Tipos de barra e articulações
Ao modelar estruturas de barra simples, geralmente são utilizados os seguintes tipos de barra.
- Barra de viga: barra rígida que transfere quaisquer forças internas e momentos
- Treliça: barra de viga com uma libertação de momento em ambas as extremidades
- Tirante: barra com rigidez EI que entra em rotura no caso de força de compressão
- Escora: barra com rigidez EI que entra em rotura no caso de força de tração
- Barra de encurvadura: barra com rigidez EI que entra em rotura se a carga de encurvadura é excedida
Outros tipos de barra são descritos no manual online do RFEM.
Além disso, as propriedades não lineares podem ser definidas para barras e articulações. Isto permite especificar critérios de rotura especiais ou relações não lineares entre forças e deformações. Este artigo técnico apresenta algumas opções para modelar usando tipos de barra e articulações, descrevendo um exemplo simples.
Estrutura de cobertura
O sistema de cobertura de um celeiro cuja estrutura de apoio em forma de treliça foi construída de forma estruturalmente incorreta é o objeto da nossa análise: A diagonal foi "esquecida" para a treliça, de forma que ocorreram deformações visíveis mesmo com apenas a carga de peso próprio. Esta barra, que é essencial para a capacidade de carga resistente, foi adicionada posteriormente. Assim, os danos podem ser evitados.
O modelo do RFEM representa um corte da estrutura da cobertura. As madres de base são consideradas apoios fixos, as madres de cumeeira e centrais são consideradas apoios laterais com uma pequena mola de rotação. Simplificando a aplicação da carga, a carga é aplicada pelas vigas da cobertura com as respetivas áreas de aplicação. "Peso próprio e estrutura" e "Neve" são analisados como casos de carga exemplares.
Modelo de treliça com articulações de tesoura
O sistema estrutural é modelado através de barras de viga que obtêm as articulações correspondentes em posições com libertações de momento. Um modelo de barra de treliça puro não seria correto porque algumas barras passam pelos pontos de intersecção e, portanto, transferem momentos. O tipo de barra "Treliça (apenas N)" é utilizado apenas para as duas estruturas de apoio "mão francesa". As diagonais em falta podem ser representadas no modelo pelo tipo de barra "Fictício". Estas não serão tidas em consideração no cálculo.
As articulações estão geralmente relacionadas com os eixos locais da barra xyz. Isso permite que as estruturas de vigas espaciais controlem a transferência de forças e momentos para as barras que estão conectadas a um nó. No modelo, as libertações de momento locais são utilizadas para as extremidades das barras que não transferem momentos devido às ligações de madeira simples - por exemplo, os postes nas extremidades superior e inferior. Para barras contínuas, tais como vigas e postes mencionados acima, são utilizadas as chamadas "articulações de tesoura". Estas fornecem os efeitos de viga contínuos para os momentos nos respectivos pares de barras que se cruzam. As articulações de tesoura estão sempre relacionadas com o sistema de eixos global XZY.
A utilização de articulações de tesoura também é descrita na FAQ 000177 e na FAQ 001438.
Certos tipos de barra, tais como treliça ou barra de compressão, são fornecidos com articulações por definição, de forma que não precisam de ser definidos adicionalmente; os campos de entrada correspondentes estão bloqueados.
Após calcular o modelo, já podem ser visualizadas grandes deformações para o CC 1 (cargas permanentes).
O cálculo da combinação de dimensionamento CO2 termina com uma mensagem de instabilidade.
Modelo de treliça com articulação de ação não linear
Além disso, o seguinte cenário é analisado para este exemplo. Se a ligação do poste central com o banzo inferior foi dimensionada como uma ligação de espiga pura, a ligação ficaria solta devido à força de tração no poste. Este efeito pode ser considerado no modelo através de uma libertação de força axial com ação não linear, o que permite que a ligação se torne efetiva apenas para forças de compressão.
CC 1 é calculado em várias iterações. Devido às forças de tração no poste central, a ligação no banzo inferior é libertada para que o sistema seja desacoplado aí.
Uma modelação alternativa poderia ser realizada na forma de uma libertação nodal (ver manual online ).
Modelo de treliça renovada
Ambas as barras fictícias são substituídas por barras de encurvadura na estrutura renovada. Elas atuam como barras de treliça, mas entram em rotura para forças de compressão além da carga de encurvadura. O cálculo da combinação de dimensionamento CO 2 de acordo com a análise de segunda ordem é agora executado sem interrupção.
A deformação da viga treliça mostra o efeito do contraventamento. As deformações das vigas são causadas pela modelação da introdução de carga selecionada para esta secção do sistema estrutural. Não são objecto desta análise.
Resumo
Utilizando o exemplo de uma viga treliça simples, foi demonstrado como os tipos de barra e articulações podem ser utilizados para representar a distribuição de forças internas e momentos no modelo. As articulações de tesoura desempenham um papel importante, facilitando a modelação de travessias de vigas em estruturas de madeira. Também é possível atribuir propriedades não lineares a barras e articulações. Com barras fictícias, é possível analisar variantes do modelo de uma forma rápida.
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