ETABS 2013

ETABS 2013

   يعتبر برنامج (Etabs 2013) نتيجة لأبحاث وجهود تطورت على مدى أربعين عام من أول إطلاق لهذه السلسلة وهي سلسلة برامج (TABS) وهو برنامج متخصص في تحليل وتصميم منشآت الأبنية وذلك من خلال اعتبارات البرنامج المتخصصة بالأبنية حيث يعتمد البرنامج نموذج شبكة مكونة من طوابق ومقاطع شاقولية في المنشأ بالإضافة إلى خاصة(Similar story) واعتبارات تحليلية أخرى خاصة بتقريب نتائج التحليل باستخدام نظرية العناصر المحددة من نتائج تحليل مكانيك الإنشاءات مثل خاصية (End offset)  وغيرها.

يختلف برنامج (Etabs 2013) عن الإصدارات السابقة من البرنامج حيث أصبح البرنامج أكثر تفاعلية من الإصدارات السابقة كما انه يلبي حاجة المستخدم من حيث النمذجة والتحليل والتصميم لمختلف أنواع الأبنية البيتونية والمعدنية والمختلطة بالإضافة إلى إمكانية تصدير التفصيلات وتوليد مخططات التسليح من خلال خاصة (Detailing).

إن ابرز ما يميز البرنامج هو الواجهة التفاعلية (GUI) حيث يعتمد البرنامج بيئة (CAD) في نمذجة المنشأ التي تتميز بالبساطة والسرعة, كما تميز البرنامج بأنواع التحليل المختلفة والتي تلبي حاجة المحترفين والباحثين.

أصدرت الشركة ثلاث إصدارات من البرنامج تختلف عن بعضها في إمكانية التحليل وهي:

Plus:الذي يتضمن جميع ميزات البرنامج ما عدا إمكانية التحليل اللاخطي.

Nonlinear: يتضمن جميع ميزات الإصدار (Plus) بالإضافة إلى إمكانية القيام بالتحليل اللاخطي والتحليل الديناميكي.

Ultimate: يتضمن جميع ميزات الإصدار (Nonlinear) بالإضافة إلى وجود العناصر الطبقية (Layered Element).

ميزات النمذجة في البرنامج (Modeling Feature):

يتمتع البرنامج بالميزات التالية:

§         تم إضافة حقل مستكشف النموذج (Model explorer) في الجهة اليسرى من البرنامج وذلك لسهولة الوصول وتعديل أي خاصة في النموذج.

§         إمكانية إنشاء النموذج من خلال الاستيراد من برنامج (AutoCAD) وذلك باستيراد المسقط المعماري مع طبقاته.

§         إمكانية تخصيص العناصر تلقائيا إلى المسقط المعماري وتعريف المقاطع بناء على الأبعاد المعمارية.

§         إمكانية تخصيص الأوامر من خلال زر (Apply).

§         إمكانية نمذجة العناصر والبلاطات والجدران المنحنية.

§         إنشاء جدران القص بطريقة بارا مترية من خلال أمر (Draw Wall Stacks).

§         تطوير نظام القفز (Snapping) لسهولة إنشاء النموذج.

§         إمكانية إنشاء أكثر من مبنى ضمن النموذج من خلال خاصية (Multitower).

§         إمكانية إسناد المساند الخطية واللاخطية للعقد والإطارات والبلاطات.

§         إمكانية إسناد حمولات البلاطات بشكل بارا متري من خلال أمر (Shell Load Sets).

§         إمكانية تخصيص النوابض الخطية للعناصر الإطارية والنوابض المساحية للعناصر القشرية.

العناصر الجديدة في ETABS 2013 :

تم تطوير خصائص العناصر في برنامج Etabs 2013 والمواد والتي سنقوم بشرحها كما يلي:

خصائص المواد:

يتم تعريف خصائص المواد بطريقة جديدة في البرنامج حيث يتم تصنيف المواد بحسب المنطقة وبحسب نوع المادة وبحسب المواصفة حيث يوجد في البرنامج المواد التالية:

Steel, concrete, cold formed, rebar, tendon, masonry, aluminum

نلاحظ أن التسليح أصبح يعرف بمادة منفصلة ذات سلوك (Uniaxial) وبذلك يتوجب تعريف مادتي تسليح في المنشآت البيتونية مادة لتمثيل التسليح العالي المقاومة ومادة تمثل التسليح المطاوع أو الأملس.

يعتبر البرنامج سلوكين للمادة من حيث الاتجاه وهي:

سلوك المادة متماثلة الخواص: Isotropic material حيث نحتاج في هذه المادة الى اربع ثوابت لتعريفها.

سلوك المادة اللامتخاصة: Orthotropic material حيث نحتاج الى 12 ثابت لتعريف سلوك المادة.

كما يمكن تعريف كثافة المادة بدلالة الكتلة في واحدة الحجم أو الوزن في واحدة الحجم.

الخواص اللاخطية للمادة:

يتم تعريف السلوك اللاخطي للمادة بدلالة منحني الاجهاد تشوه للمادة كما يمكن اعتبار السلوك الهستيري للمادة بثلاث نماذج وهي:

Elastic, kimatic, Tekeda

الخواص التخامدية للمادة:

 يمكن اعتبار الخواص التخامدية للمادة من أجل اعتبارها في تحليل طيف الاستجابة وتحليل السجل الزمني حيث يتم تعريف خصائص التخامد اللزج التي تتعلق بالصلابة والكتلة.

اعتبارات الزمن في خصائص المواد:

يمكن اعتبار تاثير الزمن في خصائص المواد من خلال اعتبار تائير الزحف والانكماش وتغير معامل المرونة مع الزمن من أجل مادة البيتون ليتم اعتبارها في التحليل اللاخطي.

ثانياّ: خصائص العناصر (Section Properties):

العناصر الاطارية (Frame Sections):

يمكن تعريف مقاطع العناصر الإطارية بالتخصيص السريع بحسب مادة العنصر كما يمكن تعريف الأعمدة المختلطة أو مقاطع (Auto select) التي تمكننا من اختيار المقطع الأنسب من مجموعة من المقاطع بحسب

القوى والحمولات كما يمكن إنشاء قاعدة بيانات خاصة بالمستثمر من اجل استخدامها في نماذج لاحقة.

البلاطات والجدران (Slab And Wall):

يمكن تعريف المقاطع المساحية بحسب السلوك الإنشائي حيث تم يمكن اعتبار السلوك القشري للبلاطة باعتبار تشوهات القص أو بإهمالها كما يمكن تخصيص النموذج التصميمي للبلاطة وذلك باختيار أنواع مختلفة من البلاطات مثل البلاطات المتصالبة والفطرية والمعصبة.

العناصر الطبقية (Layered element):

تعرف العناصر الطبقية (Layered element) بانها عناصر مساحية يتم تعريف خصائصها من خلال تعريف طبقات في اتجاه السماكة ولكل طبقة مادة محددة وسلوك محدد ولاخطية محددة, تستخدم هذه العناصر من اجل تعريف السلوك اللاخطي للجدران والبلاطات عند تعرضها لحمولات لاخطية وهي فعالة في نمذجة السلوك الفعلي لجدران القص.

عناصر الربط اللاخطي (Link element):

تستخدم عناصر الربط اللاخطي لربط عقدتين في النموذج أو لربط عقدة مع الارض وذلك وفق صلابة محددة للرابط قد تكون هذه الصلابة خطية او لاخطية أو ذات خصائص تخامدية حيث يقدم البرنامج مكتبة واسعة من سلوك هذه العناصر.

يتم تعريف سلوك هذه العناصر بشكل عام وفق منحني القوة – انتقال لاخطي وذو سلوك هستيري كما في الشكل.

المفاصل اللدنة (Frame Nonlinear Hinge):

يمكن للبرنامج تعريف سلوك منطقة المفصل اللدن حيث يوجد خيارات واسعة من المفاصل اللدنة بحسب القوى التي ستؤدي إلى تشكل المفصل اللدن مثل مفاصل العزم أو مفاصل القوى الناظمية أو مفاصل القص أو المفاصل المختلطة.

يتم تعريف سلوك المفصل اللدن بمنحني العزم دوران مثلا للمفصل الذي سيتشكل تحت تأئير العزم كما في الشكل.

منطقة القص في العقد المعدنية (Panel Zone):

لمنطقة القص في عقد الإطارات المعدنية تأثير كبير على نتائج القوى والتشوهات في الإطار لذلك لا بد من اعتبار تأئير هذه المنطقة وذلك من خلال تعريفها بنابض ذو صلابة محددة وبذلك يمكن الأخذ بالاعتبار تأئير تدعيم منطقة القص على سلوك المنشأ ككل.

ميزات التحليل في البرنامج (Analysis Feature):

محرك التحليل (Analysis engine):

يتميز برنامج (Etabs 2013) بمحرك تحليل متطور (Advanced SAPFire Analysis Engine) وهو محرك التحليل المعتمد في برنامج (Sap 2000), كما يتميز بخاصية التحليل في المعالجات متعددة النوى (Multi threaded) والتي تزيد من سرعة التحليل وبالتالي تتيح للمستخدم التعامل مع النماذج الضخمة بسهولة أكبر.

التقسيم التلقائي للنموذج (Automatic Object Based Meshing):

يتميز البرنامج بإمكانية التقسيم التلقائي للعناصر الإطارية أو العناصر القشرية بدون تدخل المستخدم, كما يمكن تعديل التقسيم من خلال خيارات واسعة كما يوجد خيار لإضافة مساند خطية على طول حواف البلاطات في حال كانت الزوايا مقيدة.

حالات التحميل (load cases):

تعرف حالات التحميل بأنها الطريقة التي يستجيب بها المنشأ للحمولة, مثل استجابة المنشأ للحمولات بشكل خطي أو بشكل ديناميكي أو حالة التحنيب..., حيث يمكن إضافة حالة تحميل جديدة واختيار الحمولة المطبقة وفق حالة التحميل أو تعريف سلوك حمولة موجودة.

كما يتم تحليل الحالة التي يرغب المستخدم بالحصول على نتائجها.

التحليل الديناميكي (Dynamic Analysis):

يمكن إجراء التحليل الديناميكي لأي حالة من حالات التحميل المعرفة ويتضمن التحليل الديناميكي تحليل أشعة ريتز وتحليل القيم الذاتية مع الأخذ بالاعتبار تأثيرات (P - ∆) وذلك لأي حالة تحميل سواء كانت حمولة أو تسارع.

يمكن إجراء التحليل الديناميكي لأطياف الاستجابة أو للسجل الزمني كما يمكن إجراء تحليل اهتزاز البلاطات.

تحليل أطياف الاستجابة (Response Spectrum Analysis):

يتضمن تحليل طيف الاستجابة إيجاد الاستجابة العظمى للمنشأ تحت تأثير الحمولات الزلزالية حيث يصف طيف الاستجابة الحركة التسارعية للأرض.

تحليل السجل الزمني (Time History Analysis):

يمكن إيجاد استجابة المنشأ تحت تأئير تابع محدد من الحمولة وذلك في كل مرحلة من مراحل التحميل باستخدام تحليل السجل الزمني, يمكن إجراء تحليل السجل الزمني الخطي واللاخطي كما يمكن الأخذ بالاعتبار تأثيرات (∆ P -).

تحليل (∆ P -)- (P-Delta Analysis (large and small)):

يشير تحليل (∆ P -) إلى تأثير زيادة الإجهادات على التشوهات البعدية للعنصر المدروس حيث تؤثر الاجهادات الضاغطة في زيادة مطاوعة المنشأ أما الاجهادات الشادة فتؤثر في زيادة صلابة المنشأ.

تحليل حدود الشد والضغط (Tension and Compression Limits):

تستخدم العناصر ذات السلوك الواحد أو عناصر الشد والضغط في العناصر الإطارية لتمثيل تأثير سلوك عناصر التربيط أو الكابلات على المنشأ, حيث يتم تحديد الحد الأقصى من الحمولة الشادة أو الضاغطة التي من المحتمل أن يتعرض لها العنصر, حيث أن سلوك العناصر في هذه الحالة لاخطي مرن ولا يتم تفعيل حالة حدود الشد والضغط إلا في التحليل اللامرن الخطي.

تحليل التحنيب (Buckling Analysis):

يمكن تعريف التحنيب الخطية لأي حالة تحميل, حيث يمكن إيجاد أنماط التحنيب و درجة الأمان في كل نمط, كما يمكن تعريف حالة التحنيب اللاخطية باعتبار تأثيرات (∆ P -) كما يمكن إجراء التحليل الديناميكي مع تحليل التحنيب.

تحليل Pushover :

هو تحليل لاخطي ستاتيكي للمنشأ تحت تأثير حمولة ثابتة أو متغيرة من الصفر إلى القيمة العظمى.

يستخدم تحليل Pushover من أجل التحليل اللدن للإطارات أو جدران القص نتيجة السلوك اللاخطي للمادة, ويمكن إجراء هذا التحليل للإطارات المعدنية والبيتونية أو أي مادة وذلك من خلال تعريف سلوك المفصل اللدن أي سلوك القوة – تشوه وذلك للقوى التي من المحتمل أن تتشكل في المفصل اللدن.

تحليل مراحل الإنشاء (Construction Sequence):

يعبر تحليل مراحل الإنشاء عن تأئير التشوهات المتولدة في المنشأ أثناء إنشائه على القوى في المنشأ كاملا حيث يعتبر تحليل مراحل الإنشاء مهم في حال تحليل الأبنية العالية لاستنتاج تأئير مراحل الإنشاء على القوى المتولدة ضمن المبنى بشكل كامل.

يتم إجراء تحليل مراحل الإنشاء بتعريف حالة التحميل (Auto Construction Sequence Load Case) والتي نحدد فيها العناصر التي سيتم إنشاؤها أولا حيث يعتبر نوع التحليل لاخطي كما يمكن اعتبار تأئير الزمن على كل مرحلة من مراحل الإنشاء من خلال دراسة تأئيرات الزحف والانكماش .

يمكن اعتبار تأئير الزمن على مراحل الإنشاء من خلال اعتبار تأئيرات الزحف والانكماش كما يمكن اعتبار تأئيرات (∆ P -).

التحليل النشط (Model Alive):

تستخدم هذه الخاصة عند الرغبة بتعديل النموذج بدون الحاجة إلى إعادة تحليله حيث يقوم البرنامج تلقائيا بتعديل النتائج وفقا للتغيير الحاصل.

ميزات التصميم في برنامج ETABS 2013:

تصميم الإطارات المعدنية (Steel Frame Design):

-تصميم الإطارات على الحمولات الستاتيكية والديناميكية.

-الحساب التلقائي لمعامل تخفيض الحمولة الحية.

-الاختيار التلقائي للمقطع الأكثر اقتصادية من خلال خاصة (Auto-select lists).

-توليد تراكيب الأحمال بحسب الكود المختار.

-اعتبار تأئيرات (P - ∆) في التصميم.

-إظهار نتائج التصميم بشكل تفاعلي.

-تصميم الإطارات المعدنية وفقا لكودات مختلفة.

AISC 360-10,AISC 360-05,AISC LRFD 93,AISC ASD 89,AS 4100-1998,BS 5950-2000,CSA S16-09,Eurocode 3-2005,IS 800:2007,Italian NTC 2008,NZS 3404:1997, GB50017-2003.

 تصميم الإطارات البيتونية (Concrete Frame Design):

-تصميم الإطارات على الحمولات الستاتيكية والديناميكية.

-الحساب التلقائي لمعامل تخفيض الحمولة الحية.

-التصميم لمقاومة مختلف التائيات (عزم مركب - فتل ..).

-اعتبار تأئيرات (P - ∆) في التصميم.

- الحساب وفق كودات مختلفة.

ACI 318-11, ACI 318-08,AS 3600-09, BS 8110-97,CSA A23.3-04, Eurocode 2004,Hong Kong CP 2004, IS 456:2000,Italian NTC 2008,KCI-1999, Mexican RCDF 2004,NZS 3101:2006,Singapore CP 65:99,TS 500-2000, GB50010-2010.

تصميم الأعمدة والجوائز المختلطة (Composite Beam and Column Design):

- تصميم الإطارات على الحمولات الستاتيكية والديناميكية.

-الحساب التلقائي لمعامل تخفيض الحمولة الحية.

-الاختيار التلقائي للمقطع الأكثر اقتصادية من خلال خاصة (Auto-select lists).

-توليد تراكيب الأحمال بحسب الكود المختار.

-اعتبار تأئيرات (P - ∆) في التصميم.

-إظهار نتائج التصميم بشكل تفاعلي.

-إمكانية اختيار توزيع مسامير القص.

- تصميم العناصر المختلطة وفقا لكودات مختلفة.

الكودات المعتمدة في تصميم العناصر المختلطة:

AISC360-10,AISC 360-05,BS 5950-1990,CSA S16-09,Eurocode 4-2004,GB50017-2003.

الكودات المعتمدة في تصميم الأعمدة المختلطة:

AISC 360-10,JGJ3-2010,CECS159:2004,JGJ138-2001.

تصميم جدران القص (Shear Wall Design):

- حساب التسليح لمقاومة عزوم الانعطاف والقص.

- حساب التسليح لجدران القص ذات الفتحات.

-حساب التسليح لعناصر الربط بين الجدران.

-حساب التسليح لجدران القص المنحنية.

-حساب وتصميم الأعمدة الطرفية.

-إمكانية تحقيق أي مقطع عشوائي للجدار.

-تصميم جدران القص وفق كودات مختلفة:

ACI 318-11,ACI 530-11,ACI 318-08,AS 3600-09,BS 8110-97,CSA A23.3-04,Eurocode 2-2004,Hong Kong CP 2004,IS 456:2000,Mexican RCDF 2004,NZS 3101:2006,Singapore CP 65:99,TS 500-2000,GB50010-2010

تصميم الوصلات المعدنية (Steel Connection Design):

·         القدرة على تصميم الوصلات المعدنية بمختلف أشكالها سواء كانت وصلة جائز - جائز أو وصلة جائز - عمود أو صفيحة القاعدة, وبمختلف القوى التي تتعرض لها سواء كانت وصلة عزم أو وصلة قص.

·         إمكانية الاختيار التلقائي لنوع الوصلة بدون تدخل المستخدم.

·         عرض نتائج التصميم بحسب النسبة (D/C) بالإضافة إلى عرض مذكرة حسابية بالعلاقات التي تم استخدامها لحساب الوصلة.

·         تصميم الوصلات المعدنية وفق الكود الأميركي (AISC 360-10).