Análise de pórticos de aço-cabo em coberturas de grandes vãos

O objeto do presente trabalho de mestrado é uma análise multicritério estático-resistente e a otimização numérica de uma cobertura em estrutura mista de aço e cabos de grande vão.

estrutura de aço e tirantes

Na parte de estudo, foi proposta uma classificação e categorização originais das disposições analisadas. Isto permitiu sistematizar o conhecimento e transferir com precisão o foco dos sistemas clássicos do tipo Beam String Structure (BSS) para os sistemas CAS (Cable Arch Structure) específicos e avançados, que se tornaram o objeto principal das análises seguintes. Como ponto de referência direto e inspiração arquitetónico-estrutural, adotou-se a estrutura da cobertura das plataformas da estação Lehrter Bahnhof em Berlim.

Na parte de projeto, com recurso ao ambiente de projeto paramétrico (Rhino/Grasshopper), foi implementado um algoritmo de procura de forma (Form-Finding), baseado no método de relaxação dinâmica. Isto permitiu obter uma forma ótima da geometria inicial da travessa em arco da cobertura, em estrita correlação com o traçado da linha de pressões devido às cargas permanentes, o que minimizou os momentos fletores na mesma e reduziu o estado de tensão dominante a compressão pura.

A análise estrutural fundamental do sistema CAS foi realizada no ambiente do software Dlubal RFEM 6. Devido à presença de elementos esbeltos tracionados, o cálculo estrutural do pórtico principal foi efetuado através de uma análise não linear geométrica de terceira ordem (teoria das grandes deformações). Para avaliar o comportamento da disposição, a verificação clássica da estabilidade da viga foi complementada com uma Análise de Estabilidade Linear (LBA) e uma análise avançada do empenamento da secção (7.º grau de liberdade). Isto permitiu uma reprodução precisa do comportamento espacial real à flexão-torção do arco analisado. Os resultados obtidos serviram para realizar o pré-dimensionamento dos componentes estruturais, que é considerado como uma fase preliminar e base para o devido procedimento de projeto completo. Os diagramas de interação isolados das forças de corte e a análise das forças no cabo principal permitiram avaliar as reservas da secção e indicar áreas para análises posteriores. As conclusões finais formuladas constituem um resumo crítico desta fase preliminar de dimensionamento e definem as diretrizes para os métodos de dimensionamento finais dos sistemas CAS. O trabalho comprova que a integração do Form-Finding paramétrico com procedimentos não lineares via MEF constitui uma ferramenta altamente eficaz na fase inicial de conceção e projeto de modernas estruturas de grandes vãos.