O separador Base gere os parâmetros elementares da barra. Se ativar uma caixa de verificação na secção 'Opções', é geralmente acrescentado um novo separador de diálogo. Aí, pode definir os respetivos detalhes.
Tipo de barra
O tipo de barra controla a forma como os esforços internos podem ser registados ou que propriedades são assumidas para a barra. Na lista, estão disponíveis vários tipos de barra para seleção.
Barra de viga
Uma viga é uma barra com rigidez à flexão, que pode transmitir todos os esforços internos. Uma barra de viga não possui articulações nas suas extremidades de barra. Este tipo de barra pode ser carregado por todos os tipos de carga.
Barra rígida
Uma barra rígida acopla os deslocamentos de dois nós através de uma ligação rígida. Corresponde, portanto, em princípio, a uma Acoplamento. Desta forma, é possível definir barras com rigidez muito elevada, tendo em conta articulações que também podem apresentar constantes de mola e não linearidades. Ocorrem poucos problemas numéricos, uma vez que as rigidezes estão adaptadas ao sistema.
Para barras rígidas são apresentados esforços internos se, no Navegador - Resultados, na parte inferior, na categoria 'Barras', ativar os Resultados para acoplamentos.
Para barras rígidas são assumidas as seguintes rigidezes:
| Rigidez longitudinal E · A | 1013 · ℓ [unidade SI] com ℓ = comprimento da barra |
| rigidez de torção G · IT | 1013 · ℓ [unidade SI] |
| Rigidez à flexão E · I | 1013 · ℓ3 [unidade SI] |
| Rigidez ao corte GAy / GAz (se ativada) | 1016 · ℓ3 [unidade SI] |
Barra do tipo "Nervura"
Com nervuras, é possível representar vigas de pavimento em T (vigas secundárias). Neste tipo de barra, as excentricidades e as larguras eficazes da laje são consideradas no modelo de elementos finitos.
As nervuras são sobretudo adequadas para barras de betão armado, uma vez que os esforços internos e as secções transversais das nervuras entram no dimensionamento de betão. Uma chapa de aço com uma "nervura" soldada deve ser modelada como superfície com uma barra ligada excentricamente.
Para a 'Disposição da nervura', a lista oferece várias possibilidades de seleção.
Uma nervura é, em regra, uma barra disposta excentricamente. A excentricidade é determinada automaticamente a partir de metade da espessura da superfície e de metade da altura da barra. No entanto, também pode ser definida manualmente. Através da excentricidade da nervura, a rigidez do modelo é aumentada. Numa disposição concêntrica, o eixo do centro de gravidade da nervura encontra-se no centro da superfície.
As larguras eficazes da nervura devem ser definidas na secção 'Dimensões do banzo' para o lado esquerdo e direito. Na maioria dos casos, pode manter-se a definição 'Localizar automaticamente', com a qual o programa determina as duas superfícies. Se mais de duas superfícies convergirem na linha da barra do tipo "Nervura", as superfícies relevantes têm de ser definidas manualmente.
Para a introdução das larguras de integração b-y,int e b+y,int existem várias possibilidades (ver imagem Nova nervura): As larguras podem ser introduzidas diretamente ou determinadas automaticamente a partir do comprimento da barra com as opções Lref / 6 e Lref / 8. Também podem ser determinadas de acordo com as prescrições de uma norma, por exemplo, segundo o 'EC2', secção 5.3.2.1.
Os valores by,int definem a largura da superfície ou da área de influência a partir da qual os esforços internos devem ser integrados. Os valores by,eff representam a largura da secção transversal do banzo da nervura, desde o centro da alma até à respetiva borda. Por predefinição, by,int e by,eff são iguais. No entanto, pode defini-los separadamente após um clique no botão
.
Caso tenham sido definidos nós do tipo 'Nós na barra', a nervura pode ser definida por segmentos para os vários segmentos. Se estiverem definidos vários segmentos, é possível ligar linearmente as áreas de larguras desfasadas através da coluna da tabela 'Distribuição linear', de forma a evitar grandes saltos de rigidez na barra do tipo "Nervura".
Em modelos 3D, as larguras eficazes não têm influência na rigidez, uma vez que a rigidez aumentada é considerada através da barra excêntrica. No entanto, as larguras eficazes influenciam a distribuição dos esforços internos da barra e da superfície.
Barra de treliça
Uma barra de treliça corresponde a uma barra de viga com articulações de momento em ambas as extremidades. Além disso, a rotação em torno do eixo longitudinal é libertada no início da barra através de uma articulação φx. Neste tipo de barra, os momentos fletores e os momentos de torção das cargas da barra são apresentados.
Barra de treliça (apenas N)
Este tipo de barra de treliça, com a rigidez E ⋅ A, é capaz de absorver forças normais na forma de tração e compressão. Apenas são apresentados esforços internos dos nós. A barra apresenta uma distribuição de esforços internos linear, desde que não atue nenhuma carga pontual na barra. Não é apresentada uma distribuição de momentos que poderia surgir devido ao peso próprio ou a uma carga linear. No entanto, as forças de nó são calculadas a partir das cargas de barra, garantindo assim a transmissão correta.
Escora de compressão com resistência à encurvadura (Buckling-Restrained Brace)
O tipo Buckling-restrained brace permite a modelação de uma barra com um núcleo de aço (barra plana ou secção transversal em cruz) e um revestimento preenchido com betão num perfil oco quadrado ou redondo. É utilizado sobretudo nos EUA para o contraventamento de edifícios sujeitos a sismos.
O núcleo de aço é móvel no revestimento de betão sem aderência. Sob compressão, ocorre uma "micro-encurvadura" com modos próprios elevados, uma vez que o revestimento impede uma encurvadura global de toda a barra.
Para a rigidez da barra, apenas é considerado o núcleo de aço; para o peso próprio automático, também o revestimento de betão com a cobertura exterior de aço.
Tirante
Um tirante só pode absorver forças de tração. O tipo de barra corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)' que falha sob uma força de compressão.
O cálculo de um sistema de barras com tirantes é efetuado iterativamente: No primeiro passo, são determinados os esforços internos de todas as barras. Se os tirantes receberem uma força normal negativa (compressão), inicia-se um novo passo de iteração. As componentes de rigidez destas barras deixam de ser consideradas – ficam desativadas. Este processo continua até que nenhum tirante falhe. Um sistema pode tornar-se instável devido à falha de tirantes.
Barra de compressão
Uma barra de compressão só pode absorver forças de compressão. O tipo de barra corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)' que falha sob uma força de tração. Barras de compressão que falham podem conduzir a um sistema instável.
Barra de encurvadura
Uma barra de encurvadura corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)' que absorve forças de tração sem limites, mas forças de compressão apenas até ao atingir da força crítica. Para o caso de euler 2, esta força determina-se da seguinte forma:
Com este tipo de barra, é frequentemente possível contornar instabilidades que surgem num cálculo não linear segundo a análise de segunda ordem ou análise de grandes deformações devido à encurvadura de barras de treliça. Substituindo-as (de forma realista) por barras de encurvadura, em muitos casos, a carga crítica é aumentada.
Cabo
Um cabo só pode ser solicitado à tração. Com ele, é possível registar cadeias de cabos através de um cálculo iterativo segundo a análise de grandes deformações, considerando forças longitudinais e transversais.
Os cabos são adequados para modelos em que podem ocorrer grandes deformações com as correspondentes alterações dos esforços internos. Para escoramentos simples, como numa cobertura, os tirantes são totalmente suficientes.
Varão de armadura
Com este tipo de barra, é possível representar armaduras de aço passivas no modelo de elementos finitos de um elemento de betão armado. Assim, podem ser analisadas, por exemplo, áreas de descontinuidade baseadas na analogia de treliça (tirante e escora de compressão em consoles, vigas com aberturas).
O varão de armadura dispõe de uma função automática de ligação a outros elementos, como barras ou superfícies, quando se encontra fisicamente dentro do elemento. Tal como a Barra de treliça (apenas N), um varão de armadura possui apenas uma rigidez tangencial. Um comportamento do material não linear ainda não é atualmente possível.
Na secção 'Definições', está definida, como tipo de barra, uma armadura passiva. Outros tipos de varões de armadura estão disponíveis quando o módulo Tendões está ativado.
Na secção 'Objetos mestre', atribua as barras ou superfícies em que se encontra o varão de armadura. Para tal, utilize o botão
. Com o botão
, pode então ligar automaticamente o varão de armadura ao objeto mestre.
Cabo em roldana
Também este tipo de barra de cabo apenas absorve forças de tração e é calculado segundo a teoria de cabos (análise de grandes deformações). No entanto, uma barra de cabo em roldana só pode ser definida numa Polilinha que se encontra num plano e possui pelo menos três nós. Este tipo de barra é adequado para elementos de tração com flexibilidade à flexão, cujas forças longitudinais são conduzidas através do modelo por pontos de desvio. Um exemplo de aplicação é um sistema de roldana.
Em contraste com uma barra de cabo normal, apenas é possível um deslocamento nos nós interiores na direção longitudinal (ux). Por isso, a barra não pode ser carregada por cargas de barra que atuem na direção local y ou z. Apenas são considerados os deslocamentos ux e as forças normais N.
Nos nós interiores da polilinha, é irrelevante se existe um apoio de nó ou se a barra está ligada a outra construção: é analisado o sistema global da barra de cabo ao longo do comprimento da polilinha.
No separador 'Roldanas', pode definir os parâmetros adicionais, como nós de desvio e propriedades das polias. A partir destas prescrições, são gerados nós, barras de cabo e barras rígidas.
Secção resultante
A secção resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, volumes ou barras numa barra fictícia. Assim, é possível, por exemplo, ler as forças de corte resultantes de uma superfície para a verificação de alvenaria.
A linha de uma secção resultante pode ser colocada livremente no modelo. A secção resultante não necessita de um apoio nem de uma ligação ao modelo. No entanto, é necessário atribuir uma secção transversal para permitir um dimensionamento. Não é possível aplicar cargas a uma secção resultante.
Na secção 'Integrar tensões e forças', selecione o tipo da secção resultante para definir a forma geométrica da área de integração. Na secção 'Parâmetros', pode então definir as dimensões. Estas referem-se à linha da barra no seu centro de gravidade.
Na secção 'Incluir objetos', defina as superfícies, células de superfície, sólidos e barras cujos resultados devem ser considerados na integração. Alternativamente, selecione 'Todos' os objetos e exclua, em seguida, determinados elementos na secção 'Excluído dos objetos inclusivos'.
Linha resultante
A linha resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, volumes ou barras numa linha. Esta linha pode ser colocada livremente no modelo.
O princípio corresponde a uma Secção resultante. No entanto, não é necessário atribuir uma secção transversal. No separador 'Secção transversal', pode ler o comprimento da linha e, se necessário, rodar a linha para a apresentação dos resultados; não tem outra função.
Transferência de carga
Com este tipo de barra, é possível aplicar cargas a objetos ligados à barra em nós finais ou intermédios. A própria barra não possui rigidez. Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos num novo separador.
A transferência de carga é atualmente efetuada com o método das faixas. O carregamento da barra de transferência de carga – carga de barra ou carga de nó do tipo força, momento ou massa – é transferido proporcionalmente para os objetos estruturais comuns mais próximos. Estes são, por exemplo, nós apoiados, barras, nós de superfícies ou linhas apoiadas.
Se o peso próprio da barra for para considerar, pode definir o peso da barra na secção 'Parâmetros'.
Na secção 'Objetos carregados', são indicados os números dos nós nos quais a carga de barra é transferida para os objetos adjacentes. Se nem todos estes nós forem relevantes, pode excluir determinados nós na secção 'Sem efeito sobre'.
Viga virtual
Este tipo de barra permite aplicar as propriedades da secção transversal para Open Web Steel Joists, que o Steel Joist Institute disponibilizou em tabelas de "Virtual Joist". Estes perfis Virtual Joist representam vigas de banzos largos equivalentes, que se aproximam muito da superfície do banzo da viga, do momento de inércia eficaz e do peso. A viga é assim substituída por uma barra com uma secção transversal virtual. Desta forma, é possível simular unidades de suporte complexas, como, por exemplo, uma viga treliçada, no sistema global.
Na lista, selecione a 'Série' da viga virtual.
Na lista 'Viga virtual', pode então definir o tipo exato.
O botão
na secção 'Secção transversal e material' permite importar a viga virtual da biblioteca de secções transversais.
Viga mista
Com este tipo de barra, é possível modelar subsecções transversais individuais como barras separadas e ligá-las entre si através de acoplamentos rígidos. O comportamento de misto pode ser representado como rígido ao corte, flexível ao corte ou deformável. Uma biblioteca de ligadores correspondente está prevista para uma futura extensão.
A definição da secção mista é efetuada atualmente exclusivamente no RSECTION (ver capítulo Base do manual do RSECTION). As secções mistas já contidas na biblioteca de secções transversais serão transferidas para o novo conceito numa fase posterior e ficarão, assim, também utilizáveis. Também para o dimensionamento das subsecções individuais está previsto, no futuro, um fluxo de trabalho uniforme. No entanto, as subsecções já podem ser verificadas nos módulos de dimensionamento correspondentes.
Modelo de superfície
Este tipo de barra é adequado sobretudo para representar vigas com aberturas e vigas alveoladas ou enfraquecimentos de secção transversal, como aberturas para condutas de serviços, no modelo de barras. Neste processo, a barra é convertida num modelo de superfície, no qual as aberturas de barra estão dispostas segundo a prescrição do utilizador. No entanto, a barra mantém-se. Devem estar cumpridas as seguintes condições:
- A secção transversal é um perfil de parede fina normalizado ou parametrizado com uma alma.
- O material da secção transversal baseia-se num modelo de material isótropo linear-elástico.
No tipo de barra 'Modelo de superfície', a barra existe tanto como objeto de barra como de superfície. As propriedades geométricas são idênticas; ambos os modelos têm o mesmo centro de gravidade. A representação é controlada no Navegador - Visualização através da entrada Modelo → Objetos base → Barras → Modelo de superfície ou do botão
na barra de ferramentas.
A malha de EF do modelo de superfície é gerada automaticamente e não pode, atualmente, ser influenciada. No cálculo estático, é utilizado o modelo de superfície. Para a avaliação, estão então disponíveis tanto os resultados da barra (como numa Secção resultante, em que as tensões das sub-superfícies da barra são integradas em esforços internos da barra) como os resultados da superfície. O controlo também aqui pode ser efetuado através do Navegador - Visualização ou do botão
.
O dimensionamento de uma barra do tipo modelo de superfície nos módulos é efetuado com os esforços internos da barra e a secção transversal da barra.
Como se pode ver na imagem acima, nas extremidades de barra de uma barra do tipo modelo de superfície surgem várias barras rígidas. Estas ligam o modelo de superfície aos nós finais das barras adjacentes. Desta forma, é garantida a transmissão correta dos esforços internos aos objetos 1D. Se várias barras do tipo modelo de superfície se ligarem entre si, estas barras de acoplamento são geradas para cada barra.
Neste caso, defina para a carga de barra uma excentricidade da força na secção transversal. A carga é assim aplicada de forma realista na borda da secção transversal e mantém-se também no modelo de superfície.
Rigidez
Com este tipo de barra, pode utilizar uma barra com rigidezes definidas pelo utilizador. Os valores característicos de rigidez devem ser definidos no diálogo 'Nova rigidez de barra' (ver capítulo Rigidezes de barra).
Acoplamento
Uma barra de acoplamento é uma barra virtual, muito rígida, com extremidades de barra rígidas ou articuladas. Estão disponíveis quatro possibilidades para acoplar os graus de liberdade dos nós inicial e final de forma 'Fixa' ou através de uma 'Articulação'. Com acoplamentos, é possível modelar situações especiais de transmissão de forças e momentos. Neste processo, as forças normais e de corte, respetivamente os momentos de torção e fletores, são transmitidos diretamente de nó a nó.
Mola
Uma barra de mola oferece a possibilidade de representar propriedades de mola lineares ou não lineares com áreas de atuação definíveis. Para uma barra de mola, só precisa de definir no separador 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, não sendo necessária uma secção transversal: A rigidez da barra resulta dos parâmetros de mola que define no diálogo 'Nova mola de barra' (ver capítulo Molas de barra).
Amortecedor
Um amortecedor corresponde, em princípio, a uma barra de mola com a propriedade adicional 'Coeficiente de amortecimento'. Este tipo de barra amplia as possibilidades para análises dinâmicas segundo a Análise de histórico de tempo.
Tal como numa barra de mola, só precisa de definir no separador 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, não sendo necessária uma secção transversal. A rigidez da barra resulta dos parâmetros de mola que define no diálogo 'Nova mola de barra' (ver capítulo Molas de barra). As propriedades de amortecimento pode controlá-las através do coeficiente de amortecimento X.
Opções
Nesta secção, pode definir, através das caixas de verificação, outras propriedades da barra.
Nós na barra
Com um ou vários nós na barra, pode dividir a barra em segmentos, sem dividir a barra (ver capítulo Nós).
Articulações
Pode dispor articulações numa barra, para controlar a transmissão de esforços internos nos nós finais (ver capítulo Articulações de barra). Para determinados tipos de barra, a introdução está bloqueada, uma vez que já existem articulações internas. Pode atribuir articulações separadamente ao 'Início da barra i' e à 'Extremidade de barra j'.
Excentricidades
As excentricidades oferecem a possibilidade de ligar a barra excêntricamente aos nós finais (ver capítulo Excentricidade de barra). Pode atribuir excentricidades separadamente ao 'Início da barra i' e à 'Extremidade de barra j'.
Apoios
Pode atribuir à barra um apoio que é eficaz em todo o seu comprimento. Os graus de liberdade e as rigidezes de mola devem ser definidos nas condições de apoio (ver capítulo Apoio de barra).
Reforços transversais
Os reforços transversais na barra têm uma influência na rigidez de empenamento da barra. Influenciam o cálculo com torção com empenamento considerando sete graus de liberdade (ver capítulo Reforços transversais de barra).
Aberturas de barra
As aberturas de barra influenciam os valores da secção transversal e a distribuição de esforços internos. São relevantes no tipo de barra 'Modelo de superfície'. No capítulo Aberturas de barra, está descrito como pode definir o tipo e a posição das aberturas.
Não linearidade
Pode atribuir à barra uma não linearidade. As propriedades não lineares devem ser definidas como não linearidades de barra (ver capítulo Não linearidade de barra).
Pontos intermédios de resultados
Com pontos intermédios de resultados, pode controlar a saída em tabela dos resultados ao longo da barra. Os pontos de divisão devem ser definidos no diálogo 'Novo ponto intermédio de resultados da barra' (ver capítulo Pontos intermédios de resultados da barra).
Modificações de extremidade
Com modificações de extremidade, pode adaptar graficamente a geometria da barra nas suas extremidades. Assim, é possível preparar protuberâncias, encurtamentos ou chanfros para a representação renderizada.
'Alongamento': Pode definir para o início da barra e para a extremidade de barra, respetivamente, um 'Alongamento'. Um valor negativo Δ tem o efeito de um encurtamento.
'Inclinação': Com uma inclinação, pode chanfrar cada extremidade de barra. São possíveis ângulos de inclinação em torno dos dois eixos da barra y e z. Um ângulo positivo provoca uma rotação no sentido dos ponteiros do relógio em torno do respetivo eixo positivo.
Ativar transferência de carga
A caixa de verificação permite distribuir o carregamento da barra – independentemente da rigidez da barra – com a ajuda de uma transferência de carga. Desta forma, a barra é eficaz no modelo através da sua rigidez. A distribuição da carga pelos objetos vizinhos, por sua vez, é controlada pelos parâmetros que pode definir no separador Transferência de carga.
Desativar para o cálculo
Se ativar esta caixa de verificação, a barra, incluindo o carregamento, não é considerada no cálculo. Assim, pode analisar como se altera o comportamento resistente do modelo quando determinadas barras não são eficazes. As barras não precisam de ser eliminadas; as cargas também se mantêm.
Estimativa de custos
A estimativa de custos é efetuada, em regra, com os custos do material atribuído às barras de uma secção transversal (ver capítulo Materiais). Se devem aplicar-se parâmetros específicos a uma barra, pode definir os custos unitários e as unidades separadamente no separador 'Estimativa de custos'. O princípio corresponde ao procedimento descrito para Secções transversais.
Estimativa das emissões de CO2
A estimativa das emissões de CO2 baseia-se também, em regra, no material da secção transversal. No entanto, pode definir as emissões unitárias e as unidades no separador 'Estimativa das emissões de CO2' especificamente para cada barra. O princípio está descrito no capítulo Secções transversais para as emissões de determinadas secções transversais.
