مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس (جلسه ششم) :

مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس  در تاریخ ۱۴۰۰/۰۴/۱۶ به روز رسانی شد!

 

اشرف حبیب‌الله برای بسیاری از مهندسان عمران دنیا، نامی شناخته شده است. شاید یکی از معروف‌ترین نام‌های دنیای معاصر مهندسی سازه و زلزله است.

او و شرکتش، منشاء تولید چندین نرم‌افزار محاسباتی شده‌اند که امروزه بسیاری از سازه‌های دنیا با این نرم‌افزارها طراحی می‌شوند. نرم‌افزارهایی همچون Etabs  و SAP2000.

نرم‌افزار ایتبس در مدل‌سازی و طراحی سازه‌های بسیاری از جمله برج خلیفه استفاده شده است. این برج با ۱۶۳ طبقه قابل استفاده و ۸۲۸ متر ارتفاع، در حال حاضر بلندترین سازه و آسمان خراش ساخته شده به دست انسان است. آسمان خراشی که نگاه میلیون‌ها بازدیدکننده را به خود جلب می‌کند. اگر به عمق مسئله نگاه کنیم متوجه خواهیم شد که یک طراحی مناسب و مدل‌سازی درست تا چه اندازه می‌تواند تاثیرگذار باشد و سازه‌های عظیم‌الجثه‌ای مانند برج خلیفه را به وجود آورند.

SOM در طراحی برج خلیفه درست مانند برج ویلیس از طراحی ابداعی مهندس سازه و معمار مشهور فضل الرحمن خان بانام «سیستم سازه‌ای قاب‌بندی شده‌ی یکپارچه‌ی لوله‌ای» (Bundled Tube Design) استفاده کرده است.

در این سیستم سازه به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای جانبی مانند نیروی باد، زلزله و برخورد مستقیم جانبی، قاب خارجی ساختمان مانند یک سیلندر توخالی رفتار کند و درنتیجه مقاومت برشی بالایی از خود نشان بدهد. با استفاده از این روش تحمل تقریباً تمامی بارهای جانبی بر عهده‌ی قاب خارجی سازه خواهد بود

 

 

 

تمایل دارید این جلسه و جزوه آموزشی آن را دانلود کنید؟
اين جلسه حاوي

1. فيلم آموزشي بالا
2. ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي

ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي۴۴ قسمت آموزش ايتبس و تمامي جلسات آموزش سيف را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه تاکنون ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.

تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!

هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان

خيلي سريع من را عضو الماسي کن!

 

 

قبل از اینکه وارد نرم‌افزار ایتبس شویم؛ به یاد دارید تا اینجای کار چه مسیری را دنبال کردیم؟
من و شما در مسیر طراحی سازه قرار داشتیم. در این مسیر، در ابتدای کار تابلو کنترل پلان معماری سپس تابلو انتخاب سیستم باربر سازه‌ای و سپس تابلو مدل‌سازی وجود داشت. در این جلسه وارد نرم‌افزار ایتبس شده و مدل‌سازی را شروع می‌کنیم. اگر جلسات قبلی را مشاهده نکرده‌اید، خواهشا مشاهده کنید و جلسه به جلسه ما با پیش بیایید. همینطور آزمون‌هایی که در انتهای هر ۴ جلسه برای شما به‌طور کاملا رایگان قرار داده‌ایم را انجام دهید و خودتان را محک بزنید.

نرم‌افزار ایتبس یکی از رایج‌ترین نرم‌افزاری است که برای تحلیل و طراحی سازه‌ها به‌کار می‌رود. این نرم‌افزار بیشتر برای رشته‌هایی که در ارتباط با سازه هستند استفاده می‌شود. یکی از رشته‌هایی که از این نرم‌افزار بیشتر استفاده می‌کند رشته عمران است.

نرم‌افزار ایتبس برای اولین بار در سال ۱۹۸۰ توسط یک شرکت آمریکایی به نام CSI ارائه شد که یکی از مهم‌ترین کارهای آن طراحی قاب‌های دو بعدی و سه بعدی است. این شرکت آمریکایی ازجمله شرکت‌های وابسته به دانشگاه برکلی کالیفرنیا می‌باشد و نرم‌افزارهایی که توسط این شرکت وارد بازار می‌شوند کیفیت بالایی دارند زیرا که این شرکت دارای اساتیدی با پشتوانه علمی بالایی است.

نرم‌افزار ETABS دارای سه بخش است:
۱ ) مدل‌سازی                                ۲ ) تحلیل                         ۳ ) طراحی

در مدل‌سازی از بین تمام المان‌هایی که در سازه داریم دو نوع المان در ETABS قابل‌تحلیل است:
الف ) المان منشوری شکل ب) المان پوسته‌ای

الف) المان منشوری شکل: یک بعدش نسبت به دو بعد دیگر بسیار بزرگ است و اکثراً در ساختمان‌ها به‌کار می‌رود. در نرم‌افزار ۷٫۹ ETABS المان منشوری شکل به‌صورت خطی بوده اما در ۲۰۱۳ ETABS و ۲۰۱۵ ETABS المان را می‌توان غیرخط ( المان قوسی ) نیز تعریف و تحلیل کرد.

نکته: در المان منشوری شکل رفتار خطی است و بخشی از رفتار غیرخطی را نیز می‌پذیرد.

نکته: در المان‌های منشوری شکل مقطع را به هر شکلی می‌توان در نظر گرفت.

ب)المان پوسته‌ای: المانی است که دو بعدش نسبت به یک بعدش بزرگ‌تر است که به‌صورت منحنی– مسطح مقطع ثابت و متغیر می‌باشد.

نکته: تفاوت المان منشوری شکل و پوسته‌ای در رفتار آنهاست.

مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس به سه بخش عمده زیر دسته‌بندی می‌شود:

• ترسیم گریدلاین‌ها (Grid line)
• ترسیم استوری دیتاها (Story Data)
• ترسیم مقاطع (Modeling sections)

Grid line ها خطوط کمکی برای ساخت هندسه مدل سازه می‌باشند و با توجه به موقعیت ستون گذاری و پلان معماری هر سازه متفاوت می‌باشد و معمولاً برابر خطوط اکس بندی ستون‌ها و تیرهای اطراف راه‌پله و انتهای طره‌ها می‌باشد

قبل از اینکه وارد مدل‌سازی سازه شویم دو نکته را باید بررسی کنیم:

1.  مدل‌سازی چیست؟
2. تعریف کردن‌ها چیست؟

• مدل‌سازی کردن:
  Anything that directly affects the analysis.
  یعنی هرچیزی که به‌صورت مستقیم روی آنالیز کردن تاثیر می‌گذارد.
• تعریف کردن:
  Anything that directly affects the design.

هرچیزی که به‌صورت مستقیم روی طراحی کردن تاثیر می‌گذارد.

پس مدل‌سازی بر روی آنالیز سازه و تعریف کردن بر روی طراحی تاثیر می‌گذارد.

اما مدل‌سازی تعریف کردن‌ها:
یعنی همزمان مدل‌سازی و تعریف کردن را توام با یکدیگر پیش ببریم. پس نتیجه می‌گیریم که این دو با یکدیگر مرتبط هستند.

 

در این جلسه grid lineها، story dataها و project informationها را تعریف می‌کنیم و در جلسه بعد به‌سراغ materials و ترکیبات بارگذاری می‌رویم. سپس به‌ مدل‌سازی بازمی‌گردیم و تیرها و ستون‌های خود را به آن اختصاص می‌دهیم.

 

به‌نظر شما نرم‌افزار ایتبس بهترین نرم‌افزار برای طراحی می‌باشد؟

اگر به این سوال پاسخ دهید می‌توانید طراحی خود را به‌صورت حرفه‌ای شروع کنید. چرا ما در کشور ایران از نرم‌افزار ایتبس استفاده می‌کنیم؟
در کشور استرالیا تعدادی از مهندسین عمران با نرم‌افزار ایتبس و تعدادی نیز با نرم‌افزار Sap2000 کار می‌کنند. در کشور آمریکا ۶۰% با نرم‌افزار ایتبس و ۳۰% با نرم‌افزار Robot structure و ۱۰% با نرم افزار sap2000 طراحی انجام می‌دهند. در اتریش و آلمان متفاوت است.در کشور ایتالیا نرم‌افزار Robot structure بسیار رایج و جامع است. اما اگر در کشور ایران را در نظر بگیریم تقریبا ۹۹% طراحان سازه از نرم‌افزار ایتبس استفاده می‌کنند. علت آن این است که اساتید ایرانی با اساتید دانشگاه Berkeley رابطه نزدیک و تعامل خوبی دارند. ( یکی از اسپانسرهای دانشگاه Berkeley شرکت computer & structures که مالک نرم‌افزار ایتبس است، می‌باشد.) پس در کشورهای متفاوت این آمار متفاوت است و لزوما نرم‌افزار ایتبس بهترین نرم‌افزار برای طراحی نمی‌باشد.

اگر مهندس عمران بخواهد در مقیاس جهانی فعالیت کند باید حداقل بر سه نرم‌افزار ایتبس، Sap2000، Robot structures تسلط کافی داشته باشد.

 

اما مژده:
اگر به‌دنبال آموزش نرم‌افزار Robot structures و Sap2000 هستید، کافیست در سایت شهر نوین عمران و معاری search کنید تا آموزش‌های مربوط به آن را مشاهده کنید و در کار خودتان حرفه‌ای شوید.

 

آغاز مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس:

ما برای شروع کار هم به نرم‌افزار ایتبس و هم نرم‌افزار اتوکد نیاز داریم تا اطلاعات سازه را وارد نرم‌افزار ایتبس کنیم.
پلان معماری که ما در اختیار شما قرار داده‌ایم؛ یک پلان به‌نسبت ساده‌ای است و به‌راحتی می‌توان grid lineهای آن را مشخص کرد. اگر پلان ما اندکی پیچیده‌تر باشد، به‌راحتی نمی‌توان با نوار ابزار ستون‌ها و grid lineها را مشخص کرد. برای نمونه به پلان زیر دقت کنید.

 

همانطور که مشاهده می‌کنید، پلان بسیار پیچیده است. ما می‌توانیم لایه‌ای را در قسمت layers ایجاد کنیم و آن لایه را beams نامگذاری کنیم. سپس وارد لایه beam شده و خطوط شبکه‌بندی را ترسیم می‌کنیم. سپس ستون‌ها را مجدد بررسی می‌کنیم. برای درک و یادگیری بهتر به شما پیشنهاد می‌کنیم دوره ۰ تا ۱۰۰ کنترل پلان معماری را تهیه کنید تا به‌راحتی بتوانید پلان‌های خود را وارد نرم‌افزار ایتبس کنید و مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس را به خوبی انجام دهید.

 

۱) وارد نرم‌افزار ایتبس می‌شویم.

در منوی File کلیه دستورات عمومی شامل ساخت مدل جدید (New Model)، باز کردن پروژه‌های موجود (Open)، ذخیره‌سازی (Save)، واردکردن فایل (Import)، خروجی گرفتن (Export) و… قرار دارند.

در سربرگ بالا، وارد قسمت File می‌شویم و گزینه New model را کلیک می‌کنیم. برای کوتاه‌تر شدن مسیر می‌توان حروف Ctrl + N را همزمان فشار داده تا  صفحه زیر تحت نام Model Initialization برای ما باز شود.

 

 

در پنجره باز شده سه قسمت را مشاهده می‌کنیم. اگر ماوس خود را روی هر قسمت نگه داریم، توضیحات هریک را به‌صورت مختصر نشان می‌دهد.

به‌عنوان مثال برای استفاده از گزینه Use Saved User Default Settings:
– باید در ابتدا در قسمت APP سیستم خود، پوشه نرم‌افزار ایتبس را پیدا کرده، روی آن کلیک راست کنیم.
– گزینه Open File Location را انتخاب کرده و در پنجره باز شده پوشه جدیدی به‌نام Default ایجاد کنیم.
– این پوشه باید خصوصیاتی نیز داشته باشد که به‌طور کامل در دوره جعبه ابزار طراحی سازه‌های بتنی در مورد هریک توضیح داده‌ایم.

 

۲) به عقب باز می‌گردیم.

 وارد قسمت File می‌شویم.

گزینه New model را کلیک می‌کنیم. از پنجره باز شده روی قسمت Use Built-in setting with کلیک می‌کنیم تا اطلاعات را وارد کنیم.

پنجره‌ای برای شروع تنظیمات به ما نشان می‌دهد که ۳ گزینه دارد گزینه اول گفته از تنظیمات define برنامه استفاده کنید که بحث اندازه‌گیری سیستم آمریکایی را دارد و گزینه دوم گفته‌شده که از تنظیماتی که قبلاً روی یک مدل داشتید و سیو اش کردید استفاده کنید و گزینه سوم می‌گوید که از تنظیماتی که خودت می‌خواهی انجام دهی می‌توانی استفاده کنی.

اگر برای اولین بار شروع به ساخت مدل میکنیم بهتر است گزینه سوم را انتخاب کنیم.

 

 

 در قسمت Display Units واحدها را انتخاب می‌کنیم.

اگر U.S. Customary را انتخاب کنیم واحدهای ما بر اساس واحدهای آمریکا که پوند هستند قرار می‌گیرد. پس ما گزینه Metric SI را انتخاب می‌کنیم.

 چون سازه ما سازه بتنی می‌باشد در قسمت‌های Steel Section Database و Steel Design Code تغییری ایجاد نمی‌کنیم.

 در قسمت Concrete Design Code آئین‌نامه‌های بتنی معتبر را مانند آئین‌نامه‌های سنگاپور، ACI، AS، Eurocode، هنگ کنگ، نیوزیلند و … نشان می‌دهد که در دوره طراحی سازه‌های بتنی به‌طور کامل در مورد هریک توضیح داده‌ایم. برای مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس از بین آئین‌نامه‌ها، آئین‌نامه ACI318-14 را انتخاب کرده و OK می‌کنیم.

 

 پنجره جدیدی به نام New Model Quick Templates برای ما باز می‌شود.

در پنجره باز شده ۳ قسمت Grid Dimensions (مربوط به Grid lineها)، Story Dimensions (مربوط به Story dataها و طبقات) و Add Structural Objects را مشاهده می‌کنیم.

Grid Dimensions:

۱) در این قسمت تعداد خطوط x و y را وارد می‌کنیم.

وارد نرم‌افزار اتوکد شده و پلان را بررسی می‌کنیم. در راستای محور x، ۵ خط و در راستای محور y، ۶ خط داریم. این اعداد را وارد قسمت‎‌های Number Of Grid Linesها می‌کنیم.

قسمت اول مربوط به Lines Grid راستای X می باشد.

قسمت دوم مربوط به Lines Grid راستای Y می باشد.

قسمت سوم و چهارم مربوط به فواصل Lines Grid در دو راستای X و Y می باشد و زمانی کاربرد دارد که همه فواصل محورها از هم برابر باشد .

۲) در Spacing Of Grids تغییری ایجاد نمی‌کنیم.

۳) رویSpacing Custom Gridکلیک کرده و Edit Grid Data را انتخاب می‌کنیم تا پنجره جدیدی باز شود.
مجددا وارد نرم‌افزار اتوکد شده و فاصله بین ستون‌ها را بررسی می‌کنیم. به‌طور مثال فاصله بین A و B، ۳۰۴ سانتی‌متر می‌باشد.

۴) می‌توانیم در قسمت Grid System Name نام جدیدی را انتخاب کنیم و در نهایت OK کنیم.

 

Story Dimensions:

۱) مجدد به نرم‌افزار اتوکد باز می‌گردیم. 

تعداد طبقات را بررسی کرده و وارد Number of stories می‌کنیم.

 

۲) سپس ارتفاع بین هر دو طبقه را در قسمت Typical Story Height و ارتفاع اولین طبقه را در قسمت Bottom Story Height وارد می‌کنیم.

 

۳) روی Custom Story Data کلیک کرده و در پنجره باز شده ارتفاع هر طبقه به همراه ارتفاع کف‌سازی وارد می‌کنیم.

در ستون اول می‌توانیم نام طبقات را تغییر دهیم.

در ستون دوم می‌توانیم ارتفاع طبقات را تغییر دهیم.

در ستون سوم تراز طبقات را مشخص می‌نماییم.

در ستون چهارم می‌توانیم یک طبقه را به‌عنوان Story Master (سقف مبنا )انتخاب کنیم.

در ستون پنجم می‌توانیم طبقات را به طبقه‌ای که آن را Story Master انتخاب کرده‌ایم شبیه کنیم تا هر مشخصه‌ای نظیر بارگذاری، ترسیم تیر و … که در طبقه Master انجام می‌دهیم به طبقات مشابه نیز اعمال شود.

ستون ششم و هفتم مربوط به وصله‌های طبقات و ارتفاع آنها می‌باشد.

نکته: تنظیمات گفته‌شده بعد از مدل شدن در قسمت Edit می‌توانند اصلاح گردند.

۴) Master Story به معنای طبقه کاپیتال است.

یعنی بقیه طبقات از این طبقه پیروی می‌کنند. چون بارگذاری طبقه آخر، سقف و خرپشته متفاوت است Master Story را روی حالت None گذاشته و بقیه طبقات را پیرو طبقه یکی مانده به آخر می‌کنیم.

 

 

 

Add Structural object:

اطلاعات مربوط به این بخش به ما مهندسان و طراحان سازه‌ای برای مد‌ل‌سازی سریع‌تر بسیار کمک می‌کند. بسیاری از مدرسان در آموزش‌های خودشان معتقدند که این بخش اصلا اهمیت خاصی ندارد، اما بر خلاف آن‌ها ما در تمامی دوره‌ها به شدت به استفاده از قالب‌های آماده را پیشنهاد می‌کنیم.

در این آموزش ما تنظیمات این بخش را بر روی Grid Only  تنظیم می‌کنیم.

 

۳) به صفحه اصلی باز می‌گردیم و مشاهده می‌کنیم که Grid Lineها تشکیل شده‌اند.

 

چند نکته تکمیلی در مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس:

روی صفحه کلیک راست کنید و و با نوار ابزار مقداری کار کنید.

 اگر بخواهیم تغییراتی را ایجاد و یا ویرایش کنیم گزینه Add/Modify Grids… را انتخاب می‌کنیم.

 

 فرض کنید می‌خواهیم شهرکی را طراحی کنیم. این شهرک از از چندین بلوک تشکیل شده است. از نظر حرفه‌ای و بین‌المللی باید تمام این فایل‌ها را در یک فایل واحد قرار دهیم. برای اینکار گزینه Add New Grid System را انتخاب کرده و پروژه جدیدی را تعریف می‌کنیم.

 

 

 

 

 بعضی از دوستان تمایل دارند که Background نرم‌افزار مشکی باشد. برای اینکار:

۱) در سربرگ بالا، در قسمت Options روی گزینه Graphics Color نگه داشته تا گزینه Display… نشان داده شود و آن را انتخاب می‌کنیم.
۲) در پنجره باز شده، در قسمت For Device Type، Black Background را انتخاب می‌کنیم.

 

 در سربرگ بالا در قسمت File، با انتخاب گزینه Project Information… می‌توانیم اطلاعات مربوط به پروژه را تکمیل کنیم.

 

 

 در آخر فایل را ذخیره کنید. توجه کنید که حتما فایل را به حروف لاتین save کنید. در غیر اینصورت هنگام آنالیز سازه به مشکل برخواهید خورد.

 

 اگر پوشه‌ای که فایل را در آن ذخیره کرده‌اید را مشاهده کنید متوجه خواهید شد قسمتی با فرمت $ET ذخیره شده است. اگر آن را مشاهده کنید اطلاعات ارزشمندی را در اختیار ما قرار می‌دهد. فرمت $ET در دوره جعبه ابزار طراحی سازه‌های بتنی به‌طور کامل توضیح داده شده است.