No RFEM 6, os tipos de carga Acumulação de Água e Neve permitem a simulação de distribuições de carga que se adaptam a geometrias de superfície em mudança durante a análise. Esse ajuste é alcançado atualizando iterativamente a distribuição de carga com base na forma real da superfície. A carga pode se espalhar para as superfícies adjacentes não carregadas, acumular-se nas áreas mais baixas ou possivelmente cair da superfície.
Esses tipos de carga são projetados para melhorar a precisão da aplicação de carga e a simulação do comportamento estrutural. Ao incorporar a geometria real da superfície durante cada iteração, o RFEM 6 garante que as distribuições de carga sejam o mais realistas possível para condições estruturais complexas, como o acúmulo de chuva em telhados ou o acúmulo de neve em superfícies com declives variados. Uma vez que o tipo de carga Neve como carga de superfície ainda não está disponível nas versões para clientes, será abordado em um futuro artigo da Base de Conhecimento; este artigo focará exclusivamente no tipo de carga Acumulação de Água.
Tipo de Carga Acumulação de Água
O tipo de carga Acumulação de Água (disponível como uma Carga de Superfície no RFEM 6) simula o efeito da chuva em superfícies, levando em conta os deslocamentos de acordo com a análise de grandes deformações. Esse recurso é especialmente útil para modelar o acúmulo de água da chuva em coberturas do tipo membrana, outras superfícies multi-curvadas e telhados planos. O algoritmo avalia a geometria da superfície e determina quais porções da chuva vão drenar e quais irão acumular-se em poças (bolsas de água) na superfície. O tamanho dessas poças é então usado para calcular a carga correspondente para a estrutura.
O efeito de acumulação considera o seguinte:
Detecção de Área de Captação
O primeiro passo na aplicação desse tipo de carga é detectar áreas de captação na superfície. Este processo começa com a identificação de mínimos locais, que são os pontos mais baixos na malha (ilustrados pelo nó laranja na Imagem 1).
Uma vez identificados os pontos mais baixos, o algoritmo define a área convexa circundante que inclui todos os elementos finitos que serão afetados pela carga, independentemente de seu nível original de superfície. Uma camada de fronteira é então determinada, e o ponto de drenagem (nó vermelho na Imagem 1), sendo o ponto mais baixo da camada de fronteira, é identificado. Este é o ponto onde a água vai escorrer da superfície, estabelecendo o nível horizontal da superfície da poça detectada (linha tracejada laranja na Imagem 1). Assim, apenas os elementos abaixo desse nível são inundados.
A área de captação é atualizada iterativamente, e as poças podem fundir-se ou desaparecer à medida que a deformação da superfície é calculada. Este processo garante que a distribuição de carga permaneça precisa à medida que a geometria da superfície muda ao longo da análise.
Efeito de Acúmulo
O efeito de acumulação simula o acúmulo de líquido nas áreas de captação detectadas. A única entrada necessária para esse tipo de carga é o peso específico do líquido, que pode ser definido na caixa de diálogo mostrada na Imagem 2. O algoritmo então preenche a área de captação até o ponto de drenagem, garantindo que o nível da superfície permaneça horizontal.
Uma vez que a área de captação está preenchida, a carga hidrostática correspondente é calculada para cada elemento finito com base no volume de líquido na área de captação. Isto garante que a distribuição de carga reflita a quantidade precisa de acúmulo de líquido e seu efeito na estrutura.
Precipitação
Um parâmetro opcional — precipitação — pode ser ativado marcando a caixa de seleção “Quantidade de Precipitação” na caixa de diálogo mencionada acima (também mostrada na Imagem 3). Uma vez ativado, o volume de líquido a ser aplicado na superfície carregada é precisamente definido com base nas superfícies explicitamente carregadas pelo usuário. O algoritmo então detecta iterativamente o nível de água correspondente na área de captação. O volume na poça detectada, delimitado por uma superfície horizontal, corresponde à quantidade especificada de líquido definida como o parâmetro de entrada. Após o volume ser calculado nas superfícies carregadas, a água se espalha para as superfícies adjacentes, garantindo que a distribuição seja ajustada dinamicamente com base na geometria da superfície.
Cálculo
Para obter resultados precisos com este tipo de carga, a análise de grandes deformações é altamente recomendada. Este tipo de análise permite que a distribuição de carga seja atualizada em cada iteração com base na geometria real e deformada da estrutura, garantindo que os efeitos das mudanças de superfície sejam capturados com precisão ao longo do processo de cálculo.
Alternativamente, outras ordens de cálculo estão disponíveis para casos onde são esperadas pequenas deformações da estrutura. No entanto, se apenas a 1ª ordem de cálculo for usada, a carga é aplicada à geometria original e não deformada da estrutura. Isso pode introduzir imprecisões no cálculo, pois não considera as deformações que ocorrem durante a análise.
Conclusão
O tipo de carga Acumulação de Água no RFEM 6 oferece uma poderosa ferramenta para simular os efeitos do acúmulo de água em superfícies como telhados. Ao levar em conta as deformações da superfície e ajustar iterativamente as distribuições de carga, garante uma modelagem precisa do acúmulo de água da chuva e seu impacto na integridade estrutural. O algoritmo de detecção de área de captação, combinado com a opção de definir precipitação, aumenta a flexibilidade e precisão das simulações. Assim, este recurso oferece insights essenciais para engenheiros estruturais projetando edifícios e telhados sujeitos ao acúmulo de água da chuva, ajudando a otimizar a segurança e o desempenho em condições variadas.