ETABS چیست؟
ETABS مخفف Extended Three-Dimensional Analysis of Building Systems است و یکی از نرمافزارهای تخصصی شرکت Computers and Structures, Inc. (CSI) برای مدلسازی، تحلیل و طراحی سازههای ساختمانی است. ETABS بیشتر برای ساختمانهای چندطبقه و سیستمهایی مثل موارد زیر استفاده میشود:
ساختمانهای بتنآرمه
ساختمانهای فولادی
قابهای خمشی
قابهای مهاربندیشده
دیوارهای برشی
سیستمهای دوگانه قاب + دیوار برشی
ساختمانهای بلندمرتبه
سازههای دارای نامنظمی در پلان یا ارتفاع
ETABS چه کارهایی انجام میدهد؟
بهطور کلی روند کار این است:
مدلسازی → تعریف مصالح → تعریف مقاطع → اعمال بارها → ترکیب بار → تحلیل → کنترل نتایج → طراحی → اصلاح مدل → طراحی نهایی
1. ایجاد مدل سازه
ابتدا هندسه ساختمان را وارد میکنید:
تعداد طبقات
ارتفاع طبقات
دهانهها
محل ستونها
محل تیرها
محل دیوارهای برشی
محل بازشوها
سیستم سازهای
برای مثال، یک ساختمان ۶ طبقه ممکن است شامل ۶ طبقه با ارتفاع ۳ متر و دهانههای ۵ متری باشد.
2. تعریف مصالح
برای بتن معمولاً پارامترهایی مانند:
مقاومت فشاری بتن
وزن مخصوص
مدول الاستیسیته
ضریب پواسون
و برای فولاد:
تنش تسلیم
تنش نهایی
مدول الاستیسیته
وزن مخصوص
تعریف میشود.
3. تعریف مقاطع
در ETABS باید مقاطع اعضا را مشخص کنید.
مثلاً:
تیر بتنی:
30 × 50 cm
ستون بتنی:
50 × 50 cm
یا برای سازه فولادی، مقاطع مختلف تیر و ستون فولادی تعریف میشوند.
4. تعریف بارها
بارها یکی از مهمترین قسمتهای مدلسازی هستند.
معمولاً شامل:
بار مرده (Dead)
بار زنده (Live)
بار زلزله
بار باد
بار برف، در صورت نیاز
بارهای خاص تجهیزات و نما
بارهای خطی دیوارها
بارهای سطحی است.
نکته مهم این است که ETABS خودش نمیتواند تشخیص دهد بار واقعی ساختمان چقدر است؛ مهندس باید بارها را بر اساس نقشهها، مشخصات ساختمان و آییننامه تعیین کند.
فرض کنید کف یک ساختمان دارای موارد زیر باشد:
وزن دال
کفسازی
سقف کاذب
تأسیسات
دیوارهای غیرسازهای
بعضی از این موارد میتوانند بهصورت بار سطحی روی کف یا بهصورت بار خطی روی تیرها اعمال شوند.
بار زنده نیز بر اساس کاربری ساختمان تعیین میشود؛ مثلاً بار زنده یک ساختمان مسکونی با پارکینگ یا سالن اجتماعات متفاوت است. تحلیل زلزله ETABS قابلیت انجام تحلیلهای مختلف لرزهای را دارد، از جمله:
تحلیل استاتیکی
تحلیل استاتیکی معادل
تحلیل دینامیکی طیفی
تحلیل تاریخچه زمانی
تحلیل پوشآور (Pushover)
در تحلیل دینامیکی، مفاهیمی مثل:
Mass Source
Modal Analysis
Response Spectrum
Load Case
Load Combination
اهمیت زیادی دارند.
Mass Source چیست؟
یکی از مفاهیم بسیار مهم در ETABS است. برای تحلیل زلزله، نرمافزار باید بداند جرم ساختمان از کجا تأمین میشود مثلاً ممکن است جرم لرزهای از ترکیبی از: Dead + درصدی از Live Load تشکیل شود.
اگر Mass Source اشتباه تعریف شود، نتایج تحلیل زلزله نیز میتواند اشتباه باشد.
دیافراگم چیست؟
در ساختمانها معمولاً کف طبقات نقش دیافراگم را دارد. در ETABS میتوان دیافراگمهایی مانند: D1، D2 تعریف کرد و به طبقات اختصاص داد. برای بسیاری از ساختمانهای معمولی، دیافراگم صلب (Rigid Diaphragm) استفاده میشود؛ اما در شرایط خاص ممکن است دیافراگم نیمهصلب (Semi-Rigid) مناسبتر باشد.
تحلیل مودال
ETABS میتواند رفتار دینامیکی ساختمان را بهصورت مودهای ارتعاشی محاسبه کند.
پارامترهای مهم شامل: Period, Frequency, Mode Shape, Modal Mass Participation هستند.برای مثال ممکن است مود اول عمدتاً در راستای X، مود دوم در راستای Y و مود سوم عمدتاً پیچشی باشد.
اما ترتیب و ماهیت مودها به مشخصات واقعی ساختمان بستگی دارد.
دریفت طبقات
یکی از کنترلهای بسیار مهم در طراحی لرزهای، Story Drift است. دریفت یعنی تغییرمکان نسبی دو طبقه متوالی سپس باید دریفت محاسبهشده با محدودیتهای آییننامهای مقایسه شود. اگر دریفت زیاد باشد، ممکن است نیاز باشد:
ابعاد ستونها افزایش پیدا کند.
تیرها اصلاح شوند.
دیوار برشی اضافه یا تقویت شود.
سختی سیستم تغییر کند.
آرایش سازه اصلاح شود.
طراحی بتنآرمه
بعد از تحلیل، میتوان طراحی اعضای بتنآرمه را انجام داد.
برای تیرها معمولاً مواردی مثل:
آرماتور خمشی
آرماتور برشی
کنترل ظرفیت
بررسی میشود.
برای ستونها:
نیروی محوری
لنگر خمشی
برش
اندرکنش
𝑃
−
𝑀
درصد آرماتور
ضوابط لرزهای
اهمیت دارند.
طراحی فولاد
در سازه فولادی نیز ETABS میتواند اعضا را بر اساس آییننامه انتخابشده طراحی و کنترل کند.
مواردی مانند:
کشش
فشار
خمش
برش
کمانش
اندرکنش نیروها
نسبت تقاضا به ظرفیت بررسی میشوند.
یکی از خروجیهای مهم، Demand/Capacity Ratio است.
نکته بسیار مهم
ETABS یک ابزار محاسباتی است، نه جایگزین مهندس سازه. مثلاً اگر نرمافزار یک ساختمان را بدون خطا تحلیل کند، این به معنی درست بودن مدل نیست.
ممکن است:
بار اشتباه وارد شده باشد.
Mass Source اشتباه باشد.
واحدها اشتباه باشند.
اتصال اعضا اشتباه مدل شده باشد.
دیافراگم اشتباه تعریف شده باشد.
مقاطع غیرواقعی انتخاب شده باشند.
شرایط تکیهگاهی اشتباه باشند.
ترکیب بارها اشتباه باشند.
بنابراین کنترل مهندسی نتایج بسیار مهم است.
اگر بخواهید ETABS را یاد بگیرید
من پیشنهاد میکنم به این ترتیب جلو برویم:
آشنایی با محیط ETABS
واحدها و Grid
تعریف Story
تعریف Material
تعریف مقاطع تیر و ستون
مدلسازی تیر و ستون
مدلسازی دال
مدلسازی دیوار برشی
تعریف Supports
تعریف Diaphragm
تعریف Load Patterns
تعریف Mass Source
تعریف Load Cases
تعریف Load Combinations
تحلیل سازه
کنترل خطاهای مدل
بررسی Period و Mode Shapes
کنترل Base Shear
کنترل Story Drift
کنترل P-Delta
طراحی تیرها
طراحی ستونها
طراحی دیوارهای برشی
کنترل نسبتهای طراحی
بهینهسازی مقاطع
تهیه گزارش نهایی