جزوه رنگی و تایپ شده سازه های بنایی مقاوم در برابر زلزله
رشته عمران جلیلالله محمدی دانشگاه پیام نور علمی کاربردی مهرتاش معتمدی آزمون فریبرز ناطقی الهی
: ؛ ً -؟
-؛ -†، -() ً ً () –
— –؛ –: ؛ -؛ () نظریه مدار است که بر اساس مدل مدار از منابع ایده آل و مقاومت های خالص، خودالقایی و خازن ها ساخته شده است. در این حالت مقادیر اساسی عبارتند از ولتاژ (V)؛ جریان (I)؛ مقاومت (R)؛ خودالقایی (L) و خازن (C)؛ قوانین عمل عبارتند از جبر، معادلات دیفرانسیل معمولی و تبدیل لاپلاس؛ و اصول اساسی، ولتاژ و قوانین فعلی کیرشهف هستند. بسیاری از روابط و فرمول ها را می توان از این مدل اساساً ساده استخراج کرد و پاسخ شبکه های بسیار پیچیده را می توان تعیین کرد. اعتبار و ارزش مدل به طور کامل نشان داده شده است.
به همین ترتیب، یک نظریه الکترومغناطیسی می تواند بر اساس یک مدل جزوه سازه های بنایی مقاوم در برابر زلزله مناسب انتخاب شود. در این بخش ما باید اولین قدم را برای تعیین مقادیر اساسی الکترومغناطیس برداریم. مرحله دوم، قوانین عمل، شامل جبر بردار، حساب بردار و معادلات دیفرانسیل جزئی است. مبانی جبر بردار و حساب بردار در فصل 2 (تجزیه و تحلیل بردار) مورد بحث قرار می گیرد و مقاوم در برابر زلزله های حل معادلات دیفرانسیل جزئی زمانی که این معادلات بعداً در کتاب پدیدار شوند، معرفی می-شود. گام سوم، مفروضات اساسی، در سه مرحله زیر در فصل های 3، 6 و 7 ارائه می شود که به ترتیب به میدان های الکتریکی ساکن، میدان های مغناطیسی ثابت و میدان های الکترومغناطیسی می پردازیم.
مقادیر موجود در مدل الکترومغناطیسی ما را می توان تقریباً به دو دسته تقسیم کرد: مقادیر منبع و مقادیر میدان. منبع میدان الکترومغناطیسی، بارهای الکتریکی در حالت سکون یا حرکت است. با این حال، یک میدان الکترومغناطیسی ممکن است باعث توزیع مجدد بارها شود، که به نوبه خود، میدان را تغییر می دهد؛ بنابراین تفکیک بین علت و معلول همیشه چندان متمایز نیست.
ما برای نشان دادن بار الکتریکی از نماد q (گاهی Q) استفاده می-کنیم. بار الکتریکی یک سازه های بنایی اساسی ماده است و فقط در مضرب های انتگرالی مثبت یا منفی بار یک الکترون e وجود دارد.†
دانلود رایگان خلاصه سازه های بنایی مقاوم در برابر زلزله pdf
که در آن C مخفف واحد بار، کولن است.† این نام از نام فیزیکدان فرانسوی چارلز آ. د کولن، که قانون کولن را در 1785 تدوین کرد، گرفته شده است. (قانون کولن در فصل 3 مورد بحث قرار می گیرد.) کولن واحد بسیار بزرگی برای بار الکتریکی است؛ 1 برای ایجاد 1 درجه سانتیگراد 1/ (19~10×160) یا 6.25 میلیون تریلیون C طول می-کشد. در واقع، دو بار C1 با فاصله 1 متر از یکدیگر، نیروی تقریبی 1 میلیون تن را بر یکدیگر اعمال می کنند. برخی از ثابت های فیزیکی دیگر برای الکترون در مقاوم در برابر زلزله B-2 ذکر شده است.
اصل حفظ بار الکتریکی، مانند اصل حفظ حرکت، یک اصل اساسی یا قانون فیزیک است. در آن آمده است که بار الکتریکی حفظ می شود؛ یعنی نه می تواند ایجاد شود و نه نابود شود. این یک قانون طبیعت است و نمی تواند جزوه سازه های بنایی مقاوم در برابر زلزله از اصول یا روابط دیگر باشد. حقیقت آن سازه های بنایی در عمل مورد تردید یا شک قرار نگرفته است.
بارهای الکتریکی می توانند از مکانی به مکان دیگر حرکت کرده و تحت تأثیر میدان الکترومغناطیسی دوباره توزیع شوند؛ اما مجموع جبری بارهای مثبت و منفی در یک سیستم بسته (جدا شده) بدون تغییر باقی می ماند. اصل حفظ بار الکتریکی باید در هر زمان و تحت هر شرایطی رعایت شود. این مسئله با معادله پیوستگی به صورت ریاضی نشان داده می شود، که در بخش 5-4 بحث خواهیم کرد. هرگونه فرمول بندی یا حل مسئله الکترومغناطیسی که اصل حفاظت از بار الکتریکی ()
() :
=┬(∆→)〖∆/∆〗 (/^)
∆∆∆؟ () – () ∆ً داشته باشد.
در برخی از موقعیت های فیزیکی، مقدار بار ∆q ممکن است با عنصری از سطح ∆s یا عنصری از خط ∆l مشخص شود. در چنین مواردی بهتر است چگالی بار سطحی، ρ_s یا چگالی بار خطی ρ_l به صورت زیر تعریف شود:
به جز موارد خاص، چگالی بار از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت است. بنابراین، ρ، ρ_s و ρ_l، به طور کلی توابع نقطه ای مختصات فضا هستند.
در حال حاضر نرخ تغییر بار نسبت به زمان است. به این معنا که،
I=dq/dt (C/s یا A)
که در آن I خود ممکن است وابسته به زمان باشد. واحد جریان کولن بر ثانیه (C/s) است که همان آمپر (A) است. جزوه سازه های بنایی مقاوم در برابر زلزله جریان باید از یک منطقه محدود عبور کند (برای مثال یک سیم سازه های بنایی با سطح مقطع محدود)؛ بنابراین تابع نقطه ای نیست. در الکترومغناطیس ما یک تابع نقطه بردار چگالی حجم جریان (یا به سادگی چگالی جریان) J را تعریف می کنیم، که مقدار جریان عبوری از یک واحد سطح نرمال به جهت جریان را اندازه گیری می کند. J پررنگ یک بردار است که اندازه آن جریان در واحد سطح (A/m2) و جهت آن جهت جریان است. ما در مورد رابطه بین I و J در فصل 5 توضیح خواهیم داد. برای رساناهای بسیار خوب، جریان های متناوب با فرکانس بالا به جای این که در سراسر فضای داخلی رسانا جریان یابند، به عنوان یک ورق جریان در لایه سطحی محدود شده اند. در چنین مواردی نیاز به تعریف چگالی جریان سطحی Js است که جریان بر واحد عرض بر سطح رسانا نرمال جهت جریان فعلی است و واحد آمپر بر متر (A/m) دارد.
چهار کمیت میدان بردار اساسی در الکترومغناطیس وجود دارد: شدت میدان الکتریکی E، چگالی شار الکتریکی () ً () ؛ ()
فهرست مطالب