ETABS چیست و چه کاربردی در مهندسی سازه دارد؟

از ETABS عمدتاً برای طراحی سازه‌های ساختمانی استفاده می‌شود، اما می‌توان از آن برای تحلیل و طراحی پل نیز استفاده کرد، زیرا ابزارها و قابلیت‌های تخصصی ETABS برای مدل‌سازی اجزای پل تحلیل بار و اعمال دستور العمل‌ها و مقررات مربوط به پل‌سازی را ممکن می‌کند.

چکیده

در این راهنمای جامع مهندسان سازه را با قابلیت‌ها و کاربردهای عملی ETABS آشنا می‌کنیم. چه در حوزهٔ مهندسی سازه حرفه‌ای باشید یا مبتدی، به کمک این راهنما می‌توانید دانش و مهارت‌های لازم را برای استفاده از همهٔ قابلیت‌های ETABS در پروژه‌های مهندسی بشناسید. در بخش نخست این راهنما یعنی مقالهٔ راهنمای جامع ETABS (بخش نخست) به اصول و قابلیت‌های کلیدی ETABS و مدل‌سازی سازه در ETABS پرداختیم. اکنون در بخش دوم این راهنما به تحلیل سازه در ETABS و کاربردهای پیشرفته ETABS خواهیم پرداخت.

            دورهٔ جامع محاسبات ساختمان با رویکرد پروژه‌محور در دو سطح یک و دو در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران برگزار می‌شود. این دوره ضمن معرفی کامل و جامع مباحث پایه و آیین‌نامه‌ها و انواع مکانیسم‌های رفتاری و شیوه‌های متعارف طراحی سازه را به فراگیران آموزش می‌دهد. دورهٔ جامع محاسبات ساختمان: ETABS/SAFE سطح یک در ۱۲۰ ساعت ارائه می‌شود و دورهٔ جامع محاسبات ساختمان: ETABS/SAFE سطح دو که ویژهٔ سازه‌های بتنی و دوره‌ای ترکیبی با محتواهای ویدیویی و صوتی است درمجموع در ۷۰ ساعت ارائه می‌شود. این دوره برای فارغ التحصیلان عمران و کسانی که دروس مربوط به طراحی سازه‌های فولادی و بتن‌آرمه را گذرانده‌اند مفیدتر است.

تحلیل سازه در ETABS

انواع تحلیل سازه در ETABS عبارت‌اند از

یک. تحلیل استاتیکی خطی

تحلیل استاتیکی خطی پایه‌ای‌ترین نوع تحلیل در ETABS است و در آن سازه تحت بار استاتیکی و با فرض رفتار خطی-الاستیک تحلیل می‌شود. این تحلیل اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ فشار درونی، تنش و تغییر شکل سازه ارائه می‌دهد.

دو. تحلیل دینامیک

ETABS قابلیت‌های مختلفی برای تحلیل دینامیک دارد و انواع تحلیل از جمله تحلیل مودال، تحلیل طیف واکنش و تحلیل تاریخچهٔ زمانی را انجام می‌دهد. این تحلیل‌ها برای ارزیابی واکنش سازه به بارهای دینامیک مانند زلزله و باد حیاتی هستند.

• تحلیل مودال

این نوع تحلیل فرکانس‌های طبیعی و اشکال سازه را تعیین می‌کند که برای درک رفتار دینامیکی آن و تحلیل‌های دینامیکی بعدی ضروری است.

• تحلیل طیف واکنش

این تحلیل حداکثر واکنش سازه را در طیف مشخصی از واکنش‌ها اندازه‌گیری می‌کند که نشان‌دهندهٔ بارهای لرزه‌ای و بادی هستند. این تحلیل اغلب در طراحی سازه‌هایی که در مناطق زلزله‌خیز و بادخیز ساخته می‌شوند به کار می‌رود.

• تحلیل تاریخچهٔ زمانی
• این تحلیل به‌طور مرحله به مرحله واکنش سازه را به بارهایی با زمان‌های متغیر اندازه‌گیری می‌کند، بارهایی مانند حرکت زمین یا باد. این تحلیل درک دقیقی از رفتار سازه در طول زمان و در اثر جابه‌جایی، شتاب و نیروهای داخلی به ما می‌دهد.

سه. تحلیل غیرخطی

ETABS قابلیت انجام تحلیل‌های پیشرفتهٔ غیرخطی برای محاسبهٔ خواص غیرخطی مصالح و هندسهٔ سازه را داراست و این قابلیت در ثبت رفتار واقعی سازه در شرایطی که زیر بار شدید است بسیار مهم است.

• تحلیل بارافزون

این نوع تحلیل غیرخطی و استاتیک است و عملکرد سازه را در صورت افزایش بارهای جانبی نشان می‌دهد و می‌گوید چه زمانی به مرز فروپاشی یا جابه‌جایی می‌رسد. از این تحلیل به‌طور گسترده در ارزیابی و طراحی سازه‌های لرزه‌پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• تحلیل تاریخچهٔ زمانی غیرخطی

این تحلیل غیرخطی و دینامیک رفتار غیرخطی مصالح و هندسهٔ سازه را وقتی تحت بارهایی با مدت متغیر قرار می‌گیرند نشان می‌دهد، مانند بارهای حاصل از حرکت زمین در زمان زلزله.

چهار. طراحی و بهینه‌سازی

 ETABS مجموعه دستورالعمل‌ها و استانداردهای مختلف طراحی را در خود دارد و این به مهندسان امکان می‌دهد عناصر سازه‌ای را طبق الزامات خاص هر منطقه طراحی و بهینه‌سازی کنند. این نرم‌افزار طراحی‌های بتنی، فولادی، کامپوزیتی و موارد دیگر را پشتیبانی می‌کند.

• طراحی بتنی

شامل طراحی تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و پی ساختمان براساس استاندارهای ACI 318، Eurocode 2 و غیره.

• طراحی فولادی

شامل طراحی بخش‌های فولادی، اتصالات و سازه‌های فولادی براساس استاندارهای AISC 360، Eurocode 3 و غیره.

• طراحی کامپوزیتی

شامل طراحی بخش‌ها و سازه‌های کامپوزیتی و ترکیب بخش‌های بتنی و فولادی.

تجسم و گزارش‌دهی در ETABS

ETABS قابلیت‌های قدرتمندی برای تجسم و گزارش‌دهی دارد که مهندسان را قادر می‌کند به‌طور مؤثر با ذی‌نفعان پروژه ارتباط برقرار کرده و طراحی و تحلیل‌های خود را مستند کنند.

ابزارهای تجسم در ETABS عبارت‌اند از

• نمایشگر اشکال تغییریافته

می‌توانید در ETABS تغییر شکل سازه‌ها را تحت بارهای مختلف یا با ترکیب‌بندی‌های مختلف تجسم ببخشید و به این شیوه تصوری از رفتار سازه و بخش‌های مهم آن به دست بیاورید.

• خطوط تنش و نیرو

نمودارهای کانتور تنش‌ها، نیروها و مقادیر دیگر را بر روی عناصر سازه نمایش می‌دهند تا بخش‌های مهم آن را شناسایی کنید.

• امکان متحرک‌سازی

می‌توانید واکنش سازه را به بارهای دینامیکی مانند زلزله و باد متحرک‌سازی کنید تا رفتار آن را در طول زمان بهتر درک کنید.

قابلیت‌های گزارش‌دهی و مستندسازی در ETABS عبارت‌اند از

• گزارش‌های قابل تنظیم

در ETABS می‌توانید گزارش‌های جامعی بسازید شامل انواع داده‌های ورودی، تنظیمات تحلیل، نتایج طراحی و سایر اطلاعات مرتبط که قابلیت سفارشی‌سازی قالب و طرح‌بندی گزارش را دارا هستند.

• نقشه‌ها و طرح‌ها

در ETABS می‌توانید نقشه‌ها و طرح‌های دقیقی از مدل سازه بسازید که شامل پلان‌ها، ارتفاع‌ها و مقاطع مختلف باشند و ابعاد و برچسب‌ها به‌طور خودکار در آنها نشان داده شوند.

• قابلیت ادغام با CAD و BIM

ETABS به‌خوبی با نرم‌افزارهای CAD و BIM یکپارچه شده است و می‌توان به‌سادگی داده‌های مربوط به مدل و اسناد ساخت‌وساز را در این نرم‌افزارها مبادله کرد.

کاربردهای پیشرفتهٔ ETABS

کاربردهای پیشرفتهٔ ETABS عبارت‌اند از

• طراحی مبتنی بر عملکرد

ETABS از روش طراحی مبتنی بر عملکرد پشتیبانی می‌کند که عملکرد سازه را بر اساس عملکرد و هدف خاص آن در سطوح مختلف ارزیابی می‌کند. این روش به‌ویژه برای طراحی سازه‌هایی که در مناطق زلزله‌خیز هستند یا برای ارزیابی انعطاف‌پذیری زیرساخت‌های مهم مفید است.

• برهمکنش خاک-سازه

ETABS می‌تواند اثرات برهمکنش خاک-سازه یا SSI را در تحلیل سازه‌های ساخته‌شده بر روی خاک یا سنگ‌های نرم محاسبه کند. این نرم‌افزار ابزارهایی برای مدل‌سازی ویژگی‌های خاک، پی سازه و برهمکنش آنها ارائه می‌دهد که امکان تحلیل و طراحی دقیق‌تر را فراهم می‌کنند.

• تحلیل و طراحی پل

از ETABS عمدتاً برای طراحی سازه‌های ساختمانی استفاده می‌شود، اما می‌توان از آن برای تحلیل و طراحی پل نیز استفاده کرد. ابزارها و قابلیت‌های تخصصی ETABS برای مدل‌سازی اجزای پل مانند تیرها و تکیه‌گاه‌ها، تحلیل بار پل و اعمال دستور العمل‌ها و مقررات مربوط به پل‌سازی را ممکن می‌کند.

• یکپارچگی با سایر محصولات CSI

ETABS با سایر محصولات نرم‌افزاری CSI مانند SAP2000 (که برای تحلیل سازه‌های پیشرفته به کار می‌رود) و SAFE (که برای طراحی دال‌ها و پی ساختمان به کار می‌رود) به‌خوبی یکپارچه شده است. این یکپارچگی باعث بهبود جریان کار و ساده‌شدن روند تبادل اطلاعات می‌شود و به مهندسان امکان می‌دهد از بهترین بخش‌های هر نرم‌افزار در محیطی یکپارچه استفاده کنند.

یکپارچگی با SAP2000: مدل‌های ETABS را می‌توان به‌راحتی به SAP2000 انتقال داد و از قابلیت‌های پیشرفته‌تر تحلیل مانند تحلیل کابلی، تحلیل کمانشی و تحلیل‌های غیرخطی تخصصی آن بهره برد. نتیجهٔ تحلیل SAP2000 را می‌تواند دوباره برای طراحی و مستندسازی به ETABS وارد کرد.

یکپارچگی با SAFE: مدل‌‌های دال‌ها و پی را که در ETABS تهیه شده‌اند می‌توان برای طراحی دقیق‌تر و بهینه‌سازی به SAFE منتقل کرد. قابلیت‌های پیشرفتهٔ SAFE برای طراحی دال‌ها و پی تحلیل سازه و سایر قابلیت‌های طراحی در ETABS را تکمیل می‌کنند.

• بررسی مقداری و بهینه‌سازی

ETABS از بررسی مقداری و تکنیک‌های بهینه‌سازی پشتیبانی می‌کند و مهندسان می‌توانند سناریوهای متعدد طراحی را بررسی کرده و پیکربندی سازه را براساس معیارهای عملکرد خاص یا هزینه بهینه کنند.

در ETABS انجام تحلیل‌های مقداری با تغییر داده‌های ورودی، خواص مواد، اندازهٔ بخش‌ها و شرایط اعمال بار و همچنین ارزیابی تأثیر آنها بر عملکرد سازه ممکن است. ETABS همچنین از الگوریتم‌های بهینه‌سازی مانند روش‌های مبتنی بر گرادیان برای بهینه‌کردن سازه در مرحله طراحی و با نظر به اهداف و محدودیت‌های سازه پشتیبانی می‌کند.

• رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API)

ETABS می‌تواند رابط برنامه‌نویسی کاربردی باشد و به مهندسان و برنامه‌نویسان امکان می‌دهد عملکرد نرم‌افزارها را توسعه دهند و کارهای تکراری را از طریق اسکریپت‌ها یا برنامه‌‌های کاربردی سفارشی به‌طور خودکار انجام دهند. این رابط برنامه‌نویسی از انواع زبان‌های مختلف مانند VB.NET، C# و Python پشتیبانی می‌کند و با سایر نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی یکپارچه است.

• رایانش ابری

ETABS به کمک روش‌های ابری امکان رایانش ابری و همکاری از راه دور برای اشتراک‌گذاری پروژه‌ها، کار تیمی و دسترسی به منابع محاسباتی را تسهیل می‌کند. این قابلیت به مهندسان امکان می‌دهد از راه دور با هم کار کنند و برای تحلیل‌های بزرگ یا محاسبات پیچیده از راه دور از ابزارهای محاسباتی بهره ببرند.

جمع‌بندی

ETABS بستهٔ نرم‌افزاری جامعی است که ماژول‌های مختلفی برای تحلیل و طراحی سازه‌ها را در یک پلتفرم واحد و کاربردپسند ادغام کرده است. این پلتفرم بر روش المان محدود یا FEM مبتنی است که به مهندسان امکان می‌دهد بالا سازه‌های پیچیده را با دقت مدل‌سازی و تحلیل کنند. نرم‌افزار ETABS مجموعهٔ بزرگی از ابزارها و امکانات مدل‌سازی، تحلیل، طراحی و مستندسازی را در اختیار مهندسان سازه قرار می‌دهد. این نرم‌افزار مهندسان را از هر نرم‌افزار دیگری بی‌نیاز می‌کند و به کمک آن می‌توانند انواع پروژه‌های پیچیده یا سادهٔ‌ خود را انجام دهند.

ETABS نرم‌افزاری قوی و جامع است که در حوزهٔ تحلیل و طراحی سازه انقلاب ایجاد کرده است. قابلیت‌ها یپیشرفتهٔ مدل‌سازی، تحلیل و یکپارچگی آن با استانداردها و دستور العمل‌های طراحی به مهندسان امکان می‌دهد پروژه‌های پیچیده را با اطمینان و کارایی بالا انجام دهند. در این راهنمای جامع به بررسی مفاهیم اساسی، تکنیک‌های مدل‌سازی سازه، روش‌های تحلیل، قابلیت‌های مختلف ETABS برای طراحی، بهینه‌سازی، تجسم و گزارش‌دهی و کاربردهای پیشرفتهٔ ETABS می‌پردازیم.

در این مقاله و در بخش دوم و پایانی راهنمای جامع ETABS به تحلیل سازه در ETABS و کاربردهای پیشرفته ETABS پرداخته‌ایم. از بخش نخست این مقاله غافل نباشید که در آن یعنی در مقالهٔ راهنمای جامع ETABS (بخش نخست) به اصول و قابلیت‌های کلیدی ETABS و مدل‌سازی سازه در ETABS پرداختیم.

دورهٔ جامع محاسبات ساختمان با رویکرد پروژه‌محور در دو سطح یک و دو در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران برگزار می‌شود. این دوره ضمن معرفی کامل و جامع مباحث پایه و آیین‌نامه‌ها و انواع مکانیسم‌های رفتاری و شیوه‌های متعارف طراحی سازه را به فراگیران آموزش می‌دهد. دورهٔ جامع محاسبات ساختمان: ETABS/SAFE سطح یک در ۱۲۰ ساعت ارائه می‌شود و دورهٔ جامع محاسبات ساختمان: ETABS/SAFE سطح دو که ویژهٔ سازه‌های بتنی و دوره‌ای ترکیبی با محتواهای ویدیویی و صوتی است درمجموع در ۷۰ ساعت ارائه می‌شود. این دوره برای فارغ التحصیلان عمران و کسانی که دروس مربوط به طراحی سازه‌های فولادی و بتن‌آرمه را گذرانده‌اند مفیدتر است.

در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای‌ اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.

اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شود.

نویسنده: فرانک یانگ

مترجم: بهناز دهکردی

منبع: DraftsMagic

پرسش‌های متداول

انواع تحلیل سازه در ETABS کدام‌اند؟

انواع تحلیل سازه در ETABS عبارت‌اند از

• یک. تحلیل استاتیکی خطی
• دو. تحلیل دینامیک
• سه. تحلیل غیرخطی
• چهار. طراحی و بهینه‌سازی
• تجسم و گزارش‌دهی در ETABS

ابزارهای تجسم در ETABS کدام‌اند؟

ابزارهای تجسم در ETABS عبارت‌اند از

• نمایشگر اشکال تغییریافته: می‌توانید در ETABS تغییر شکل سازه‌ها را تحت بارهای مختلف یا با ترکیب‌بندی‌های مختلف تجسم ببخشید و به این شیوه تصوری از رفتار سازه و بخش‌های مهم آن به دست بیاورید.
• خطوط تنش و نیرو: نمودارهای کانتور تنش‌ها، نیروها و مقادیر دیگر را بر روی عناصر سازه نمایش می‌دهند تا بخش‌های مهم آن را شناسایی کنید.
• امکان متحرک‌سازی: می‌توانید واکنش سازه را به بارهای دینامیکی مانند زلزله و باد متحرک‌سازی کنید تا رفتار آن را در طول زمان بهتر درک کنید