خانه - خدمات ایستاسازه - معرفی نرم افزار SAP2000

نرم‌ افزار SAP2000 (نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰)، یکی از پرکاربردترین نرم‌ افزارهای طراحی و تحلیل سازه های ساختمانی و غیرساختمانی در مهندسی عمران است. این نرم‌ افزار امکانات ویژه‌ای برای طراحی و تحلیل پل‌ها نیز در اختیار کاربران قرار داده که موجب محبوبیت بیش از پیش آن شده است.

نرم‌ افزار SAP در حدود 30 سال است که در طراحی و آنالیز سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. دانشجویان و مهندسان رشته مهندسی عمران، حداقل یک بار با این نرم‌ افزار سر و کار داشته‌اند.

این نرم‌افزار تمامی نیازهای لازم برای طراحی را یکجا فراهم می آورد و در ساخت انواع سازه‌ های فولادی و بتنی به طور عملی مورد استفاده قرار می گیرد. آموزش نرم‌ افزار SAP بسیار سریع است و به زمان طولانی برای یادگیری نیازی نیست. قالب‌های آماده‌ای که در نرم‌ افزار پیش‌بینی شده باعث می‌شود که طراح قادر به شبیه‌سازی طرح‌های بسیار پیچیده باشد.

به طور کلی نرم افزار SAP2000، نرم افزاری برای همه مهندسان و هر پروژه ای است. اما به این نکته توجه داشته باشید که نرم افزار SAP برخلاف ETABS نمی تواند دیوار برشی را طراحی کند، هر چند که قادر به تحلیل آن هست. اما به اندازه نرم افزار ETABS در این زمینه قوی نیست.

نرم افزار SAP2000 قابلیت آن را دارد که قاب بتنی ایستا، کوچک و ساده دو بعدی را تحلیل کند. همچنین قاب های بزرگ و پیچیده سه بعدی را به شکل تحلیل های پویا و غیرخطی ارائه می دهد.

شرکت تولیدکننده‌ی SAP2000

ایده‌ی اولیه‌ی تولید نرم‌ افزارهای طراحی و تحلیل ساختمانی در سال ۱۹۶۳ شکل گرفت. شرکت Computers and Structures که به CSi معروف است، از سال ۱۹۷۵ جزء شرکت‌های پیشرو در تولید چنین محصولاتی است. در حال حاضر هزاران مهندس در بیش از 165 کشور دنیا در حال استفاده از محصولات این کمپانی هستند.

نرم‌ افزارهای ETABS، SAP2000، SAFE، CSiBridge و PERFORM-3D پنج نرم‌ افزار اصلی تولید شده توسط این شرکت هستند. در این میان سپ ۲۰۰۰ با ۳۵ سال قدمت، از قدرتمندترین نرم‌ افزارهای طراحی و تحلیل سازه‌های ساختمانی و غیرساختمانی است. در ساخت سازه‌های معروفی در سراسر جهان از نرم‌ افزارهای CSi استفاده شده‌است. ازجمله این سازه‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برج تایپه ۱۰۱ تایوان
• مرکز تجاری نیویورک
• ورزشگاه آشیانه‌ی پرنده در پکن

SAP2000 چه ویژگی‌هایی دارد؟

رابط گرافیکی نرم افزار SAP2000 بسیار قوی است و استفاده از آن بسیار آسان است. در محیط سپ ۲۰۰۰ کاربر قادر خواهد بود سازه‌ بتنی یا فولادی مورد نظر خود را به صورت دو یا سه بعدی مدل‌سازی کند. پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از اعضاء، مقاطع و انواع بارگذاری‌ها، امکان شبیه سازی (مدل سازی) پیچیده‌ترین سازه‌ها را برای کاربر فراهم کرده است. ازجمله این اعضاء می‌توان به المان‌های سازه‌ای Shell و Frame و المان‌های غیرخطی فنر و اتصالات اشاره کرد.

دیگر ویژگی‌های نرم‌افزار سپ ۲۰۰۰

در نرم افزار SAP2000 امکان فراخوانی فایل‌های ورودی از نرم‌ افزارهای Access، Excel و AutoCAD با استفاده از گزینه‌ی Import وجود دارد. هم‌چنین می‌توان با استفاده از گزینه‌ی Export، خروجی‌های موردنظر را در فرمت این نرم‌افزارها استخراج کرد. نتایج تحلیل‌های انجام شده در سپ ۲۰۰۰ در قالب فایل‌های متنی یا خروجی‌های گرافیکی قابل استخراج هستند. این نرم‌افزار در صنایع نفت و گاز هم به کار گرفته می‌شود.

تحلیل المان‌های کابلی با تغییرمکان‌های بزرگ، اعمال بار ناشی از حمل و نقل‌های دریایی و آتش‌سوزی و تحلیل پایداری ازجمله قابلیت‌های سپ ۲۰۰۰ در این حوزه است. از دیگر شاخصه‌های سپ ۲۰۰۰، امکان برقراری ارتباط با سایر نرم‌افزارهای CSi است.

نرم‌ افزار SAP2000 قابلیت‌های تحلیلی فراوانی دارد و طیف گسترده‌ای از انواع تحلیل‌ها را پوشش می‌دهد:

• تحلیل استاتیکی و دینامیکی
• تحلیل خطی و غیر خطی شامل تحلیل لرزه ای
• تحلیل تاریخچه زمانی
• تحلیل Push Over
• تحلیل طیفی
• تحلیل مودال
• تحلیل لرزه‌ای با اعمال شتاب نگاشت زلزله به سازه
• تحلیل بار زنده برای پل‌ها و تونل‌ها
• تحلیل P-Delta

برای نصب SAP2000 به چه سیستمی نیاز دارید؟

ویرایش ۱۹ آخرین نسخه‌ای است که از این نرم‌افزار روانه‌ی بازار شده‌است. سپ ۲۰۰۰ هردو سیستم عامل ۳۲ و ۶۴ بیتی را پشتیبانی می‌کند. این نرم‌افزار در ویندوزهای Vista، ۷، ۸ و ۱۰ قابل نصب است. برای نصب سپ ۲۰۰۰ دست‌کم به سیستمی با ۳ گیگابایت حافظه‌ی جانبی، ۵۱۲ مگابایت کارت گرافیک و ۶ گیگابایت حافظه سیستم نیاز است.

ویژگی های پویای نرم افزار SAP

• در نرم‌ افزار SAP میرا شدگی (مستهلک شدن) مبتنی بر مواد به منظور تحلیل خطی و غیرخطی یکپارچگی مستقیم برای مهندسان قابل دسترس است.
• میراشدگی مبتنی بر مواد به منظور آنالیز PSD و وضعیت ثابت در دسترس کاربران قرار دارد.
• واکنش های پایه برای آنالیز مدل response-spectrum و مدل time-history برای حفاظت از اتصال عناصر پیوندی متصل به فنر و زمین به منظور دسترسی بهتر به اثرات از بین بردن توده بهبود یافته است.

ساخت مدل اولیه در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

برای ساخت مدل کاربران می‌توانند گزینه‌ی New Model را از منوی File انتخاب کنند. با انتخاب این گزینه پنجره‌ی New Model باز می‌شود که خود از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

• New Model Initialization
• Project Information
• Select Template

در بخش New Model Initialization امکان تغییر سیستم واحدهای اندازه‌گیری طراحی وجود دارد. با کلیک روی گزینه‌ی Modify/Show Information در بخش Project Information نیز می‌توان اطلاعات اولیه‌ مدل را مشاهده و در صورت لزوم آن‌ها را ویرایش کرد. در بخش Select Template هم انواع قالب های آماده تعبیه شده است که کاربران بسته به مدل مد نظر می‌توانند هر کدام از این قالب‌ها را انتخاب و طراحی را شروع کنند:

• Blank
• Grid Only
• 2D Trusses
• Trusses 3D
• Wall
• Shells

خطوط کمکی در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

خطوط کمکی از جمله عناصر کلیدی طراحی هندسه‌ی مدل‌ به شمار می‌روند. کاربران نرم‌ افزار SAP2000 می‌توانند این خطوط را بسته به کاربرد مدنظرشان با ویژگی‌های دلخواه تعریف نمایند. تعداد این خطوط بسته به موقعیت ستون‌گذاری و پلان معماری در هر سازه می‌تواند متفاوت باشد.

پنجره‌ی Quick Grid Lines به کاربران کمک می‌کند تا تعداد خطوط کمکی، فاصله‌ و موقعیت آن‌ها را تعیین نمایند. در این پنجره هر کدام از این اطلاعات را می‌توان در سه جهت X، Y و Z مشخص کرد. تعداد خطوط کمکی در جهت Z در واقع بیانگر تعداد طبقات روی فوندانسیون است. به عبارتی همیشه در کادر مربوط به تعداد خطوط در جهت Z تعداد طبقات مدنظر با 1 جمع شده و سپس درج می‌شود.

پس از تعریف خطوط کمکی همچنان می‌توان اندازه‌های آن‌ها را با کلیک راست روی خطوط، انتخاب گزینه‌ی Edit Grid Data و ویرایش اطلاعات مربوطه از طریق پنجره‌ Coordinate/Grid Systems تغییر داد. از پنجره‌ Define Grid System Data نیز می‌توان برای تنظیم اندازه‌ها و تعداد خطوط در پلان و ارتفاع استفاده کرد.

پنجره Define در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

پنجره Define از جمله منوهای کاربردی نرم‌ افزار SAP2000 در طراحی سازه به‌ شمار می‌رود. بعد از انجام تنظیمات اولیه، تعریف اطلاعات اولیه‌ طراحی از طریق این پنجره انجام می‌پذیرد. کاربران با انتخاب گزینه‌ی Materials از این منو می‌توانند مشخصات مصالح را بسته به کارکردهای مورد نیاز خود ویرایش نمایند. پنجره‌ی Define Materials از گزینه‌های مختلفی تشکیل شده است:

• Add New Material
• Add Copy of Material
• Modify/Show Material
• Delete Material

کاربران به جای اضافه کردن مصالح بتنی، می‌توانند در صورت نیاز مصالح بتنی پیش‌فرض نرم‌ افزار SAP2000 را ویرایش کنند. برای ویرایش این اطلاعات کافی است فیلدهای مختلف تعبیه شده در بخش‌های مختلف پنجره‌ی Material Property Data بسته به نیاز کاربر تغییر پیدا کند.

پنجره‌ی Material Property Data

این پنجره‌ از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

• General Data
• Weight and Mass
• Isotopic Property Data
• Other Properties for Steel Materials

کاربران با ویرایش اطلاعات فیلدهای Effective Yield Stress و Effective Tensile Stress در بخش Other Properties for Steel Materials می‌توانند به ترتیب تنش تسلیم مورد انتظار و تنش نهایی مورد انتظار را بسته به ماده‌ی انتخابی و آیین‌نامه‌ی مدنظر تغییر دهند. در نرم‌ افزار سپ۲۰۰۰ همچنین می‌توان به طور جداگانه مشخصات مکانیکی میلگردها را تعیین کرد.

ویرایش این مشخصات باید بر اساس آیین‌نامه‌های مربوطه و مقررات ملی ساختمان تغییر کند. مشخصات مقاطع نیز با انخاب گزینه Section Properties و سپس Frame Section از منوی Define امکان‌پذیر است. کاربران با انتخاب گزینه‌های Import New Property و Add New Property به‌ترتیب می‌توانند به فراخوانی مقاطع و ساخت تیرورق و مقاطع بپردازند.

تعریف مقاطع در نرم‌ افزار SAP

مقاطع فولادی، بتنی، خودکار و… متفاوتی برای استفاده‌ کاربران در نرم‌ افزار SAP2000 تعبیه شده است. از مقاطع فولادی نرم‌افزار می‌توان به مقاطع زیر اشاره کرد:

• Tee
• Channel
• Angle
• Double Angle
• Double Channel
• Pipe
• Tube
• Steel Joist
• I/Wide Flange

برای ساخت مقاطع مرکب باید از گزینه‌ Section Designer استفاده کرد. انتخاب گزینه‌ Auto Select List نیز به ساخت مقاطع در حالت اختصاص خودکار می‌انجامد. با انتخاب این گزینه نرم‌ افزار sap از بین مقاطع موجود اولین مقطع را که ظرفیت آن جوابگوی نیروهای وارده باشد انتخاب می‌کند.

ساخت مقاطع در حالت اختصاص خودکار به طراحی بهینه می تواند کمک کند. استفاده از Auto Select List می‌تواند در طراحی ستون‌ها و مهاربندها تاثیر به‌سزایی داشته باشد، با این حال تیپ‌بندی مقاطع در حالت خودکار کار دشواری خواهد بود. مقاطع بتنی مختلفی نیز در نرم‌افزار sap تعبیه شده است که از آن جمله می‌توان به مقاطع زیر اشاره کرد:

• Rectangular
• Circular
• Pipe
• Tube
• Precast I
• Precast U

کاربران پس از انتخاب مقطع فولادی یا بتنی خود می‌توانند در پنجره‌ی بازشده به ویرایش اطلاعات مربوط به این مقاطع نیز بپردازند. همچنین با کلیک بر گزینه‌ی Concrete Reinforcement در همین پنجره، پنجره جدید Reinforcement Data نیز باز می‌شود که به کاربران اجازه می‌دهد تا اطلاعات مرتبط با میلگردهای عرضی، ضخامت پوشش‌های روی میلگردها، تعیین فواصل مربوطه و… را بنا به آیین‌نامه خود اصلاح نمایند.

پنجره Reinforcement Data از بخش‌های زیر تشکیل شده است:

• Rebar Material
• Design Type
• Reinforcement Configuration
• Confinement Bars
• Longitudinal Bars-Rectangular Configuration
• Confinement Bars
• Check/Design

در بخش Check/Design کاربران می‌توانند یکی از دو حالت Reinforcement to be Checked یا Reinforcement to be Designed را انتخاب نمایند. در صورت انتخاب حالت Checked نرم‌افزار ظرفیت مقطع را کنترل و در نهایت از میزان ظرفیت تعیین شده برای طراحی استفاده می‌کند، اما در صورت انتخاب حالت Designed نرم‌افزار برای ابعاد و تعداد میلگرد مشخص شده توسط کاربر سطح مقطع فولاد لازم را محاسبه می‌نماید.

اختصاص مقاطع به المان‌ها در نرم‌ افزار SAP

در طراحی سازه، اختصاص مشخصات مقاطع به اعضاء گامی مهم بعد از اصلاح مدل سازی به شمار می‌رود. کاربران در نرم افزار SAP2000 می‌توانند این کار را با دو روش متفاوت انجام دهند:

• روش اول: کاربر باید عضو مدنظر را انتخاب و سپس با کلیک روی گزینه‌ Frame Section از بخش Frame در منوی Assign به اختصاص مقطع دلخواه به عضو بپردازد. در این روش می‌توان به‌راحتی به هر عضو، مقطع دلخواهی را اختصاص داد، بنابراین تیپ‌بندی مقاطع با استفاده از گزینه‌ Frame Section به‌راحتی قابل انجام است. تنها مشکل این روش طولانی بودن آن است که می‌تواند تا حدی برای کاربران کم تجربه دشوار باشد.
• روش دوم: (Auto Select List)، همان‌طور که پیشتر با شرح بیشتری به معرفی آن پرداختیم، نرم افزار SAP2000 خود به صورت خودکار مقاطع مختلف را برای اعضای مختلف می‌آزماید و عضو مناسب را انتخاب می‌کند.

تعریف بارها در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

در نظر گرفتن بارهای مختلف و تأثیر آن‌ها بر سازه اهمیت فراوانی در مدل‌سازی دارد. کاربران با استفاده از نرم‌ افزار SAP2000 به راحتی می‌توانند بارهای مختلف را تعریف و در طراحی خود لحاظ نمایند. از جمله این بارها:

• Dead: بار مرده‌ی وارد بر سازه
• Super Dead: بار مرده‌ی نوع دوم در سقف‌های مرکب
• Live: بار زنده‌ی اعمالی بر طبقات
• Live Roof: بار زنده‌ی اعمالی بر بام
• Live Partition: بار زنده‌ی اعمالی بر دیوارهای جداکننده
• Relive: بار زنده‌ی قابل کاهش در سازه
• Snow: بار برف منطقه برای بام سازه
• Wall: برای اصلاح بار لرزه‌ای سازه در بام

تعریف بارهای مختلف در نرم افزار سپ 2000

کاربران برای تعریف بارهای جانبی استاتیکی در نرم‌ افزار SAP2000 می‌توانند گزینه‌ی Load Patterns را از منوی Define انتخاب نمایند. با این کار پنجره‌ Define Load Patterns باز می‌شود که خود از گزینه‌های مختلفی تشکیل شده است:

• Add New Load Pattern
• Modify Load Pattern
• Modify Lateral Load Pattern
• Delete Load Pattern
• Show Load Pattern Notes

این گزینه‌ها به کاربران اجازه می‌دهد تا بارهای جانبی را بنا به ملاحظات مدنظر خود طراحی نمایند. مثلاً با کلیک روی گزینه‌ی Modify Lateral Load Pattern کادر User Defined Seismic Load Pattern باز می‌شود. با تغییر فیلدهای تعبیه شده در این کادر به‌راحتی می‌توان به تعریف بارهای جانبی وارد بر سازه پرداخت.

تعریف پیچ تصادفی در نرم‌ افزار SAP2000

برای تعریف پیچ تصادفی در نرم‌ افزار SAP2000 نیز از گزینه‌ی Load Patterns استفاده می‌شود. به این منظور می‌توان در پنجره‌ی User Defined Seismic Load Pattern از بخش Load Direction and Diaphragm Eccentricity با ویرایش فیلد Eccentricity Ratio و تعیین راستای مدنظر، پیچ تصادفی را تعریف کرد. بار زلزله نیز مجدداً از طریق گزینه‌ی Load Patterns تعریف می‌شود.

کاربران در تعریف این بار حتماً باید به آیین‌نامه‌های مربوطه توجه داشته باشند. بار Notional Load یا بار خطای ساخت نیز بار مهمی است که در طراحی سازه از اهمیت به‌سزایی برخوردار است. این بار تنها برای سازه‌های فولادی تعریف می‌شود. همچنین تعریف این بار در دو راستای X و Y برای هرکدام از بارهای ثقلی زنده و مرده نیز ضروری است.

شرایط اولیه‌ی هرکدام از بارها نیز از طریق گزینه‌ی Load Case از منوی Define تعریف‌پذیر است. کاربران می‌توانند در پنجره‌ی Define Load Cases از ستون Load Case Name نام بار مدنظر خود را انتخاب و از ستون Load Case Type نوع آن را مشخص نمایند. همچنین گزینه‌های زیر نیز در این پنجره برای ویرایش و تنظیم سایر اطلاعات مربوطه تعبیه شده‌اند:

• Add New Load Case
• Add Copy of Load Case
• Modify/Show Load Case
• Delete Load Case

ترسیم ستون و تیر در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

ستون‌ها در نرم افزار SAP2000 در حالت نما ترسیم می‌شوند. برای ترسیم ستون در حالت نما باید گزینه‌ی Quick Draw Frame/Cable/Tandon از منوی Draw انتخاب گردد. کاربران از طریق پنجره‌ی شناور آیکن ترسیم ستون یا همان پنجره‌ Properties of Object می‌توانند به تنظیم ویژگی‌های مدنظر خود بپردازند.

در ترسیم ستون‌ها در نرم افزار SAP2000 اتصال ستون به ستون همیشه گیردار است. ترسیم تیرها بهتر است در حالت پلان انجام شود. برای مفصلی کردن اتصالات تیر به ستون کاربران می‌توانند از قسمت Moment Releases در پنجره‌ی شناور ترسیم، گزینه‌ی Pinned را انتخاب نمایند.

ترسیم مهاربند در نرم‌ افزار SAP2000

برای ترسیم مهاربند نخست باید قاب مدنظر تعیین و در ادامه، گزینه‌ی Quick Draw Braces از منوی Draw انتخاب شود. پنجره‌ی ترسیم شناور مهاربندها نیز اهمیت به سزایی در تنظیم مشخصات آن‌ها دارد. کاربران می‌توانند از قسمت Bracing در این پنجره برای ترسیم انواع مختلف مهاربندها استفاده نمایند.

در نرم‌ افزار SAP2000 اتصال مهاربندها به تیر و ستون در هر حالتی مفصلی خواهد بود. کاربران در طراحی مهاربندها باید آن‌ها را به‌طور متقارن در طرفین مرکز جرم در سازه قرار دهند، در غیر این صورت آسیب پذیری سازه در برابر نیروهای ناشی از زلزله افزایش خواهد یافت.

برهم خوردن تقارن عموماً با خروج از مرکزیت همراه خواهد بود. با افزایش فاصله از مرکز سختی، سختی پیچشی مهاربندها افزایش می‌یابد؛ بنابراین باید تا جای ممکن مهاربندها در قاب‌های پیرامونی سازه قرار داده شوند تا امکان استفاده‌ی حداکثری از ظرفیت آن‌ها فراهم گردد.

در سازه‌‌هایی که مرکز جرم و مرکز سختی نسبت به هم خروج از مرکزیت نداشته باشند، پیچشی هم در سازه به‌وجود نخواهد آمد. در این شرایط نیروهای جانبی درست به نسبت سختی المان‌های مقاوم جانبی هر راستا بر آن‌ها اثر خواهند گذاشت. این حالت از نظر رفتاری مطلوب‌ترین حالت سازه به شمار می‌رود.

اما در شرایطی که بین مرکز جرم و سختی خروج از مرکزیت رخ دهد، پیچش اتفاق می‌افتد و رفتار سازه در برابر نیروهای جانبی پیچیده و پیش‌بینی‌ناپذیر می‌گردد. پس به طور کلی بهتر است کاربران در طراحی سازه‌ها در نرم‌ افزار SAP2000 تا حد امکان مرکز سختی و مرکز جرم را نزدیک به یکدیگر طراحی کنند تا از به وجود آمدن پیچش جلوگیری یا مقدار آن کمتر شود.

مدل‌سازی سازه‌ی فولادی با سیستم مقاوم جانبی قاب خمشی

طراحی سازه‌ فولادی با سیستم باربر جانبی خمشی در مهندسی سازه اهمیت بسیاری دارد. در این سیستم، تیر و ستون بارهای ثقلی را تحمل می‌کنند. همچنین بارهای جانبی توسط رفتار خمشی- برشی تیرها و ستون‌ها تحمل می‌شود. دلیل اصلی اهمیت این سیستم‌ها‌ خصوصیات ویژه‌ی آن‌هاست مانند:

• شکل‌پذیری بالا
• سختی جانبی کم
• عدم محدودیت بازشوها
• جابه‌جایی جانبی بیشتر و…

البته به همین نسبت در عمل هزینه ساخت این سازه‌ها بیشتر است، همچنین اجرای آن‌ها با توجه به کارگیری جوش نفوذی در اتصالات گیردار دشوار به شمار می‌رود.‌

نرم‌ افزار SAP2000 امکان طراحی این سیستم سازه ای را به خوبی فراهم می‌کند. در سیستم قاب خمشی فولادی برای برقراری اتصال صلب تیر به ستون نمی‌توان نشیمن مناسبی برای تیرهای مورب تعریف کرد؛ به همین دلیل بهتر است در سازه‌های فولادی با قاب خمشی از تیرهای مورب استفاده نشود.

اتصال تکیه‌گاه‌ها در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

برای اختصاص تکیه‌گاه‌ها کاربران می‌توانند در پلان طبقه‌ی Base تمام گره‌ها را در حالت One Story انتخاب و از پنجره Assign گزینه‌های Joint و سپس Restraints را انتخاب نمایند. با این کار پنجره‌ی Joint Restraints باز می‌شود. گزینه‌های این پنجره بیانگر درجات آزادی تکیه‌گاه‌ها هستند. کاربران می‌توانند تیک هرکدام از گزینه‌های این پنجره را فعال یا غیرفعال کنند. وجود تیک در مربع کوچک کنار هر کدام از این گزینه‌ها به منزله‌ بستن درجه‌ آزادی مربوطه خواهد بود.

درجه‌ آزادی تکیه‌گاه‌ها می‌تواند برای سیستم‌های مختلفی تعریف شود. از جمله این سیستم‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سیستم مقاوم جانبی قاب ساده
• سیستم مقاوم جانبی قاب خمشی
• سیستم‌های ترکیبی

سیستم‌های ترکیبی می‌توانند در یک راستا خمشی و در راستای دیگر مهاربندی باشند. در سازه‌هایی که سیستم مهاربندی برقرار باشد تکیه‌گاه‌ها مفصلی و در سازه‌هایی که از سیستم قاب خمشی استفاده شود تکیه‌گاه‌ها گیردار خواهند بود.

آزادسازی تیرها در نرم‌ افزار SAP2000

در سازه‌های فولادی مهاربندی شده اتصالات تیر به ستون‌ها از نوع مفصلی است. این اتصالات با توجه به پیش‌فرض نرم‌ افزار SAP2000 به طور گیردار رسم می‌شوند، لذا تبدیل اتصالات گیردار به مفصلی ضروری است. برای آزادسازی تیرها نخست باید تیرها انتخاب گردند. برای انتخاب تیرها باید از منوی Select گزینه‌ی Select و سپس به ترتیب روی گزینه‌های Select Line Parallel to و Coordinate Axes or Plane کلیک شود.

پس از انتخاب تیرها، به منظور آزادسازی آن‌ها باید گزینه‌ی Releases/Partial Fixity در بخش Frame از منوی Assign انتخاب گردد. با این کار پنجره‌ی Assign Frame Releases پدیدار شده و کاربران می‌توانند تنظیمات دلخواه خود را از طریق گزینه‌های این پنجره اعمال نمایند.

بارگذاری ثقلی سازه در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

بارگذاری ثقلی سازه را می‌توان به طور دستی انجام داد و میان اعضای باربر بر اساس نوع سقف توزیع نمود. برای توزیع بار به صورت دستی در گام اول تیرها تعیین، سپس هر کدام از تیرها انتخاب و در نهایت با انتخاب گزینه‌ی Distributed از بخش Frame Load در منوی Define بارگذاری انجام می گردد.

با این کار پنجره‌ی Frame Distributed Load باز می‌شود و کاربران می‌توانند با ویرایش اطلاعات گزینه های مختلف این پنجره تنظیمات مدنظر خود را اعمال نمایند. با این روش می‌توان بارهای ثقلی مختلف را در طبقات مختلف در سازه اعمال کرد. بخش‌های مختلف پنجره‌ی Frame Distributed Load به صورت زیر می باشد:

• Load Pattern Name
• Units
• Options
• Load Type and Direction
• Trapezoidal Load
• Uniform Load

تحلیل در نرم‌ افزار SAP2000

بعد از مدل‌سازی و بارگذاری، نوبت به تحلیل و بررسی می‌رسد. کاربران پیش از تحلیل سازه می‌توانند تنظیمات اولیه‌ی مدنظر خود را با انتخاب گزینه‌ی Set Analysis Options از منوی Analyze انتخاب کنند. با این کار پنجره‌ی Analysis Options باز می‌شود که از بخش‌های مختلف زیر تشکیل شده است:

• Available DOFs
• Fast DOFs
• Tabular File

بعد از تنظیمات اولیه‌ تحلیل سازه، نوبت به تنظیم الگوهای بار می‌رسد. در صورتی که کاربر بخواهد تعدادی از الگوهای بار تعریف شده تحلیل نشوند، می‌تواند از منوی Analyze گزینه‌ی Run Analyze را انتخاب نماید. با این کار پنجره‌ی Set Load Cases to Run باز می‌شود. در ادامه، کاربر می‌تواند به‌راحتی با استفاده از گزینه‌ی Run/Do Not Run Case تحلیل برخی الگوهای بار را غیرفعال و باقی الگوها را برای تحلیل انتخاب نماید.

برای شروع تحلیل باید بعد از انتخاب Run Analysis از منوی Analyze در پنجره‌ی Set Load Cases to Run روی گزینه‌ Run Now کلیک کرد. به این ترتیب تحلیل سازه توسط نرم‌ افزار SAP2000 انجام می‌پذیرد. نکته‌ مهم آن است که همه نتایج به دست آمده از تحلیل لزوماً درست نخواهند بود، چرا که بخشی از اطلاعات سازه توسط کاربر تعریف می‌شود و خود نرم افزار SAP2000 نیز در مواردی می‌تواند دچار خطا شود. پس کاربران پس از تحلیل سازه توسط نرم‌افزار حتماً باید نتایج و خروجی‌های مربوطه را کنترل نمایند. این کنترل در چند مرحله انجام می‌شود که در ادامه به آن می‌پردازیم.

کنترل خروجی‌های تحلیل در نرم‌ افزار سپ ۲۰۰۰

نخستین گام در کنترل تحلیل انجام‌گرفته توسط نرم افزار SAP2000 کنترل گزارش تحلیل است. به منظور کنترل گزارش تحلیل، کاربران باید از منوی Analyze گزینه‌ی Show Last Run Details را انتخاب نمایند. در هیچ کدام از مراحل گزارش تحلیل نباید هیچ‌گونه اخطاری مشاهده شود. در صورت مشاهده‌ی WARNING کاربر باید به دنبال رفع ایراد باشد. در صورت برطرف نشدن مشکل کاربر باید دوباره مدل‌سازی و تحلیل سازه را انجام دهد. همچنین در پایان هر گزارش الزاماً باید عبارت ANALYSIS COMPLETE نیز پدیدار گردد.

گام بعدی، کنترل خروجی‌های تحلیل در نرم افزار SAP2000، کنترل تغییر شکل استاتیکی سازه است. سازه در تحلیل استاتیکی باید تغییر شکل جانبی داشته باشد. برای مشاهده‌ی تغییر شکل‌های سازه کاربران باید گزینه‌ی Show Deformed Shape را از منوی Display انتخاب نمایند. این کار باعث باز شدن پنجره‌ی Deformed Shape می‌شود که از بخش‌های زیر تشکیل شده و نمایش تغییر شکل جانبی سازه را ممکن می‌سازد:

• Case/Combo
• Multivalued Options
• Scaling
• Options

برای نمایش خروجی‌های تحلیل نیز راه‌های مختلفی تعبیه شده است. برای نمایش نیروهای داخلی المان‌ها می‌توان از منوی Display گزینه‌ی Forces/Stress و سپس Frame/Cable/Tendon را انتخاب کرد. با این کار پنجره‌ی Member Force/Stress Diagram for Frames باز و نمایش نیروهای داخلی اعضاء ممکن می‌گردد.

علاوه بر این، برای نمایش خروجی‌های تحلیل، کاربران می‌توانند گزینه‌ی Show Tables را از منوی Display انتخاب نمایند. با این کار پنجره‌ی Choose Tables for Display باز می‌شود و کاربران از طریق آن می‌توانند به امکانات مختلفی دسترسی داشته باشند:

• نمایش نتایج تحلیل
• نمایش برش پایه
• نمایش زمان تناوب و فرکانس مودها
• بررسی نیروی داخلی المان‌ها
• بررسی عکس‌العمل‌های تکیه‌گاهی
• بررسی جابه‌جایی‌ها در طبقات

انتخاب آیین‌نامه‌ی طراحی در نرم‌افزار سپ ۲۰۰۰

برای انتخاب آیین‌نامه‌ی طراحی در نرم افزار SAP2000 باید از منوی Options گزینه‌ی Steel Frame Design و سپس View/Revise Preferences انتخاب شود. با انتخاب آیین‌نامه پنجره‌ی تنظیمات مربوط به آن باز می‌شود. مثلاً پنجره‌ی آیین‌نامه‌ی AISC360-10 برای اعمال یا تغییر تنظیمات مربوط به ضوابط طراحی لرزه‌ای به‌کار گرفته می‌شود.

در تنظیمات پنجره‌ی Steel Frame Design Preferences for AISC360-10 بخش‌های مختلفی تعبیه شده که تعدادی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم. پنجره Design System R ضریب رفتار سازه را نمایش می‌دهد. در بخش Framing Type کاربران می‌توانند قاب مدنظر خود را مشاهده یا انتخاب نمایند. قاب‌ها به‌طور اختصاری و با حروف بزرگ نمایش داده می‌شوند:

• SMF قاب خمشی ویژه
• IMF قاب خمشی متوسط
• OMF قاب خمشی معمولی
• SCBF قاب مهاربندی همگرای ویژه
• OCBF قاب مهاربندی همگرای معمولی
• OCBFI قاب مهاربندی همگرای معمولی جداسازی‌شده
• EBF قاب مهاربندی واگرا

دیگر پنجره های مهم Design Preferences

• در پنجره Design System Omega ضریب اضافه‌ی مقاومت وجود دارد.
• در پنجره Design System Code ضریب افزایش تغییر مکان برای تبدیل مکان‌های الاستیک به غیر الاستیک مشاهده می‌شود.
• در پنجره Ignore Seismic Code در صورت انتخاب Yes ترکیبات تشدید یافته ساخته نخواهند شد و در صورت انتخاب No این اتفاق خواهد افتاد.
• در پنجره Ignore Special Seismic Load در صورت انتخاب Yes ضوابط لرزه‌ای کنترل نمی‌شود و در صورت انتخاب No ضوابط لرزه‌ای کنترل می‌گردد.
• در پنجره Is Double Plate Plug-Welded در صورت انتخاب Yes ورق مضاعف به جان ستون با جوش کام و انگشتانه متصل می‌گردد و در غیر این صورت و با انتخاب No دو ورق از یکدیگر جدا می‌شوند. این گزینه تنها در قاب‌های خمشی استفاده می‌شود و در واقع در طراحی ضخامت ورق مضاعف کاربردی است.
• در پنجره HSS Welding Type روش جوشکاری مقاطع جدار نازک توخالی تعیین می‌شود. در جوشکاری ERW یا قوس الکتریکی تحت حفاظت ضخامت ۰.۹۳ برابر ضخامت اسمی جداره و در جوشکاری SAW یا قوس الکتریکی غوطه‌ور ضخامت معادل با ضخامت اسمی جداره در نظر گرفته می‌شود.
• در پنجره Reduce HSS Thickness کاهش و یا عدم کاهش مقاطع جدار نازک بسته تعیین می‌گردد.

در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید : 

• معرفی نرم‌ افزار ETABS
• معرفی نرم افزار SAFE
• معرفی نرم افزار AutoCAD
• معرفی نرم افزار Plaxis
• معرفی نرم افزار ABAQUS
• معرفی نرم افزار MIDAS
• معرفی نرم افزار GEOSLOPE
• معرفی نرم افزار FLAC

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
• قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
• نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
• مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
• مدیریت پیمان (Management Contracting)
• مدیریت طرح (Construction Management)
• انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
• مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
• آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
• سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
• سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
• نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
• انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
• مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
• سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

• تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
• اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

• مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
• خاکبرداری چیست؟ (Excavation)

مطالب مرتبط :

• CSiamerica , SAP2000
• CSiamerica , SAP2000
• VIS-Concretedesign , VIS for SAP2000
• CSi-Italia , SAP2000 E MOLTO ALTRO
• CSiespana , SAP2000