مقایسه نرم افزار های عمرانی

مقایسه نرم افزارهای عمرانی در زمینه های مختلف کاری مهندسی عمران همواره یک نکته مهم اجرایی می باشد. با توجه به شرایط مختلف پروژه های عمرانی و نکات طراحی ، استفاده از نرم افزارهای طراحی سازه متفاوت یک امر رایج و البته مهم است.

در این مطلب سعی شده تا یک دید کلی نسبت به کاربردی ترین نرم افزار ها در زمینه مهندسی عمران ارائه شود. شناخت حوضه عملکرد نرم افزار های مختلف در انتخاب بهترین نرم افزار مهندسی عمران به مهندسان کمک می کند. با پولاد بتن کیمیا در آموزش نرم افزارهای عمرانی و مقایسه آنها همراه باشید.

نرم افزار ETABS

ETABS نرم افزاری مخصوص برای تجزیه و تحلیل ساختاری و طراحی ساختمان است.  ETABS مدل های سه بعدی را که به کاربران ارئه می کند با توجه به روشهای کاملا مهندسی می باشد.

به عنوان مثال :

مدل سازی و استفاده از ابزارهای تجسمی. قدرت تحلیلی خطی و غیر خطی. قابلیت های پیچیده و جامع طراحی برای طیف گسترده ای از مواد. گزارش های گرافیکی بصری . نقشه های طرح ریزی که کاربران را قادر می سازد به سرعت و به راحتی تجزیه و تحلیل و نتایج طراحی را درک کنند. نمونه هایی از روشهای مهندسی تحلیلی در ETABS  می باشند. در واقع قابلیت این نرم افزار جهت تحلیل و طراحی این نوع سازه ها جهت گیری شده است. تمام المان های یک ساختمان برای برنامه شناخته شده هستند. پردازنده های طراحی برنامه بسیار کامل می باشد و تمام المان های ساختمان را می توان در این نرم افزار طراحی کرد.

با نرم افزار ETABS  میتوان قاب های فولادی و بتنی (با بهینه سازی خودکار)، تیرهای کامپوزیتی، ستون های کامپوزیتی، تیرهای فولادی و دیوارهای برشی بتنی را تحلیل و طراحی نمود. مدل ها  واقع گرایانه ارائه می شوند، و تمام نتایج را می توان به طور مستقیم بر روی ساختار سازه نشان داد. این نرم افزار گزارش های جامع و قابل تنظیم برای تمام خروجی های تجزیه و تحلیل و طراحی را در دسترس قرار میدهد.

ETABS یک مجموعه بی نظیر از ابزار برای مهندسان ساختمانی را طراحی می کند. از زمان معرفی این نرم افزار در چندین سال پیش تا کنون، از لحاظ ظاهری و رابط کاربری بسیار بهبود پیدا کرده است.

یکی از ویژگی های کار آمد این نرم افزار علاوه بر قابلیت‌های تحلیل و طراحی فوق ، ارتباط دو طرفه کاملی است که با نرم‌افزارهای دیگر دارا می‌باشد. برنامه ETABSبه طور خودکار فایل ورودی SAFE را ایجاد می‌کند. همچنین برنامه ETABS قابلیت ایجاد فایل ورودی SAP2000 را دارد.

• مهمترین قابلیت‌های تحلیلی برنامه عبارتند از:

• شناخت المان‌های ساختمان و طبقات

• محاسبه خودکار جرم و مرکز جرم

• انتقال بارهای ثقلی از کف‌ها به تیرها

• تولید و توزیع بارهای جانبی بین تراز طبقات

• مدل‌سازی المان‌های پوسته‌ای و رمپ‌ها

قابلیت‌های طراحی برنامه نیز شامل موارد زیر می‌باشند:

• طراحی قاب‌های فولادی

• طراحی قاب‌های بتنی

• طراحی دیوارهای برشی

• طراحی تیرهای مرکب

SAP2000 

این نرم‌افزار تمامی نیازهای لازم برای یک طراح را یکجا فراهم کرده ‌است . در ساخت سازه‌ها از این نرم‌افزار به‌طور عملی استفاده می‌شود. یادگیری این نرم‌افزار بسیار سریع است و به زمان طولانی برای یادگیری نیازی نیست. قالب‌های آماده‌ای که در نرم‌افزار پیش‌بینی شده‌است باعث می‌شود قادر به شبیه‌سازی طرح‌های بسیار پیچیده باشید. در این برنامه برای طراحان پل نیز امکانات ویژه‌ای در نظر گرفته شده‌است. برنامه SAP آخرین و قوی‌ترین نسل از سری برنامه تحلیل سازه‌ها می‌باشد.

این برنامه قادر به تحلیل استاتیکی و دینامیکی، تحلیل بار زنده برای پل‌ها، تحلیل خطی و غیر خطی، تحلیل و طراحی المان‌های سازه‌ای مختلف می‌باشد. تسلط کافی بر این برنامه آسان و کاربردی اما دقیق می‌تواند برای مهندسان عمران به منظور مدلسازی آنالیز و طراحی المان‌ها و سازه‌ها مختلف بسیار مهم باشد . دید پویا تر و ملموس تر از اثر بارگذاری‌های مختلف بر سازه و عناصر آن در نرم افزار  SAP2000 ، نقطه قوت این نرم افزار محبوب می باشد.

قابلیت‌های کلیدی نرم‌افزار

• تحلیل استاتیکی و دینامیکی

• تحلیل خطی و غیر خطی شامل تحلیل لرزه‌ای

• تحلیل بار متحرک کامیون و برای پلها

• تحلیل P-Delta

• المانهای سازه‌ای SHELL و FRAME شامل تیر ستون، خرپا و رفتار غشایی و پوسته‌ای

• المانهای غیر خطی فنر و اتصال (LINK and SPRING)

• طراحی انواع پوسته ها و دیافراگم ها

• طراحی سوله و سازه های فضاکار

• سیستم‌های مختصات چند گانه

• انواع مختلف CONSTRAINT

• انواع مختلف بارگذاری‌ها

• ظرفیت بالا

این نرم‌افزار تمامی نیازهای لازم برای طراح را در کنار هم فراهم می آورد و در ساخت سازه‌ها به طور عملی مورد استفاده قرار می گیرد. آموزش نرم‌افزار SAP بسیار سریع است و به زمان طولانی برای یادگیری نیازی نیست. قالب‌های آماده‌ای که در نرم‌افزار پیش‌بینی شده باعث می‌شودکه طراح قادر به شبیه‌سازی طرح‌های بسیار پیچیده باشد.

TEKLA 

نرم‌افزاری بسیار معروف و کارآمد و البته حرفه‌ای برای طراحی و مدل‌سازی بسیار پیشرفته و مدرن سازه‌های فلزی و بتنی عظیم مانند استادیوم‌ها و برج‌ها می باشد. تکلا  نرم‌افزاری عالی برای مهندسین عمران و سازه نیز هست. این نرم افزار با مدل سازی ۳بعدی  قادر به آنالیز و طراحی تمامی سازه‌ها می‌باشد.

این نرم‌افزار با فراهم‌آوری محیطی آسان و کاربردی تولید نقشه های مهندسی را با دقت فراوان انجام می دهد.  تمامی نقشه‌های سازه‌ای درحد نقشه‌های کارگاهی با تمامی جزئیات و اطلاعات کامل  به‌طور خودکار و بدون نیاز به هیچ‌گونه ترسیم دستی در نرم افزار تکلا ترسیم می شود. بخش فولادی این نرم‌افزار معروف به Xsteel می‌باشد که این بخش نیز اتصالات فولادی را به صورت کامل و دقیق طراحی و کنترل و سرانجام ترسیم می‌کند. نرم‌افزار Tekla Structures در بخش فولادی ابزاری قدرتمند برای استفاده مهندسان سازه و تهیه‌کنندگان نقشه‌های اجرایی (Shop Drawing) و سازندگان سازه‌های فلزی است که به دلایل زیر خود را در راس پیشرفته‌ترین نرم‌افزارهای گروه مهندسی سازه قرار داده‌است.

قابلیت‌های این نرم‌افزار

• مدلسازی سازه های فولادی با استفاده از فایل ورودی Sap و Etabs  در برنامه TEKLA.

• امکان تعریف مقاطع و پروفیلهای ایرانی به صورت ساده و ترکیبی

• طراحی و ترسیم اتصالات پیچ و مهره و جوشی تیر به ستون و تیر به تیر

• طراحی و ترسیم وصله تیرها و وصله ستونها

• طراحی و ترسم کف ستونها (بیس پلیت)

• طراحی و ترسیم نقشه اتصالات بادبندها

• تیپ بندی اتوماتیک و ترسیم پلانهای ستون‌گذاری و تیر ریزی طبقات با تمام جزئیات

• ترسیم نمای جانبی ستونها و ترسیم مقاطع تیرها – ستونها و بادبندها

• تهیه نقشه‌های شاپ مقاطع – ورقها – اتصالات-و دستور برش ورق‌ها و پروفیلها

• تهیه لیستوفر کامل پروفیل‌ها و اتصالات

• شیت بندی به صورت اتوماتیک

• امکان تغییر در مشخصات نقشه‌های ترسیم شده

• ارائه خروجی نقشه ترسیم شده در محیط اتو کد

• منطبق بر آخرین ویرایش‌های آئین‌نامه‌های ایران و…

سازه ۹۰ 

سازه۹۰ نرم‌افزاری است که در محیط AutoCAD برنامه‌نویسی شده‌است.

این نرم‌افزار با استفاده از تکنیک‌های AutoCAD Activex    Automation  از سال ۱۳۷۶ تاکنون با حجم قابل توجهی از کار گروهی در حال توسعه بوده‌است. سازه۹۰ خروجی نرم‌افزارهای SAP,   ETABS, SAFE را دریافت کرده و بر اساس آن‌ها نقشه ‌های اجرائی را در محیط AutoCAD ترسیم می‌کند.

با توجه به این که کاربر، سازه۹۰ را در محیط AutoCAD اجرا می‌نماید، کلیه امکانات این نرم‌افزار یگانه به توانائی‌های سازه۹۰ افزوده می‌گردد. همه این توانائی‌ها دستاورد بیش از ۱۵۰٫۰۰۰ نفر ساعت کار گروهی، از سال ۱۳۷۴ تا سال ۱۳۹۳، هستند. هم‌اکنون سازه۹۰ و ابزارهای آن توسط هزاران نفر از مهندسین ساختمان، دفاتر مهندسی و مهندسان مشاور سراسر کشور برای تکمیل فرایند طراحی سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قابلیت های نرم افزار سازه ۹۰

ترسیمی: تیرها ستون‌ها فونداسیون پیشرفته دیوار برشی پیشرفته سقف تیرچه بلوک پله

محاسباتی و کنترلی: محاسبه طول مهار و وصله و خم میلگردها کنترل ضوابط شکل‌پذیری امکان تعیین استراتژی خاموت گذاری امکانات دیگر

لیست مقادیر مصالح: تهیه لیستوفر محاسبه حجم بتن دستوربرش

قابلیت‌های دیگر: نقشه‌های هوشمند امکان مدیریت طول میلگردهای تقویتی شیت چینی اتوماتیک متدولوژی جدید SED و گزارش از نحوه ترسیم جزئیات Report.

SAFE

SAFE برای طراحی فونداسیون بتنی Post-tension و سیستم‌های بنیادی بکار برده می‌شود. در نسخه جدید SAFE عناصر چند بعدی به منظور مدلسازی و ابزارهای ترسیم تصاویر معرفی شده‌اند. این مجموعه با بهره‌گیری از استانداردهای موجود در حوزه عملیاتی و ابزار های  طراحی خلاقانه ، امکانات تازه‌ای برای کاربران فراهم می‌کند.

این برنامه حوزه‌های مختلف فرایند طراحی مهندسی، از طرح کلی قالب بندی گرفته تا معرفی جزئیات کامل ترسیم را محیطی ساده و قابل درک به تصویر می‌کشد. این نسخه ارز نرم افزار آمیزه ایی از یک برنامه مهندسی پرقدرت، کارآمد و با کاربری آسان را به کاربران ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های نرم‌افزار

• امکان ارائه خروجی مدل قالب

• ارزیابی و بررسی جزئیات طرح طبق کد “AASHTO LRFD 2007 و با استفاده از عوامل Live-Load Distribution Factors برای رونمای پل بتنی پیش فشرده چند حفره‌ای پیاده‌سازی شده‌است. این ویژگی به طراحی کل قسمت‌ها که در نسخه قبلی ارائه شد افزوده شده‌است. ارزیابی طرح برای بررسی میزان فشار، قابلیت پیچش و توانایی برش با استفاده از MCFT (یا نظریه modified compression field theory) ارائه شده‌است.

• طرح قالب بتن با استفاده از کد “AASHTO LRFD 2007” پیاده‌سازی می‌شود.

• به منظور بهبود سرعت خاص برای تولید و ساخت لولاهای قالبی AASHTO/Caltrans جهت آنالیز ساده و بی دردسر امکانات بسیاری لحاظ شده‌است

• رفتار غشایی یا تنش در صفحهMembrane

• رفتار خمشی یا کرنش در صفحهBending-Plate

• رفتار پوسته ای یا ترکیبیShell

AUTOCAD

یکی از مشهورترین نرم‌افزارهای مهندسی می‌باشد که از آن برای طراحی پروژه‌های عظیم ساختمان‌ سازی استفاده می‌کنند. این نرم‌افزار محصولی از شرکت Autodesk می‌باشد که یکی از بزرگترین شرکت‌های ساخت نرم‌افزارهای مهندسی در سراسر جهان می باشد.در واقع  می‌توان شرکت Autodesk را در این زمینه بی‌رقیب دانست زیرا بهترین نرم‌افزارهای مهندسی محصول این شرکت است. Maya و ۳DS MAX که از حرفه‌ای‌ترین نرم‌افزارهای انیمیشن‌سازی و مدل سازی هستند از جمله محصولات این شرکت هستند. در نرم‌افزار اتوکد همه چیز برای یک مهندس رشته عمران فراهم است .در واقع تمام ابزارهای نقشه‌کشی در این برنامه وجود دارد و کاربر در محیط شبیه‌سازی شده به آسانی قادر خواهد بود تا نقشه مورد نظر خود را ترسیم کند. همچنین این برنامه یک محیط ۳ بعدی را در احتیار کاربر خود قرار می‌دهد تا بتواند نقشه‌های ۳ بعدی تولید کند.همچنین می تواند در یک محیط سه بعدی به آنالیز ساختمان طراحی شده بپردازد. جالب است بدانید در رشته عمران و زیر شاخه‌های آن (معماری) نرم‌افزار اتوکد یک واحد عملی به‌شمار می‌رود و دانشجویان این رشته‌ها باید کار با این نرم‌افزار را به صورت حرفه‌ای بیاموزند. همچنین باید بتوانند در امتحان عملی که از آن‌ها گرفته می‌شود با این برنامه کار کنند.

اتوکد، نرم‌افزاری است که برای ترسیم نقشه‌های مهندسی و صنعتی به کار میرود. این نرم افزار از محصولات شرکت آمریکایی اتودسک است. کاربران اتوکد امکان استفاده از محیطهای دو و سه بعدی را دارند. به طور کلی میتوان اتوکد را جایگزینی مناسب برای میز و وسایل نقشه کشی مهندسان دانست.

ABAQUS

این نرم‌افزار محصول شرکت فرانسوی Dassault Systems می‌باشد.

آباکوس قابلیت حل مسایل از یک تحلیل خطی ساده تا پیچیده‌ترین مدلسازی غیر خطی را دارا می‌باشد. این نرم‌افزار دارای مجموعه المانهای بسیار گسترده‌ای می‌باشد که هر نوع هندسه‌ای را می‌توان توسط این المان‌ها مدل کرد. همچنین دارای مدل‌های رفتاری بسیار زیادی است که در مدلسازی انواع مواد با خواص و رفتار گوناگون نظیر فلزات، لاستیک‌ها، پلیمرها، کامپوزیت‌ها، بتن مسلح، فومهای فنری و نیز شکننده و همچنین مصالح ژئوتکنیکی نظیر خاک و سنگ، مدل سازی با دقت بالایی را ممکن می‌سازد.

نظر به اینکه آباکوس یک ابزار مدلسازی عمومی و گسترده می‌باشد، استفاده از آن تنها محدود به تحلیل مسائل مکانیک جامدات (یعنی مسئله تنش – کرنش) نمی‌شود. با استفاده از این نرم‌افزار می‌توان مسایل مختلفی نظیر انتقال حرارت، انتقال جرم، تحلیل حرارتی اجزاء الکتریکی، اکوستیک، تراوش و پیزو الکتریک را مورد مطالعه قرار داد.

آباکوس با وجود اینکه مجموعه قابلیتهای بسیار گسترده‌ای را در استفاده از نرم‌افزار اختیار کاربر قرار می‌دهد، کاربری نسبتاً ساده‌ای را دارا می‌باشد. پیچیده‌ترین مسایل را می‌توان به آسانی مدل کرد. به عنوان مثال مسایل شامل بیش از یک جزء را می‌توان با ایجاد مدل هندسی هر جزء و سپس نسبت داده های رفتار ماده مربوطه به هر جزء و سپس بر اساس مونتاژ اجزاء مختلف مدل کرد. در اغلب مدلسازی‌ها، حتی مدل‌های با درجه غیر خطی بالا، کاربر باید تنها داده‌های مهندسی نظیر هندسه مسئله، رفتار ماده مربوط به آن، شرایط مرزی و بارگذاری آن مسئله را تعیین کند.

آباکوس در یک تحلیل غیر خطی، به‌طور اتوماتیک میزان نمو بار و رواداری‌های همگرایی را انتخاب و همچنین در طول تحلیل مقادیر آن‌ها را جهت دستیابی به یک جواب صحیح تعدیل می‌کند. در نتیجه کاربر به ندرت می‌بایست مقادیر پارامترهای کنترلی حل عددی مسئله را تعیین کند.

CSI Perform 3D

 نرم افزاری مفید و کاربردی جهت ساخت سازه‌های پیچیده‌ میباشد.

این نرم افزار مدل هارا به صورت غیر خطی و بر اساس حالتهای حدی مختلف مقاومت و تغییر شکل، تحلیل می کند.

در این نرم افزار هندسه‌ی مدل را می‌توان از برنامه‌ی SAP2000 یا ETABS بازخوانی کرد.  همچنین در برنامه‌ میتوان از انواع مختلفی از المان‌ها شامل: تیرها، مهاربندها، دیوارهای برشی(با بازشو)، دال کف، میراگرها و جداساز‌ها می‌توان استفاده کرد.
تحلیل‌ های غیر خطی می‌توانند به صورت استاتیکی و یا دینامیکی روی یک مدل انجام شوند. بارها می‌توانند در مراحل متفاوت بر سازه اعمال گردند. به عنوان مثال، بار دینامیکی زلزله می‌تواند پس از بار استاتیکی غیر خطی وارد شود. نرم افزار CSI Perform قابلیت‌های قدرتمندی برای طراحی بر اساس عملکرد داشته و می‌تواند نسبتهای ظرفیت‌ مورد نیاز برای سازه را برای تمام اجزاء و برای حالت‌های حدی محاسبه کند. ارزیابی عملکرد بر اساس ATC-40، FEMA-356  و ATC-440 به صورت خودکار انجام می‌شود.
خروجی‌های CSI Perform شامل نسبت ظرفیت/ نیاز، نمودارهای غیر خطی استاتیکی، نمایش‌های بالانس انرژی، اشکال مودی، هندسه‌ی تغییر شکل یافته و پاسخهای نیرو و تغییر مکان تاریخچه بر اساس زمانی هستند.

Graphisoft Archicad

در رابطه با تعریف نرم افزار معماری آرشیکد archicad باید گفت که این نرم افزار ابزاری دقیق برای طراحی پلان ساختمان ها و سازه های مورد نظر طراحان است .

جالب است بدانید که اولین نرم افزاری که برای ساخت و ارائه نقشه های معماری و عمران در حالت های دو بعدی و سه بعدی به بازار عرضه شد نرم افزار Graphisoft Archicad بود.

این نرم افزار مورد استفاده مهندسین و معماران و عوامل اجرایی سازه ها و طراحان سازه هاست. این نرم افزار با داشتن امکانات زیاد و تکنولوژی پیشرفته همچون نرم افزار اتوکد autocad یکی از بهترین نرم افزار های طراحی پلان نیز هست . در هنگام خواندن پلان ساختمان نیز مهندسین با استفاده از خواندن اطلاعات دقیق ارائه شده این نرم افزار با مشکلی روبرو نمی شوند .

STAAD.Pro

امروزه،  STAAD.Pro بهترین انتخاب در صنعت نرم افزارهای سازه ای برای آنالیز استاتیکی، دینامیکی، P-Delta ، آنالیز غیرخطی، کمانش و نیز آنالیز کابل به شمار می رود. همچنین از مهمترین مزیت های این برنامه پشتیبانی از آیین نامه های طراحی با مصالح مختلف از قبیل: فولاد، بتن، چوب، آلومینیوم و مقاطع مرکب است.

FORMIAN

نرم افزار Formian  برای ترسیم هندسه سازه های فضاکار بخصوص برای سازه های چلیک و نیم استوانه و کروی مورد استفاده می باشد. هرچند در نرم افزار Sap قابلیت هایی برای ترسیم در نظر گرفته شده اما ترسیم سازه های طویل با هندسه پیچیده به روش معمول در Sap تقریبا غیر ممکن میباشد.

همانطور که احتمالا در یکی از کتب دکتر باجی با ترسیم یک سازه فضاکار با شبکه تخت دولایه معمولی در نرم افزار Sap آشنا شدید . باید گفت ترسیم یک چلیک و یا اشکال هندسی نامنظم، بخصوص مواردی که در نقاط میانی یا گوشه ها المان هایی از هندسه سازه هندسه حذف می شوند، استفاده از نرم افزار sap غیر ممکن است. به همین علت باید ترسیم  سه بعدی در یک نرم افزار جداگانه مانند  AutoCad  انجام شود و سپس به نرمافزار SAP  منتقل شود.  

اما نرم افزار Formian با استفاده از جبر فرمکسی که برای آن برنامه نویسی صورت گرفته امکان مدل سازی هرگونه سازه ای حتی سازه های معماری با فرم های آزاد را فراهم می آورد .

قابلیت های نرم افزار :

• امکان برنامه نویسی فرمکسی برای مشاهده پرسپکتیو سازه مدل شده.

• وجود Template ساده برای ترسیم سریع انواع شبکه های تخت تک و دولایه (تمپلیت های مربوط به سازه های هندسه چلیک و گنبد ها به همراه توابع جدید مثل اینکه در ویرایش های بعدی قرار است اضافه گردد).

• امکان انتقال خروجی به صورت Dxf و نیز خروجی پرینت و PDF از اشکال هندسی ترسیم شده و کد ها.

همانطور که گفته شد ، نرم افزار های مختلف عمرانی در زمنه های مختلف دارای عملکرد های ویژه ای می باشند.

در جدول زیر یک مقایسه کلی را برای شما تهیه کرده ایم تا با توجه به نوع پروژه بهترین انتخاب را داشته باشید.