کتاب مدلسازی لرزه‌ای و تحلیل عددی سازه‌ها در etabs

کتاب مدلسازی لرزه‌ای و تحلیل عددی سازه‌ها در etabs :

پس از ۱۵ سال طراحی سازه و تدریس نرم افزارهای مهندسی عمران در سازمان نظام مهندسی ساختمان استان اصفهان, دانشگاه‌ها و موسسات آموزش عالی, نیاز جامعه مهندسی کشور و دانش آموختگان رشته عمران بر داشتن تفکری نو در اصول مدلسازی بهینه به همراه استفاده از تکنیک‌های حل عددی را ضروری دانسته و استفاده محض از نرم افزارهای این رشته را کافی نمی‌دانم. لذا برای نیل به این اهداف, ضرورت داشتن اطلاعات کافی برای درک رفتار سازه‌ها در تامین اصول پایداری, مقاومت و شکل پذیری را برای کاربران توصیه می‌نمایم.

در این راستا و در طی ۵ سال کار مستمر در تالیف کتاب حاضر بر عناوینی تمرکز شده که اولا؛ نیاز به نسخه خاصی از نرم افزار ETABS نباشد و با هر نسخه استانداردی قابل مدلسازی باشد. ثانیا؛ گستره مطالب به نحوی در نظر گرفته شده است که قابل استفاده برای طراحان سازه در سازمان‌های نظام مهندسی کشور و دانش آموختگان مقطع کارشناسی عمران به بالا می‌باشد.

در این کتاب مفاهیم اساسی با اصول تحلیل‌های دینامیکی طیفی, طراحی دیوارهای برشی بتنی و فولادی و مسائل بتنی و فولادی و مسای مبتنی بر رفتارهای مختلف دیوارهای برشی در سازه‌ها, طراحی اجزای مرزی و جمع کننده نیروها در دیافراگم‌های انعطاف پذیر, طراحی اتصالات در ضوابط شکل پذیری ویژه, طراحی ستون‌های مرکب فولادی و دیوارهای مسلح بنایی در نسخه‌های جدید را خواهید آموخت.

مقدمه مدلسازی لرزه ای و تحلیل عددی سازه

برنامه ETABS از سال ۱۹۹۰ میلادی با قابلیت همچون سرعت بالا در مدل اعضای ساختمانی و مدلسازی دیوارهای برشی مورد توجه طراحان قرار گرفت و از سال ۲۰۰۰ میلادی، نسخه‌های تحت سیستم عامل ویندوز ارائه شده که محبوبیت بیشتری به واسطه استفاده از یک واسط گرافیکی قوی ایجاد نمود.

کتاب حاضر مبتنی بر مدلسازی رایانه‌‎ای همراه با تکنیک‌های حل عددی بنا شده است که از تجربیات سال‌ها طراحی سازه، تحقیق و تدریس در سازمان نظام مهندسی استان اصفهان و دانشگاه بدست آمده است. در این مجموعه علاوه بر تحلیل مسائل با روش‌های حل دستی به نکات مدلسازی آن نیز پرداخته شده است.

کتاب حاضر در ۶ تنظیم شده است، در فصل اول به معرفی ۱۴ نرم افزار مطرح در دنیا برای مقاصد تحلیل و طراحی اشاره شده، در فصل را رابطه تکنیک‌های عددی در تحلیل‌های دینامیکی و سپس به نحوه مدلسازی در نرم افزار ETABS پرداخته شده است، در فصل سوم به مثال‌های جامع و نکات طراحی در دیوارهای برشی اشاره شده، در فصل چهارم به نحوه تحلیل دیافراگم‌های انعطاف پذیر و مسائل مرتبط با آن پرداخته شده است، در فصل پنجم به ضوابط لرزه‌ای در طراحی اتصالات سازه‌های بتنی و در فصل ششم به توانایی‌های خاص در نسخه جدید ETAB2013  از جمله تحلیل دیوارهای بنایی مسلح و طراحی ستون‌های مرکب مطرح شده است.

از ویژگی های کتاب مدلسازی لرزه ای و تحلیل عددی سازه ها در ETABS

معرفی برخی از نرم افزارهای طراحی مطرح در دنیا
تحلیل های دینامیکی طیفی در سازه ها
طراحی و مدل سازی دیوارهای برشی با بازشو و بدون بازشو در سازه ها
تحلیل انواع مسایل مبتنی بر رفتارهای دیوارهای برشی و عملکرد آن ها در سازه ها
مدل سازی دیوارهای برشی فولادی سخت نشده
تحلیل, طراح و مدل سازی دیافراگم های صلب و انعطاف پذیر
محاسبات اتصالات بتنی در شرایط شکل پذیری ویژه در مدل ها
تحلیل, طراحی و مدل سازی ستون های مرکب فولادی در نسخه های جدید
تحلیل, طراحی و مدل سازی دیوارهای بنایی مسلح در نسخه های جدید
قابل استفاده مهندسان و طراحان سازه در سازمان های نظام مهندسی و دانشجویان کارشناسی, کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی عمران

فهرست کتاب مدلسازی لرزه‌ای و تحلیل عددی سازه‌ها در etabs

فصل اول / معرفي برخی از نرم‌افزارهای مهندسی عمران :

۱-۱مقدمه
۱-۲برنامه STA4-CAD
۱-۳ برنامه Abaqus
۱-۴ برنامه Robot Millennium
۱-۵ برنامه Prokon
۱-۶ برنامه STADD-PRO
۱-۷ برنامه Xsteel Tekla Structures
۱-۸ برنامه Straus7
۱-۹ برنامه Perform 3d
۱-۱۰ برنامه SAP2000
۱-۱۱برنامه ETABS
۱-۱۲ آشنايی با Etabs 2013
۱-۱۲-۱ مدل سازی
۱-۱۲-۲ تحليل
۱-۱۲-۳ طراحی
۱-۱۲-۴ خروجی متنی و گرافيکی
۱-۱۲-۵ جزييات
۱-۱۲-۶ واسط خارجی با ساير نرم‌افزارها
۱-۱۳ برنامه SAFE
۱-۱۴برنامه CSICOL
۱-۱۵برنامه ADAPT-PT
مراجع

فصل دوم / مدلسازی لرزه‌ای سه بعدی در تحليل ديناميکی طیفی در ETABS :

۲-۱ کليات
۲-۲ روشهای تحليل سازه ها
۲-۳ روش تحليل ديناميکی طيفی
۲-۴ ترکيب اثر مدها
۲-۵ تعداد مودهای نوسان

مثال شماره ۱-۱ تحلیل سه بعدی سازه با ۳ درجه آزادی

گام ۱)

محاسبه ماتريس جرم

گام ۲)

محاسبه ماتريس سختی

گام ۳)

محاسبه فرکانس طبيعی وزمان تناوبها

گام ۴)

نمايش شکل مودهای ارتعاشی

گام ۵)

محاسبه جرم مودی

گام ۶)

محاسبه ضريب تحريک

گام ۷)

محاسبه ضريب بازتاب و شتاب طيفی

گام ۸)

محاسبه نيروی جانبی طيفی

گام ۹)

محاسبه برش پايه طيفی

گام ۱۰)

محاسبه برش پايه استاتيکی معادل

گام ۱۱)

نکات وايجاد مدل سه بعدی درEtabs

گام ۱۲)

ايجاد شبکه

گام ۱۳)

ايجاد خواص مصالح بتنی

گام ۱۴)

تعريف سطح مقطع مصالح

گام ۱۵)

تعريف مقطع سقف

گام ۱۶)

تعريف تابع طيف پاسخ

گام ۱۷)

تعريف حالات بارگذاری ثقلی و جانبی استاتيکی

گام ۱۸)

تعريف حالات بارگذاری طيفی

گام ۱۹)

تعريف درصد مشارکت بار زنده برای محاسبه وزن در زلزله

گام ۲۰)

اختصاص ديافراگم صلب به کف ها

گام ۲۱)

اختصاص قيودتکيه‌گاهی به گره‌های متصل به فونداسیون

گام ۲۲)

اختصاص نواحی صلب انتهايی

گام ۲۳)

بارگذاری ثقلی

گام ۲۴)

آناليز سازه (بادرنظرگرفتن اثرات )

گام ۲۵)

نمايش نتايج تحليل طيفی درEtabs

گام ۲۶)

نمايش مقدار جرم برای تشکيل ماتريس جرم درطبقات

گام ۲۷)

نمايش شکل مودی

گام ۲۸)

نمايش ضريب مشارکت وضريب جذب جرم

گام ۲۹)

نمايش شتاب طيفی

گام ۳۰)

نمايش بزرگی شتاب

گام ۳۱)

نمايش برش پايه طيفی

گام ۳۲)

نمايش برش پايه استاتيکی معادل

مثال شماره ۱-۲ تحلیل طیفی سازه ۱۰ سقف با دیوار برشی بتنی

گام۱)

تعریف شبکه

گام۲)

تعریف خواص مصالح

گام۳)

تعریف مقاطع بتنی

گام۴)

تعریف مشخصات سقف

گام۵)

تعریف مقطع دیوار برشی

گام۶)

تعریف حالات بارگذاری استاتیکی

گام۷)

تعریف تابع طیف پاسخ

گام۸)

تعریف حالات بارگذاری طیفی

روش الف)

ورود ضريب طيف پاسخ در هر راستای U2 , U1

روش ب)

ورود ضريب طيف پاسخ تحت زوايای تحريك (مثلا ۱۵ درجه)

روش ج)

روش تركيب جهت‌ها با يك ضريب مقياس

گام۹)

تعریف آیین نامه طراحی

گام۱۰)

تعریف ترکیبات اتوماتیک طراحی

گام۱۱)

تعریف ضرایب لرزه‌ای خاص

گام۱۲)

تعریف ترکیبات طراحی با اعمال ضرایب توسط کاربر

گام۱۳)

تعریف درصد مشارکت بار زنده در محاسبه ضریب زلزله

گام۱۴)

اختصاص دیافراگم صلب

گام۱۵)

اختصاص قیود تکیه گاهی گره‌های متصل به فونداسیون

گام۱۶)

اختصاص نواحی صلب انتهایی

گام۱۷)

نامگذاری دیوارهای برشی

گام۱۸)

ایجاد تقسیم بندی در دیوارهای برشی

گام۱۹)

بارگذاری

گام۲۰)

تنظیم پارامترهای آنالیز

گام۲۱)

نمایش خروجی ها

گام۲۲)

نمايش برش پايه استاتيکی

گام ۲۳)

نمايش تعداد مودهاي نوسان و ضرايب جذب جرم

گام۲۴)

کنترل تغيير مکان نسبی

گام۲۵)

کنترل نامنظمی در پلان

گام۲۶)

کنترل فاصله مرکزجرم ومرکز سختی

گام۲۷)

کنترل واژگونی

گام۲۸)

کنترل شاخص پايداری

گام۲۹)

نمايش مقادير برش در دیوارهای برشی

گام۳۰)

طراحی دیوار برشی

روش (الف ) استفاده از نتایج تحلیل و طراحی به روش دستی
روش (ب) تحليل وطراحي با استفاده از نرم‌افزار

گام ۳۱)

کنترل ۲۵ درصد قاب خمشی
مراجع

فصل سوم / مثالهای تکميلی درمدلسازی لرزه‌ای ديوارهای برشی :

کليات
مثال ۳-۱

تحليل اندرکنش قاب خمشی و ديوار برشی

مثال ۳-۲

تحليل تکيه‌گاه بودن ديافراگم برای ديوارهای برشی

مثال ۳-۳

تحليل اثرتغيير شکل‌های محوری ستونها در توزيع برش درديوار

مثال ۳-۴

تحليل ناسازگاری دوران اتصالات در ديوارهای برشی با بازشو

مثال ۳-۵

تحليل سازگاری تغيير شکل در ديوارهای برشی

مثال ۳-۶

تحليل و طراحی بازشوها در ديوارهای برشی بتنی

مثال ۳-۷

تحليل وطراحی ديوارهای برشی فولادی ۱۵۳

گام ۱)

محاسبات اوليه ضخامت جان ورق ديواربرشی فولادی

گام ۲)

طراحی اوليه اعضای مرزی قائم

گام ۳)

طراحی اوليه اعضای مرزی افقی

گام ۴)

محاسبه زاويه ميدان کشش براساس محاسبه اوليه ضخامت جان ورق

گام ۵)

تعريف مصالح ديوار به صورت ارتوتروپيک در نرم افزار(Orthotropic)

گام ۶)

تعريف المان ديوار با رفتار غشايی در نرم افزار(Membrane)

گام ۷)

تعريف راستاي زلزله در نرم افزار باتوجه به راستاي مصالح تعريف شده

گام ۸)

اختصاص زاويه جديد ميدان کشش برروی محورهای محلی ۱و۲:

گام ۹)

مشاهده نيروی برشی ديوار(P1) براساس خصوصيات هندسی داده شده

گام ۱۰)

کنترل و محاسبه مجدد زاويه ميدان کشش
مراجع

فصل چهارم / مدلسازي لرزه‌اي ديافراگم‌ها :

کليات
۴-۱ تعريف ديافراگم
۴-۲ ضوابط حاکم بر طراحي ديافراگم ها
۴-۳ انواع ديافراگم ازنظرجنس و سيستم ساختمانی
۴-۴ انواع ديافراگم از نظر صلبيت و انعطاف پذيری
۴-۵ تاثير سيستم باربر جانبی در صلبيت ديافراگم ها
۴-۶ تغيير شکل ديافراگم ها
۴-۷ تحليل ديافراگم ها
۴-۸ طراحی ديافراگم ها

مثال ۴-۱تحلیل و طراحی دیافراگم‌های انعطاف پذیر

گام ۱)

تعيين برش پايه در مدل ايجادشده

گام ۲)

تعيين نيروی حداکثر و کنترل صلبيت ديافراگم

گام ۳)

اعمال نيروی ديافراگم وکنترل صلبيت در مدل Etabs

گام ۴)

طراحی اجزای مرزی(Chord) وجمع کننده نيروها(Collector)
مراجع

فصل پنجم / مدلسازی لرزه‌ای دراتصالات سازه‌های بتنی :

۵-۱ کليات
۵-۲ حدود شکل پذيری سازه
۵-۳ ضوابط شکل پذيری متوسط
۵-۳-۱ محدوديت هندسی در اعضای تحت خمش درقاب ها
۵-۳-۱-۱ آرماتورهای طولی و عرضی در اعضای تحت خمش
۵-۳-۲ اعضای تحت فشار وخمش در قاب‌ها
۵-۳-۳ ضوابط طراحی براي برش در اعضای قاب‌ها

مثال۵-۱ محاسبه برش اتصال با شکل پذیری ویژه

گام ۱)

نحوه محاسبه مقادير C , T

گام ۲)

نحوه محاسبه ظرفيت برشی نهايی ستون Vu

مثال۵-۲

محاسبه ظرفیت برشی نهایی تیرها

مثال ۵-۳

محاسبه ظرفیت برش نهایی ستونها

مثال ۵-۴

محاسبه حداقل مقاومت خمشی ستونها با شکل پذیری زیاد
مراجع

فصل ششم / قابليت های ويژه مدلسازی در نسخه ۲۰۱۳ :

۶-۱ محاسبه نسبت تنش در ديوارهای بنايی مسلح
۶-۱-۱ کليات
۶-۱-۲ رفتار خمشی مقاطع بنايی مسلح
۶-۱-۳ فولاد کششی کم
۶-۱-۴ فولاد کششی زياد
۶-۱-۵ ضوابط ويژه برای نواحی زلزله خيز متوسط تا شديد
مثال ۶-۱محاسبه نسبت تنش در دیوارهای بنایی مسلح

مراحل مدلسازی در نسخه ۲۰۱۳ :

گام ۱)

تعريف خواص مصالح

گام ۲)

تعريف مقطع ديوار

گام ۳)

تعريف الگوی بار

گام ۴)

تعريف حالت بار وارد شده

گام ۵)

ترسيم ديوار و اعمال بارهاي وارده

گام ۶)

تعريف برچسب Pier و اختصاص برچسب به ديوار

گام ۷)

ايجاد الگوی آرماتور گذاری ديوار در Section Design

گام ۸)

اختصاص الگوی آرماتور گذاری ايجاد شده به ديوار

گام۹)

تحليل و طراحی ديوار بنایی مسلح

مراحل گام به گام تحلیل دستی :

گام۱)

تعيين خروج از مرکزيت e

گام۲)

تعيين نيروی محوری خالص Pn

گام۳)

تعيين خروج از مرکزيت نسبت به فولاد کششی

گام۴)

تعيين فاصله محور پلاستيک از فولاد کششی

گام۵)

تعيين عمق ناحيه فشاری تا تار خنثی c و ارتفاع بلوک تنش a

گام۶)

تعيين مقادير کرنش تا

گام۷)

تعيين مقادير نيروي محوری و لنگر اسمی

۶-۲ طراحی ستونهای مرکب
۶-۲-۱ کليات
۶-۲-۲ طراحی اعضای مرکب
۶-۲-۳ اعضای محوری مختلط محاط در بتن
۶-۲-۳-۱ محدوديت‌ها
۶-۲-۳-۲ مقاومت فشاری
۶-۲-۳-۳ مقاومت کششی
۶-۲-۳-۴ مقاومت برشی
۶-۲-۳-۵ انتقال بار
۶-۲-۳-۶ جزييات اعضاي محوری محاط در بتن
۶-۲-۳-۷ مقاومت برشگيرها
۶-۲-۴ اعضای محوري مختلط پر شده با بتن
۶-۲-۴-۱ محدوديت‌ها
۶-۲-۴-۲ مقاومت فشاری
۶-۲-۴-۳ مقاومت برشی
۶-۲-۴-۴ انتقال بار
۶-۲-۴-۵ فاصله برشگيرها در اعضاي محوری مختلط پر شده با بتن

مثال ۶-۲ محاسبه نسبت تنش در ستونهای مرکب

مراحل مدلسازی در Etabs 2013

گام ۱)

تعريف خواص مصالح برای فولاد

گام ۲)

تعريف خواص مصالح برای بتن

گام ۳)

تعريف مقطع ستون

گام ۴)

تعريف الگوی بار

گام ۵)

تعريف حالت بار وارده

گام ۶)

ترسيم ستون و اعمال بارهای وارده

گام ۷)

تعريف ترکيبات بارگذاری

گام ۸)

انتقال ترکيبات ايجاد شده برای روند طراحی

گام ۹)

تنظيم آييننامه طراحی

گام ۱۰)

طراحی ستون و مشاهده نتايج

مراحل گام به گام تحليل دستی

گام ۱)

تعيين خواص مقطع فولادی و بتنی

گام ۲)

تعيين مقدار نيروی محوری ضريبدارPu

گام ۳)

تعيين مقاومت فشاری محوری ستون مختلط P0

گام ۴)

تعيين نيروی محوری کمانشی اولر Pe

گام ۵)

محاسبه مقاومت فشاری اسمی Pn

مثال ۶-۳

محاسبه نسبت تنش در ستونهای مرکب در قابهای خمشی
مراحل مدلسازی در Etabs 2013
مراحل گام به گام در تحليل دستی

گام ۱)

تعيين ترکيب بار بحرانی Mu ,Pu

گام ۲)

تعيين مقاومت خمشی اسمی ماکزيمم MD

گام ۳)

تعيين مقاومت خمشی اسمی Mn

گام ۴)

تعيين نسبت تنش Ratio

مثال ۶-۴ محاسبه ستونهای محاط در بتن

کنترل شرايط مقاطع مختلط
مراحل مدل سازی در ETABS 2013

گام ۱)

تعريف خواص مصالح براي فولاد و ميلگرد

گام ۲)

تعريف خواص مصالح براي بتن

گام ۳)

تعريف مقطع ستون مختلط

گام ۴)

تعريف الگوی بار

گام ۵)

تعريف حالت بار وارده

گام ۶)

تعريف ترکيب بارگذاری

گام ۷)

ترسيم ستون و اعمال بارهای وارده

گام ۸)

انتقال ترکيبات ايجاد شده برای روند طراحی

گام ۹)

تنظيم آيين‌نامه طراحی

گام ۱۰)

طراحی ستون و مشاهده نتايج

مراحل گام به گام تحليل دستی

گام ۱)

محاسبه مقاومت فشاری نهايی Pu

گام ۲)

محاسبه مقاومت فشاری موجود Po

گام ۳)

محاسبه بار کمانش اولر Pe

گام ۴)

محاسبه مقاومت فشاری طرح Pn

گام ۵)

محاسبه نيروی برشی مورد نياز برشگيرها

گام ۶)

محاسبه مقاومت اسمی گل ميخ تک

گام ۷)

محاسبه تعداد گل ميخ و فواصل بين آنها
مراجع
پيوست ۱/ تركيب بارها

منابع و مآخذ کتاب مدلسازی لرزه‌ای و تحلیل عددی سازه‌ها در etabs