید باشد نیز به متن اضافه گردد.
در ادامه خلاصهای از مطالبی که در فصلهای مختلف این کتاب ارایه گردیده، آورده شده است:
* در فصل اول سطوح عملکردی براساس «FEMA-356 و FEMA-274» و «دستورالعمل و تفسیر دستورالعمل بهسازی» بهصورت کامل توضیح داده شدهاست. در انتهای این فصل سطوح عملکردی دو آییننامه با یکدیگر مقایسه شدهاند، همچنین به برخی پرسشهای متداول در طراحی و بهسازی سازهها براساس عملکرد پاسخ داده شدهاست.
* در فصل دوم روش محاسبهی تغییرمکان هدف براساس FEMA-356 و دستورالعمل بهسازی و روش محاسبهی نقطهی عملکرد براساس ATC-40 بهصورت کامل توضیح داده شدهاست. در انتهای این فصل امکانات SAP2000 و ETABS برای محاسبهی تغییرمکان هدف و نقطهی عملکرد بهصورت کامل آورده شدهاست.
* در فصل سوم امکانات SAP2000 و ETABS برای معرفی مفاصل پلاستیک همراه با پیشفرضها و روشهای معرفی این مفاصل براساس معیارهای FEMA-356 بهصورت کامل توضیح داده شدهاست.
* در فصل چهارم پارامترهای تحلیل استاتیکی غیرخطی در SAP2000 و ETABS همراه با مفاهیم تئوری مربوطه در هر قسمت براساس FEMA-356 و دستورالعمل بهسازی بهصورت کامل توضیح داده شدهاست.
* در فصل پنجم اصول طراحی سازهها براساس سطوح عملکرد براساس ضوابط FEMA-356، دستورالعمل بهسازی و ATC-40 همراه با مفاهیم تئوری و امکانات SAP2000 و ETABS برای کنترل هر ضابطه بهصورت کامل توضیح داده شدهاست.
* در فصل ششم مفاهیم تئوری و روش بهدست آوردن پارامترهای طراحی لرزهای سازهها از قبیل روش بهدست آوردن ضریب رفتار، ضریب شکلپذیری، ضریب افزایش تغییرمکان، ضریب اضافه مقاومت و... با استفاده از منحنی پوشآور بهدست آمده از SAP2000 و ETABS بهصورت کامل توضیح داده شدهاست. مطالب این فصل باعث افزایش درک رفتار لرزهای سازهها وایجاد پیشزمینهای مناسب از مفاهیم لرزهای معرفیشده در آییننامههای طراحی میشود.
* در فصل هفتم اصول و مبانی طراحی لرزهای سازههای فولادی تشریح شدهاست. هر ضابطه شامل سه قسمت است: در قسمت اول ضابطهی مربوطه براساس UBC97-ASD و پیوست 2 آییننامه 2800 آورده و سپس با یکدیگر مقایسه شده است؛ در قسمت دوم فلسفه و دلیل علمیِ قرار دادن این ضابطه در آییننامههای طراحی و در قسمت سوم امکانات نرمافزار ETABS برای کنترل این ضابطه آورده شدهاست. در انتهای این فصل روش کنترل ضوابط پیوست 2 آییننامه 2800 با استفاده از امکانات ETABS، همراهبا مثالی از یک سازه فولادی مهاربندی شده که در آن نتایج طراحی بهصورت کامل با محاسبات دستی کنترل و مقایسه شدهاند توضیح داده شدهاست.
* در فصل هشتم مثالهای کاربردی و متنوعی همراه با ذکر تکنیکهای مدلسازی در نرمافزارهای SAP2000 و ETABS آورده شده است. در هر قسمت از مدلسازی نرمافزاری تمامی مباحث تئوری و ضوابط آییننامهای بیان و محاسبات برنامه کنترل گردیده است.
عنوان قسمتهای مختلف این فصل عبارتند از:
- نرمافزارهای تحلیل غیرخطی سازهها و یک مثال کاربردی از تحلیل پوشآور با استفاده از SAP2000.
- تحلیل پوشآور یک تیر طره بهوسیلهی SAP2000 بههمراه کنترل نتایج با استفاده از محاسبات دستی.
- توضیح روند تشکیل منحنی پوشآور در یک قاب دوبعدی با استفاده از قابلیت شروع مجدد.
- روش بهدست آوردن جابهجایی تقاضا در یک ساختمان بتنی با استفاده از طیف ظرفیت (CSM) همراهبا رسم نمودارهای طیف ظرفیت و تقاضا در هر مرحله.
- ارزیابی لرزهای یک ساختمان بتنی نامنظم همراه با دیوار برشی تحتاثر تحلیل استاتیکی غیرخطی براساس ضوابط FEMA-273.
- پاسخ به برخی پرسشهای مطرح در آنالیز استاتیکی غیرخطی پوشآور (اثر درنظر گرفتن P-DELTA در تحلیل استاتیکی غیرخطی، مفاصل اندرکنشی Fiber و...).
- ارزیابی و بهسازی لرزهای یک قاب فولادی دوبعدی با استفاده از SAP2000 همراهبا کنترل دستی تمامی محاسبات برنامه (شامل روش محاسبهی تغییرمکان هدف و نقطهی عملکرد سازه براساس FEMA-356 و ATC-40، روش محاسبه پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش مفاصل محوری، خمشی، اندرکنشی و...)
