نرم افزارها و منابع مورد استفاده در پروژه های مقاوم سازی لرزه ای

نرم‌افزارها و منابع مناسب در مقاوم‌سازی لرزه‌ای سازه‌ها در کشور ایران:

یکی از مهم‌ترین دغدغه‌ها در پروژه‌های مقاوم‌سازی لرزه‌ای سازه‌ها، انتخاب ابزار تحلیلی مناسب است که هم نیازهای کارفرما را برآورده کند و هم قابلیت‌های لازم برای تحلیل‌های پیشرفته را داشته باشد.

1- نرم‌افزارهای پرکاربرد در ایران

به دلیل نفوذ گسترده و استانداردسازی، استفاده از نرم‌افزارهای ETABS و SAP در بازار ایران رواج دارد. بسیاری از کارفرمایان به‌منظور اطمینان از صحت مدل‌سازی و کنترل مدل، استفاده از خروجی‌های این دو نرم‌افزار، به‌ویژه ETABS، را الزامی می‌دانند.

لینک دانلود نرم افزار ETABS

لینک دانلود نرم افزار SAP

لینک دانلود نرم افزار PERFORME 3D

لینک دانلود نرم افزار SEISMOSOFT

1-1- اولویت ETABS در تحلیل‌های پیشرفته (مقاوم‌سازی)

از آنجا که بسیاری از مدل‌های سازه‌ای موجود (به‌خصوص در فاز طراحی اولیه یا مدل‌سازی مجدد برای مقاوم‌سازی) بر بستر ETABS تعریف شده‌اند، استفاده از همین بستر برای اجرای تحلیل‌های غیرخطی (مانند پوش‌آور یا تاریخچه زمانی) منطقی‌ترین مسیر است.

2-1- برتری ETABS بر SAP در مقاوم‌سازی

مزیت کلیدی ETABS در مقایسه با SAP، به‌ویژه در تحلیل‌های لرزه‌ای غیرخطی، امکان تعریف دقیق مفاصل متمرکز (FEMA 356/ASCE 41) در دیوارهای برشی است. این قابلیت، دقت مدل‌سازی رفتار پس از تسلیم (Post-Yielding Behavior) را به میزان قابل توجهی افزایش داده و آن را به ابزاری کارآمدتر برای ارزیابی عملکرد لرزه‌ای تبدیل می‌کند.

3-1-نرم افزار PERFORM 3D

این نرم‌افزار به عنوان یکی از ابزارهای پیشرو در زمینه تحلیل‌های پیشرفته دینامیکی و ارزیابی عملکرد لرزه‌ای سازه‌های بتنی و فولادی شناخته می‌شود. تمرکز اصلی این پلتفرم بر روی تحلیل‌های غیرخطی با قابلیت مدل‌سازی دقیق سازه‌ها در دو و سه بعد است که آن را به ابزاری حیاتی برای مطالعات آسیب‌پذیری و طراحی روش‌های مقاوم‌سازی تبدیل می‌کند.

یکی از نقاط قوت کلیدی این برنامه، انعطاف‌پذیری بی‌نظیر آن در مدل‌سازی است؛ برخلاف برخی نرم‌افزارهای رقیب، هیچ محدودیتی در تعداد المان‌های مورد استفاده وجود ندارد. همچنین، این برنامه که تحت محیط ویندوز اجرا می‌شود، از دستورالعمل‌های به‌روز شده FEMA برای بهسازی لرزه‌ای پشتیبانی کامل می‌کند. طیف گسترده‌ای از المان‌های پیشرفته، شامل تیرها، ستون‌ها، بادبندها، اتصالات، دیوارهای برشی، میراگرهای ویسکوز، جداسازهای لرزه‌ای، و انواع مفاصل پلاستیک با در نظر گرفتن اندرکنش‌های پیچیده، در این محیط قابل تعریف هستند.

بزرگترین برتری رقابتی این نرم‌افزار در سرعت فوق‌العاده بالای آن در اجرای تحلیل‌های غیرخطی نهفته است. این سرعت، دغدغه اصلی بسیاری از مهندسان را که هنگام کار با نرم‌افزارهایی مانند SAP2000 با زمان‌بر بودن این نوع تحلیل‌ها مواجه هستند، برطرف می‌سازد. این ترکیب از سرعت پردازش بالا و قابلیت مدیریت مدل‌های بزرگ، دلیل اصلی محبوبیت Perform-3D در میان متخصصین حوزه لرزه است.

نکته قابل توجه: لازم به ذکر است که با وجود قابلیت‌های پیشرفته، رابط کاربری گرافیکی این نرم‌افزار برای مدل‌سازی نسبتاً پیچیده و “غیردوستانه” تلقی می‌شود. به‌ویژه برای مهندسانی که سال‌ها با سادگی نسبی محیط‌های ETABS یا SAP2000 کار کرده‌اند، تطبیق با منطق مدل‌سازی و بارگذاری در این ابزار ممکن است نیازمند صرف زمان و تلاش بیشتری باشد.

4-1-نرم افزار SEIMOSOFT

شرکت Seismosoft که در سال ۲۰۰۲ میلادی با هدف توانمندسازی مهندسان زلزله از طریق ارائه ابزارهای تحلیلی پیشرفته تأسیس شد، اکنون به عنوان یکی از رهبران این صنعت در ایتالیا شناخته می‌شود. تمرکز اختصاصی این تیم مجرب بر مهندسی زلزله است و آن‌ها توسعه‌دهندگان اصلی مجموعه‌ای از نرم‌افزارهای حیاتی در این حوزه هستند. در ادامه، نگاهی گذرا به این ابزارهای تخصصی خواهیم داشت:

معرفی ابزارهای تخصصی Seismosoft

SeismoSpect: این نرم‌افزار به مهندسان اجازه می‌دهد تا یک کتابخانه جامع از رکوردهای حرکت زمین ایجاد و آن‌ها را در یک فایل قابل مدیریت ذخیره کنند. این قابلیت، اشتراک‌گذاری و دسترسی سریع به حجم عظیمی از داده‌های لرزه‌ای را تسهیل می‌نماید.

SeismoSignal: وظیفه اصلی SeismoSignal، پردازش دقیق داده‌های ثبت‌شده از حرکت‌های قوی زمین است. این برنامه امکاناتی مانند محاسبه طیف پاسخ الاستیک و غیرالاستیک با تغییرشکل ثابت، انجام محاسبات طیف دامنه فوریه، و همچنین فیلتر کردن رکوردهای لرزه‌ای با فرکانس‌های بالا و پایین را فراهم می‌سازد.

SeismoArtif: یک ابزار کاربردی است که به طور خاص برای تولید شتاب‌نگاشت‌های مصنوعی زلزله طراحی شده است. این نرم‌افزار با استفاده از روش‌های محاسباتی متنوع، قادر است این شتاب‌نگاشت‌ها را به گونه‌ای تولید کند که دقیقاً با یک طیف پاسخ هدف از پیش تعیین‌شده منطبق باشند.

SeismoStruct: این نرم‌افزار برای انجام ارزیابی‌های تحلیلی دقیق بر روی انواع سازه‌ها در برابر نیروهای شدید ناشی از زلزله به کار می‌رود. SeismoStruct مجموعه‌ای کامل از روش‌های تحلیل غیرخطی استاتیک و دینامیک را در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا رفتار سازه در شرایط بحرانی به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد.

SeismoMatch: دارای یک قابلیت کلیدی است: تنظیم دقیق شتاب‌نگاشت‌های زمینی به نحوی که با طیف پاسخ مورد نظر کاربر مطابقت یابد. این کار با استفاده از الگوریتم موج‌های کوچک انجام می‌شود. علاوه بر این، این نرم‌افزار یک ماژول ترکیب شتاب‌های منطبق شده را نیز ارائه می‌دهد تا با ترکیب آن‌ها، طیف متوسطی که کمترین خطا (متوسط و بیشینه) را دارد، به دست آید.

SeismoBuild: مجموعه‌ای از روش‌های اجزاء محدود را برای ارتقاء و مقاوم‌سازی سازه‌هایی با قاب بتن مسلح ارائه می‌دهد. این پکیج در دو نسخه حرفه‌ای (Professional) و پیشرفته (Advanced) عرضه می‌شود. نسخه پیشرفته شامل ماژول FRP Designer است که به طور خاص برای طراحی مقاوم‌سازی المان‌هایی مانند ستون‌ها و تیرهای بتن مسلح با استفاده از مواد کامپوزیتی (FRP) کاربرد دارد.

مدل‌سازی و تحلیل غیرخطی مقاوم‌سازی سازه در دوره طراحی عملکردی با تحلیلی غیرخطی(متناسب با ارزیابی و بهسازی لرزه ای سازه ها) با تدریس دکتر علیرضا فاروقی منحصراً با استفاده از نرم‌افزار ETABS آموزش داده می‌شود تا شما مهندسان، ضمن رعایت الزامات کارفرمایی، بر پیچیده‌ترین تکنیک‌های تحلیل لرزه‌ای مسلط شوید.

2- ازچه مراجعی برای مقاوم سازی و طراحی عملکردی میتوانیم استفاده کنیم؟

استفاده از نشریات و ضوابط فنی سازمان برنامه و بودجه، در پروژه‌های عمرانی که تأمین مالی آن‌ها از طریق بودجه عمومی صورت می‌گیرد، مقرراتی لازم‌الاجرا است. در مقابل، معیارها و دستورالعمل‌های مورد استفاده در پروژه‌های بخش خصوصی، بر اساس توافق طرفین (کارفرما و مجری) تعیین می‌شود.

مراجع مورد استفاده در مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها

1-2- مراجع داخلی(ایرانی)

• نشریه 345– راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمان‌های بتنی موجود با استفاده از مصالح تقویتی FRP (1385)
• نشریه 360– دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود (۱۳۹۱ تجدید نظر اول)

نشریه شماره ۳۶۰ به عنوان مرجع محوری و اصلی در دوره طراحی عملکردی به روش غیرخطی دکتر فاروقی به کار گرفته می‌شود.

• نشریه 361– تفسیر دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود (۱۳۹۱ تجدید نظر اول)
• نشریه 1-363– راهنمای کاربردی دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود فولادی (1387)
• نشریه 2-363– راهنمای طراحی و دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود بتنی (1387)
• نشریه 3-363– راهنمای طراحی و دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود بنایی(1387)

اگرچه نشریه ۳۶۳ شامل نمونه‌های کاربردی برای طراحی سازه‌های فولادی، بتنی و بنایی است، اما تاریخ انتشار آن مقدم بر نشریه ۳۶۰ بوده و در فرآیند تدوین تحت نظارت کمیته مربوطه قرار نگرفته است. به دلیل نقص در فرآیند ویرایش و بازبینی، این نشریه دارای ایراداتی است. بنابراین، توصیه اکید می‌شود که این نشریه به‌عنوان سند مبنا و مرجع اصلی مورد استفاده قرار نگیرد.

• نشریه 364– راهنمای طراحی و دستورالعمل بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود(1387)

نشریه ۳۶۴ برگردان (ترجمه) استاندارد FEMA P-154 است. این نشریه حاوی مجموعه‌ای از چک‌لیست‌هاست که برای ارزیابی سریع لزوم ارزیابی کمی دقیق‌تر سازه یا تشخیص احتمال تخریب ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• نشریه 376– دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های بنایی غیر مسلح موجود (1387)
• نشریه 398 – دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌ مدارس با میانقاب (1394)
• نشریه 524 – راهنمای روش ها وشیوه های بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود و جزئیات اجرایی (1389)

نشریه ۳۶۰ و نشریه ۵۲۴، از منابع اصلی آزمون صلاحیت فوق تخصصی بهسازی لرزه‌ای محسوب می‌شوند.

• نشریه 740 – دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌ آجری متداول موجود (1396)
• نشریه ۷۴۱ – دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان بتنی متداول موجود (1396)
• نشریه ۷۴۲ – دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان فولادی متداول موجود (1396)
• نشریه ۷۴۳ – دستورالعمل ارزیابی و اجرای بهسازی لرزه‌ای اجزای غیر سازه ای ساختمان‌ها (1396)
• نشریه ۷۴۴ – دستورالعمل ارزیابی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های نیمه اسکلت موجود (1396)
• نشریه ۷۶۶ – دستورالعمل استفاده از میراگرها در طراحی و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها (1397)

2-2- مراجع خارجی:

ASCE 41-13,17,23 (Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings)

FEMA P-154 (Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook Third Edition 2015)

FEMA 547 (Techniques for the Seismic Rehabilitation of Existing Buildings 2006)

FEMA P-2006 (Example Application Guide for ASCE/SEI 41-13 Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings)

FEMA 440 (Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures 2005)

FEMA 356 (Prestandard And Commentary For The Seismic Rehabilitation Of Buildings 2000)

FEMA P-2208 (NEHRP Recommended Revisions to ASCE/SEI 41-17, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings – 2023)

در دوره طراحی عملکردی دکتر فاروقی مبنای آموزش بر اساس نشریه 360 ، تفسیر 361 و ASCE41-13 است و به بیان بررسی مفاهیم مهم و اختلافات با ASCE41-17 و ASCE41-23 نیز پرداخته خواهد شد.

 منابع مورد استفاده

دوره طراحی عملکردی با تحلیلی غیرخطی دکتر علیرضا فاروقی

کتاب راهنمای تحلیل غیرخطی به منظور ارزیابی و بهسازی لرزه ای سازه ها-دکتر علیرضا فاروقی-انتشارات سیمای دانش

مقالات وب سایت سبز سازه

نظام فنی و اجرایی کشور
ASCE.org
FEMA.gov