Se introduzir um caso de carga ou uma combinação de cargas no programa, o cálculo de estabilidade é ativado. Pode definir outro caso de carga, por exemplo, para considerar um pré-esforço inicial.
De seguida, é necessário especificar se a análise deve ser linear ou não linear. Dependendo do caso de aplicação, pode escolher um método de cálculo direto, por exemplo, o método de Lanczos ou o método de iteração ICG. As barras que não estão integradas em superfícies, por norma, são representadas como elementos de barras com dois nós de EF. Com tais elementos, o programa não consegue considerar a encurvadura local de uma barra individual, Por isso, existe a possibilidade de dividir automaticamente este tipo de barras.
Para a determinação de valores próprios, pode selecionar dois métodos:
Métodos diretos
Os métodos diretos (Lanczos [RFEM], raízes de polinómios característicos [RFEM], método de iteração de subespaço [RFEM/RSTAB], iteração inversa deslocada [RSTAB]) são adequados para modelos de pequena e média dimensão. Utilize estes métodos de resolução rápida apenas se o seu computador tiver uma grande capacidade de memória RAM.
Método de iteração ICG (Incomplete Conjugate Gradient [RFEM])
Em contrapartida, este método requer apenas uma pequena quantidade de memória. Os valores próprios são determinados sucessivamente. Este método deve ser utilizado para o cálculo de grandes estruturas com poucos valores próprios.
Com o módulo Estabilidade da estrutura, também pode realizar uma análise de estabilidade não linear com o método incremental. Esta análise fornece resultados próximos da realidade, mesmo para estruturas não lineares. O fator de carga crítica é determinado através do aumento sucessivo de cargas do caso de carga subjacente, até ser atingida a instabilidade. Durante o aumento de carga, são consideras não linearidades, tais como barras que falham, apoios e fundações, assim como não linearidades de materiais. Após o incremento de carga, pode realizar opcionalmente uma análise de estabilidade linear no último estado estável para determinar o modo de estabilidade.
O programa apresenta os fatores de carga críticos como primeiros resultados. Em seguida, pode realizar uma avaliação do risco de estabilidade. Para o caso de a estrutura conter barras, os comprimentos de encurvadura e de cargas de encurvadura críticas são também representados em tabelas.
Pode utilizar outras janelas de resultados para verificar as formas próprias padronizadas classificadas por nós, barras e superfícies. A saída gráfica de valores próprios permite uma avaliação do comportamento de encurvadura ou encurvadura local. Isso facilita a introdução de contramedidas.
Consideração de sete direções de deformação locais (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) ou oito esforços internos (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) no cálculo de elementos de barra
Utilizável em combinação com uma análise estrutural de acordo com a análise geométrica linear, análise de segunda ordem e análise de grandes deformações (também podem ser consideradas imperfeições)
Em combinação com o módulo de análise de estabilidade, permite determinar os fatores de carga críticos e as formas próprias de problemas de estabilidade, tais como encurvadura por torção e encurvadura por flexão-torção
Consideração de chapas de extremidade e reforços transversais como molas de empenamento ao calcular as secções em I com determinação automática e representação gráfica da rigidez da mola de empenamento
Representação gráfica do empenamento da secção das barras na deformação
O cálculo da torção com empenamento é realizado em todo o sistema. Tenha em consideração o sétimo grau de liberdade adicional para o cálculo da barra. As rigidezes dos elementos estruturais ligados são automaticamente consideradas. Isto significa que não é necessário definir rigidezes de mola equivalentes ou condições de apoio para um sistema separado.
Pode depois utilizar os esforços internos do cálculo que tem torção com empenamento nos módulos para o dimensionamento. Considere o bimomento de empenamento e o momento de torção secundário dependendo do material e da norma selecionada. Uma aplicação típica é a análise de estabilidade de acordo com a teoria de segunda ordem com imperfeições em estruturas de aço.
Sabia que? A aplicação não está limitada apenas a secções de aço de parede fina. Isto permite, por exemplo, o cálculo do momento derrubante ideal de vigas com secções de madeira maciça.
Quando tiver concluído o dimensionamento, o programa fornece resultados claros. As tensões e relações de cálculo máximas são apresentadas ordenadas por secções, barras/superfícies, sólidos, conjuntos de barras, posições x etc. Além dos resultados nas tabelas, o módulo apresenta sempre o gráfico correspondente da secção, incluindo pontos de tensão, o diagrama de tensões e os valores. Pode relacionar o fator de utilização com qualquer tipo de tensão. A posição atual é indicada no modelo estrutural do RFEM/RSTAB.
Além da avaliação de resultados em tabelas, o programa oferece ainda mais. Pode optar pelo controlo gráfico das tensões e relações de cálculo no modelo do RFEM/RSTAB. As cores e os valores atribuídos no painel podem ser ajustados pelo utilizador.
A representação dos diagramas de resultados na barra ou no conjunto de barras garantem-lhe uma avaliação objetiva. Para cada posição de dimensionamento, pode controlar as propriedades de secção e os componentes de tensão relevantes de todos os pontos de tensão. No final, tem a possibilidade de imprimir o respetivo gráfico de tensões com todos os detalhes.
Grande variedade de perfis disponíveis, tais como perfis em I laminados, perfis em U, perfis em T, cantoneiras, perfis ocos retangulares e redondos, varões, perfis de cantoneiras assim como perfis em I e em T parametrizados simétricos e assimétricos, secções compostas (a adequação para o método de verificação depende da norma selecionada)
Verificações possíveis para secções RSECTION gerais (dependendo dos formatos de verificação disponíveis na respetiva norma), por exemplo, verificação de tensões equivalentes
Dimensionamento de barras de secção variável (método de verificação dependente da norma)
Opção de ajuste dos coeficientes de verificação essenciais e dos parâmetros padrão
Flexibilidade devido às opções de configuração detalhadas para as bases do cálculo e a extensão do cálculo
Saída de resultados rápida e clara para uma vista geral imediata da distribuição das verificações após o dimensionamento
Saída detalhada dos resultados do dimensionamento e das fórmulas essenciais (caminho de resultados compreensível e verificável)
Saída de resultados numéricos claramente organizados em tabelas e com a opção de serem representados graficamente na estrutura
Integração da saída de resultados no relatório de impressão do RFEM/RSTAB
Dimensionamento para tração, compressão, flexão, corte, torção e esforços internos combinados
Possibilidade de verificação à tração tendo em consideração uma área de secção transversal reduzida (por exemplo, enfraquecimento do furo)
Classificação automática das secções para verificação da encurvadura local
Esforços internos do cálculo da torção com empenamento (7 graus de liberdade) considerados através da verificação de tensões equivalentes (de momento, ainda não está disponível para a norma de dimensionamento ADM 2020).
Dimensionamento de secções da classe 4 com propriedades de secções efetivas de acordo com a EN 1999-1-1 (para secções do RSECTION são necessárias licenças para o RSECTION e "Secções efetivas")
Possibilidade de verificação de encurvadura por corte com consideração de reforços transversais
Verificações de estabilidade à encurvadura por flexão, encurvadura por torção e encurvadura por flexão-torção sob compressão
Verificações de encurvadura por flexão-torção para componentes com carga de momento
Importação dos comprimentos efetivos do cálculo através do módulo Estabilidade da estrutura
Entrada gráfica e controlo de apoios de nós e comprimentos efetivos definidos para a verificação de estabilidade
Dependendo da norma, pode escolher entre a entrada definida pelo utilizador de Mcr, o método analítico da norma e a utilização do solucionador de valores próprios interno
Consideração do painel de corte e restrição de rotação ao utilizar o solucionador de valores próprios
Representação gráfica da forma própria se o solucionador de valores próprios foi utilizado
Verificações de estabilidade para componentes sob carga de compressão e flexão combinadas, dependendo da norma de dimensionamento
Cálculo compreensível de todos os coeficientes necessários, tais como fatores de interação
Consideração alternativa de todos os efeitos para a verificação de estabilidade ao determinar os esforços internos no RFEM/RSTAB (análise de segunda ordem, imperfeições, redução da rigidez, se necessário, em combinação com o módulo Torção com empenamento).
A introdução de camadas para recolha de amostras de solo é realizada numa caixa de diálogo bem organizada. A representação gráfica correspondente reforça a clareza e torna a verificação da entrada mais simples.
Uma base de dados extensível ajuda o utilizador a selecionar as propriedades de materiais do solo. O modelo de Mohr-Coulomb e um modelo não linear com rigidez dependente de tensões e deformações estão disponíveis para a modelação realista do comportamento do material do solo.
O número de camadas e de amostras de solo que pode ser gerado é ilimitado. O solo é gerado a partir da totalidade das amostras introduzidas por meio de sólidos 3D. A atribuição à estrutura é realizada através de coordenadas.
O corpo do solo é calculado de acordo com o método iterativo não linear. As tensões e os assentamentos calculados são apresentados em gráficos e tabelas de resultados.
O utilizador tem duas opções para o modelo do edifício. Pode criá-la quando inicia a modelação da estrutura ou ativá-la posteriormente. No modelo do edifício, é possível definir diretamente os pisos e manipulá-los.
Ao manipular os pisos, pode escolher se pretende modificar ou manter os elementos estruturais incluídos através de várias opções.
O RFEM faz parte do trabalho por si. Por exemplo, gera automaticamente secções de resultados, por isso não 'precisa realizar muitos cálculos.
Os resultados podem ser apresentados como habitualmente através do navegador de resultados. Além disso, a caixa de diálogo do módulo apresenta-lhe a informação sobre os pisos individuais. Assim, tem sempre uma boa vista geral.
O programa de cálculo estrutural da Dlubal poupa-lhe muito trabalho. Os parâmetros de entrada relevantes para a norma selecionada são sugeridos pelo programa de acordo com as regras. Além disso, pode introduzir os espectros de resposta manualmente.
Os casos de carga do tipo Análise de espectro de resposta definem a direção na qual os espectros de resposta atuam e quais os valores próprios da estrutura que são relevantes para a análise. Na configuração da análise espectral, pode definir detalhes para as regras de combinação, se aplicável, amortecimento e aceleração periódica nula (ZPA).
Sabia que? Para cada valor próprio relevante e cada direção de excitação são geradas separadamente cargas estáticas equivalentes. Estas cargas são guardadas num caso de carga do tipo Análise de espectro de resposta e o RFEM/RSTAB efetua uma análise estática linear.
Os casos de carga do tipo Análise de espectro de resposta contêm as cargas equivalentes geradas. Primeiro, as respostas modais têm de ser sobrepostas com a regra SRSS ou a regra CQC. Neste caso, pode utilizar os resultados com sinal utilizando a forma própria dominante.
De seguida, os componentes direcionais das ações sísmicas são combinados com a regra SRSS ou com a regra 100%/30%.
Já lhe aconteceu? A otimização estrutural nos programas RFEM e RSTAB é uma conclusão da entrada paramétrica. É um processo paralelo ao cálculo efetivo do modelo com todas as suas definições regulares de cálculo e dimensionamento. O módulo parte do princípio de que o seu modelo ou bloco é criado parametricamente e é controlado na sua totalidade por parâmetros de controlo globais do tipo "otimização". Portanto, esses parâmetros de controlo têm um limite inferior e superior e um incremento para delimitar a faixa de otimização. Se pretende encontrar os valores ideais para os parâmetros de controlo, tem de especificar um critério de otimização (por exemplo, peso mínimo) com a seleção de um método de otimização (por exemplo, otimização por enxame de partículas).
A estimativa de custos e emissões de CO2 já pode ser encontrada nas definições de materiais. Pode ativar as duas opções individualmente em cada definição de material. A estimativa é baseada numa unidade de custo unitário ou emissão unitária para barras, superfícies e sólidos. Neste caso, pode selecionar se pretende especificar as unidades por peso, volume ou área.
Existem dois métodos que pode utilizar para o processo de otimização através dos quais pode encontrar os valores de parâmetros ideais de acordo com um critério de peso ou deformação.
O método mais eficiente e com o menor tempo de cálculo é a otimização quase natural por enxame de partículas (PSO). Já ouviu falar ou li sobre isso? Esta tecnologia de inteligência artificial (IA) tem uma forte analogia com o comportamento de bandos de animais em busca de um local de repouso. Em tais enxames, é possível encontrar muitas pessoas (solução de otimização, por exemplo, peso) que gostam de permanecer em um grupo e seguir o movimento do grupo. Vamos 'assumir que cada elemento individual do enxame necessita de parar num local de repouso ideal (cf. a melhor solução, por exemplo, o peso mais baixo). Esta necessidade aumenta à medida que se aproxima do local de repouso. Assim, o comportamento do enxame também é influenciado pelas propriedades do espaço (cf. diagrama de resultados).
Porquê esta incursão pela biologia? A razão é muito simples, o processo PSO prossegue de forma semelhante no RFEM ou no RSTAB. A execução do cálculo inicia com um resultado de otimização a partir de uma atribuição aleatória dos parâmetros a serem otimizados. Determina repetidamente novos resultados de otimização com valores de parâmetros variados, os quais são baseados na experiência das mutações do modelo realizadas anteriormente. O processo continua até que o número especificado de possíveis mutações do modelo seja alcançado.
Como alternativa a este método, o programa também oferece um método de processamento em lote. Este método tenta verificar todas as possíveis mutações do modelo especificando aleatoriamente os valores para os parâmetros de otimização até ser alcançado um número pré-determinado de possíveis mutações do modelo.
Após calcular uma mutação do modelo, ambas as variantes verificam também os respetivos resultados de dimensionamento ativados dos módulos. Além disso, guardam a variante com o correspondente resultado de otimização e atribuição de valores dos parâmetros de otimização se a utilização for < 1.
Os custos totais e as emissões estimados podem ser determinados a partir das respetivas somas dos materiais individuais. As somas dos materiais são compostas pelas somas parciais baseadas no peso, no volume e na área dos elementos de barra, superfície e sólido.
Ambos os métodos de otimização têm algo em comum. No final do processo, apresentam uma lista de mutações de modelo a partir dos dados armazenados. Esta contém os detalhes do resultado da otimização de controlo e a correspondente atribuição de valores dos parâmetros de otimização. Esta lista está organizada por ordem decrescente. Encontrará a melhor solução assumida no topo. Neste caso, o resultado da otimização com a atribuição de valor determinada é o mais próximo do critério de otimização. Todos os resultados do módulo têm uma utilização <1. Além disso, assim que a análise estiver concluída, o programa ajustará automaticamente a atribuição de valor à solução ideal para os parâmetros de otimização na lista de parâmetros global.
Nos diálogos de materiais encontrará os separadores "Cálculo de custos" e "Estimativa de emissões de CO2". Estes apresentam as somas individuais estimadas de barras, superfícies e sólidos atribuídas individualmente por unidade de peso, volume e área. Além disso, estes separadores mostram os custos e as emissões totais de todos os materiais atribuídos. Isto proporciona-lhe uma boa vista geral do seu projeto.
Assim que ativa o módulo Form-finding nos dados gerais, um efeito de determinação da forma é atribuído aos casos de carga com a categoria de "Pré-esforço" em conjunto com as cargas de determinação da forma do catálogo de cargas de barras, superfícies e sólidos. Trata-se de um caso de carga de pré-esforço. Este transforma-se numa análise de determinação da forma para o modelo completo com todos os elementos de barras, superfícies e sólidos definidos no mesmo. A determinação da forma dos elementos de barra e membrana relevantes no modelo completo pode ser realizada através de cargas de determinação da forma especiais e definições de carga regulares. Estas cargas de determinação da forma descrevem o estado esperado de deformação ou de força após a determinação da forma nos elementos. As cargas regulares descrevem o carregamento externo do sistema completo.
Sabe exatamente como é que o form-finding é realizado? Em primeiro lugar, o processo de determinação da forma dos casos de carga com a categoria de casos de carga "Pré-esforço" desloca a geometria da malha inicial para uma posição de equilíbrio ideal através de ciclos de cálculo iterativos. Para esta tarefa, o programa utiliza o método da Updated Reference Strategy (URS) do Prof. Bletzinger e do Prof. Ramm. Esta tecnologia é caracterizada por formas de equilíbrio que, após o cálculo, cumprem quase exatamente as condições de fronteira de determinação da forma inicialmente especificadas (flecha, força e pré-esforço).
Além da descrição pura das forças ou flechas esperadas nos elementos a serem formados, a abordagem integral do URS também permite uma consideração de forças regulares. No processo global, isso permite, por exemplo, uma descrição do peso próprio ou uma pressão pneumática por meio de cargas de elemento correspondentes.
Todas estas opções dão ao núcleo de cálculo o potencial para calcular formas anticlásticas e sinclásticas que estejam em equilíbrio de forças para geometrias planas ou de rotação simétrica. Para poder implementar individualmente ou conjuntamente os dois tipos de forma realista num ambiente, o cálculo oferece duas opções para descrever os vetores de força de determinação da forma:
Método de tração – descrição dos vetores de força de determinação da forma no espaço para geometrias planas
Método de projeção – descrição dos vetores de força de determinação da forma num plano de projeção com fixação da posição horizontal para geometrias cónicas
O processo de determinação da forma gera um modelo estrutural com forças ativas no "caso de carga de pré-esforço". Este caso de carga mostra o deslocamento a partir da posição de entrada inicial para a geometria determinada nos resultados da deformação. Nos resultados baseados na força ou tensão (esforços internos da barra e da superfície, tensões de volume, pressões do gás etc.), é definido o estado para a manutenção da forma encontrada. Para a análise da geometria da forma, o programa oferece um gráfico de linhas de contorno bidimensional com saída da altura absoluta e um gráfico de inclinação para a visualização da situação de declive.
Agora, vamos ao cálculo e à análise estática do modelo global. Para isso, o programa transfere a geometria encontrada, incluindo as expansões elemento a elemento, para um estado inicial universalmente aplicável. Agora, pode utilizá-la nos casos de carga e nas combinações de carga.
Em comparação com os módulos adicionais RF-STABILITY (RFEM 5) e RSBUCK (RSTAB 8), foram adicionadas as seguintes novas funções ao módulo Estabilidade da estrutura para o RFEM 6/RSTAB 9:
Aktivierung als Eigenschaft eines Lastfalls oder einer Lastkombination
Automatisierte Aktivierung der Stabilitätsberechnung über Kombinationsassistenten für mehrere Lastsituationen in einem Schritt
Inkrementelle Laststeigerung mit benutzerdefinierten Abbruchkriterien
Veränderung der Eigenformnormierung ohne Neuberechnung