A análise da resistência à fadiga baseia-se na verificação através de fatores equivalentes do dano. As gamas de tensões equivalentes do dano ΔσE,2 e ΔτE,2 relacionadas com 2*106 ciclos de tensão têm de ser comparadas com os valores limite da resistência à fadiga ΔσC ou ΔτC para 2*106 ciclos de tensão do detalhe correspondente , tendo em consideração os coeficientes parciais de segurança.
Daí resultam os respetivos requisitos de verificação. Através de casos de dimensionamento separados, é permitida uma análise flexível de barras, conjuntos de barras e ações selecionadas, assim como das secções individuais. Os parâmetros relevantes para o dimensionamento, tais como a B. seleção do conceito de dimensionamento e os coeficientes parciais de segurança, podem ser definidos livremente.
O cálculo não linear é ativado através da seleção do método de verificação para as verificações no estado limite de utilização. As diversas verificações a serem realizadas, bem como os diagramas de tensão-extensão para o betão e o reforço de aço podem ser selecionados individualmente. O processo de iteração pode ser influenciado pelos seguintes parâmetros de controlo: precisão da convergência, número máximo de iterações, disposição das camadas sobre a profundidade da secção e fator de amortecimento.
Os valores limites no estado limite de utilização que não devem ser excedidos podem ser definidos para cada superfície ou grupo de superfícies. Como valores admissíveis o utilizador define a deformação máxima, as tensões máximas ou a máxima largura de fendas. Quando definir a deformação máxima, tem de decidir adicionalmente se pretende utilizar o sistema deformado ou não deformado para a verificação.
RF-CONCRETE Members
O cálculo não linear pode ser ativado para a verificação da capacidade de carga resistente, bem como para o estado limite de utilização. Além disso, o utilizador pode controlar individualmente como é aplicada a resistência à tração do betão ou o reforço da tração entre as fendas. O processo de iteração pode ser influenciado pelos seguintes parâmetros de controlo: precisão da convergência, número máximo de iterações e fator de amortecimento.
Estão disponíveis os seguintes anexos nacionais (AN) para o dimensionamento de acordo com o Eurocódigo 3:
DIN EN 1993-1-5/NA:2010-12 (Alemanha)
SFS EN 1993-1-5/NA:2006 (Finlândia)
NBN EN 1993-1-5/NA:2011-03 (Bélgica)
UNI EN 1993-1-5/NA:2011-02 (Itália)
NEN EN 1993-1-5/NA:2011-04 (Países Baixos)
NS EN 1993-1-5/NA:2009-06 (Noruega)
CSN EN 1993-1-5/NA:2008-07 (República Checa)
CYS EN 1993-1-5/NA:2009-03 (Chipre)
Além disso, é possível criar anexos nacionais definidos pelo utilizador com valores próprios.
Importação de todas as secções relevantes do RSTAB/ RFEM selecionando o número de barras e de painéis de encurvadura com determinação das tensões de fronteira determinantes
Resumo das tensões em casos de carga com determinação do carregamento determinante
Materiais separados podem ser definidos para reforço e laje
Importação dos reforços a partir da biblioteca abrangente (placa de laje e barra de aço com bolbo, ângulo em T, U e reforço trapezoidal)
Determinação da largura efetiva de acordo com EN 1993-1-5 (tabela 4.1 ou 4.2) ou DIN 18800 parte 3 eq. (4)
Cálculo opcional das tensões da encurvadura local crítica através das formas analíticas dos anexos A.1, A.2, A.3 do EC 3 ou através do cálculo do MEF
Dimensionamento (tensão, deformação, encurvadura por torção) dos reforços longitudinais e transversais
Opção para considerar os efeitos de encurvadura de acordo com DIN 18800, parte 3, eq. (13)
Representação foto-realística (representação 3D) do painel de encurvadura incluindo os reforços, as condições de tensão e os modos de encurvadura com animação
Documentação de todos os dados de entrada e saída no relatório de impressão preparado para engenheiros de obra
Após o dimensionamento, os resultados são representados em tabelas claras e bem organizadas no módulo. Todos os valores intermédios (por exemplo, esforços internos determinantes, fatores de ajustamento, etc.) podem ser visualizados, tornando assim as verificações mais transparentes. Os resultados são ordenados por casos de carga, secções, conjuntos de barras e barras.
Se a verificação não for cumprida, as secções afetadas podem ser modificadas num processo de otimização. As secções otimizadas podem de seguida ser transferidas para o RFEM/RSTAB para recalcular a estrutura.
As relações de cálculo são representadas em diferentes cores no modelo RFEM/RSTAB, permitindo assim uma deteção rápida das secções que estão em estado crítico ou sobredimensionadas. A avaliação específica é também garantida através da representação dos diagramas de resultados na barra ou no conjunto de barras.
Além dos dados de entrada e dos resultados em tabelas, inclusive os detalhes do dimensionamento, o relatório de impressão permite a integração de gráficos referentes ao modelo. Fica garantida assim uma documentação ainda mais expressiva. O conteúdo do relatório e a extensão dos dados de saída podem ser selecionados especificamente para as verificações individuais.
Após a abertura do módulo, são definidas as barras, os conjuntos de barras, os casos de carga (combinações de cargas/combinações de resultados) a serem dimensionados à fadiga.
Os materiais do RFEM/RSTAB estão predefinidos, no entanto, podem ser ajustados no RF-/STEEL Fatigue Members. Na biblioteca estão armazenadas as propriedades do material da respetiva norma.
Para o dimensionamento, é necessário definir os fatores equivalentes do dano, assim como as categorias de detalhe nos pontos de tensão disponíveis que o utilizador pretende que sejam considerados no cálculo.
Determinação de armadura longitudinal, de corte e de torção
Representação de armadura mínima e de compressão
Determinação da profundidade do eixo neutro, extensão do betão e aço
Dimensionamento das secções das barras afetadas pela flexão em dois eixos
Dimensionamento de barras de secção variável
Determinação da deformação nas secções fendilhadas (estado II), por exemplo, de acordo com EN 1992-1-1, 7.4.3
Consideração de reforço de tração
Consideração de fluência e retração
Discriminação das razões pelas quais o dimensionamento falhou
Detalhes de dimensionamento para todas as posições de dimensionamento para um melhor rastreamento da determinação da armadura
Opções para otimizar as secções
Visualização da secção de betão com armadura em representação 3D
Saída completa da lista de aços
Dimensionamento da proteção contra o fogo de acordo com o método simplificado (método da área) em concordância com EN 1992-1-2 para secções circulares e retangulares
Extensão opcional do módulo adicional RF-CONCRETE Members através de um cálculo não linear dos pórticos para o estado limite último e para o estado limite de utilização. Com esta extensão é possível o dimensionamento de componentes estruturais com risco de instabilidade através de um cálculo não linear assim como realizar a análise de deformação não linear de pórticos 3D. Mais informação pode ser obtida na descrição do produto RF-CONCRETE NL.
A análise das deformações não lineares é realizada através de um processo iterativo, onde a resistência nas secções fendilhadas e não fendilhadas é considerada. Para a modelação não linear do betão armado, tem de definir as propriedades do material que variam ao longo da espessura da superfície. Por isso, para determinar a altura da secção, o elemento finito é dividido num determinado número de camadas de betão e aço.
A resistência do aço média utilizada no cálculo é baseada na 'norma do modelo probabilístico' publicado pelo comité técnico JCSS. Cabe ao utilizador decidir se é aplicado um reforço de aço que é aumentado até a resistência à tração última ser alcançada (gráfico ascendente no intervalo plástico). Relativamente às propriedades dos materiais do betão, o utilizador pode controlar o diagrama de tensão-extensão para a resistência à compressão e à tração. Quando determina a resistência do betão à compressão, pode optar entre um diagrama de tensão-deformação parabólico e parabólico retangular. Do lado do betão tracionado, é possível desativar a resistência à tração, bem como aplicar um diagrama linear-elástico, um diagrama de acordo com CEB-FIB norma do modelo 90:1993 e uma resistência à tração residual do betão para ter em consideração o reforço da tração entre as fendas.
Além disso, o utilizador pode escolher quais os valores de resultados que pretende receber quando o cálculo não linear do estado limite último estiver completo:
Deformações (global, local em relação ao sistema deformado/não deformado)
Largura de fendas, profundidade e espaçamento para o lado superior e inferior, nas direções principais I e II respetivamente
Tensões do betão (tensão e deformação na direção principal I e II) e da armadura (deformação, área, perfil, cobertura e direção em cada direção da armadura)
RF-CONCRETE Members:
A análise de deformações não linear dos pórticos é realizada através de um processo iterativo, onde as resistências nas secções fendilhadas e não fendilhadas são consideradas. As propriedades do material utilizadas num cálculo não linear para o betão e o reforço de aço podem ser selecionadas dependendo do estado limite. A contribuição da resistência à tração do betão entre as fendas (tração-reforço) pode ser aplicada quer pelo diagrama do aço da armadura tensão-extensão alterado ou pela utilização da resistência à tração residual do betão.
As verificações são realizadas passo a passo através do cálculo do valor próprio dos valores da encurvadura ideal para os estados de tensão individuais, bem como do valor da encurvadura para o efeito simultâneo de todos os componentes de tensão.
A realização da verificação de encurvadura é baseada no método das tensões reduzidas, comparando as tensões atuantes com uma condição de tensão limite reduzida a partir da condição de cedência de von Mises para cada painel de encurvadura. A base para a verificação é uma única relação de esbelteza global determinada com base em todo o campo de entrada das tensões. Por isso, é omitida a verificação de um carregamento simples e a posterior união através do critério de interação.
Para determinar o comportamento da encurvadura da laje, o qual é similar ao comportamento da encurvadura de barra, o RF-/PLATE-BUCKLING calcula os valores próprios dos valores do painel de encurvadura ideal com as extremidades longitudinais assumidas como livres. Depois, a relação da esbelteza e os fatores de redução de acordo com EN 1993-1-5, cap. 4 ou Anexo B ou DIN 18800, parte 3, Tabela 1. O dimensionamento é então realizado de acordo com EN 1993-1-5, Capítulo 10 ou DIN 18800, parte 3, eq. (9), (10) ou (14).
O painel de encurvadura é discretizado num quadrilátero finito ou, se necessário, em elementos triangulares. Cada nó do elemento tem seis graus de liberdade.
O componente de flexão de um elemento triangular é baseado no elemento LYNN-DHILLON (2nd Conf. Matrix Meth. JAPAN – USA, Tokyo) de acordo com a teoria de flexão descrita por Mindlin. No entanto, o componente da membrana é baseado no elemento BERGAN-FELIPPA. Os elementos quadriláteros consistem em quatro elementos triangulares e o nó interior é eliminado.
Primeiro são definidos os dados do material, as dimensões do painel e as condições de fronteira (articulado, encastrado, sem apoio, articulado elástico). Para isso, estão disponíveis as opções de transferência para importar os dados do RFEM/RSTAB. De seguida, as tensões de fronteira podem ser definidas para cada caso de carga manualmente ou importadas do RFEM/RSTAB.
Os reforços são modelados como elementos de superfície espaciais efetivos que estão unidos excentricamente à laje. Portanto, não é necessário ter em atenção as excentricidades dos reforços através da largura efetiva. A resistência à flexão, corte, extensão e a resistência de St. Venant, bem como a resistência de Bredt para reforços fechados, são determinadas automaticamente através da utilização do modelo real 3D.
Os resultados são exibidos com referência a EN 1993-1-5 ou DIN 18800. Além disso, o RF-/PLATE-BUCKLING apresenta os resultados dos cálculos separadamente para a ação de apenas um carregamento e extremidade, bem como para o efeito simultâneo dos carregamentos em todas as extremidades.
No caso de diversos casos de carga, o RF-/PLATE-BUCKLING exibe os casos de carga determinantes separadamente. Assim, o tempo de comparação gasto pelos dados de cálculo não é necessário.
Na tabela 2.5, os fatores da carga de encurvadura crítica são exibidos para todos os casos de carga e respetivos modos de encurvadura.
Todos os modos de encurvadura, bem como o carregamento do painel de encurvadura podem ser visualizados na janela gráfica. Isto serve para um controlo mais rápido sobre os modos de encurvadura e as cargas. Através das opções de visualização adicionais, é possível uma boa representação do comportamento de encurvadura de lajes rígidas.
Todas as tabelas podem ser exportadas para o MS Excel ou para um ficheiro CSV.
Posteriormente ao dimensionamento, o RF-CONCRETE regista a armadura necessária e os resultados da verificação ao estado limite de utilização em tabelas organizadas. Além disso, todos os valores intermédios são apresentados de forma clara.
Os resultados do RF-CONCRETE Members podem ser exibidos como diagramas de resultados sobre a respetiva barra. Os conceitos de armadura para a armadura longitudinal e transversal, incluindo os esboços, são documentados apropriadamente. É possível editar a armadura proposta e ajustar, por exemplo, o número de varões de armadura e a ancoragem. As alterações serão atualizadas de forma automática. A secção de betão com armadura pode ser representada e visualizada em 3D. Desta maneira, obtém-se uma possibilidade de documentação otimizada para a criação de planos de armadura inclusive listas de aços.
Os resultados do RF-CONCRETE Surfaces podem ser apresentados graficamente como isolinhas, isosuperfícies ou valores numéricos. Os resultados da janela para a armadura longitudinal podem ser classificados pela armadura necessária, armadura adicional necessária, armadura base existente ou armadura adicional existente, bem como pela armadura total existente. As isolinhas para a armadura longitudinal podem ser exportadas como um ficheiro DXF e reutilizadas nos programas CAD, onde formam a base para os desenhos da armadura.
Para facilitar a entrada de dados, as superfícies, barras, conjuntos de barras, materiais, espessura da superfície e as secções definidas no RFEM estão já predefinidas. Em muitos pontos do programa, pode ser utilizada a função [Selecionar] para a seleção gráfica dos elementos. Além disso, o utilizador tem acesso à biblioteca global de materiais e à biblioteca de secções. Os casos de carga, os grupos de carga e as combinações de carga podem ser combinados em diferentes casos de dimensionamento, dependendo dos objetivos. Finalmente, introduz todas as definições da armadura geométricas e específicas da norma para o dimensionamento do betão armado numa janela segmentada. A entrada de dados geométricos é diferente nos dois módulos RF-CONCRETE.
No módulo adicional RF-CONCRETE Members , por exemplo, isso inclui, por exemplo, especificações para a redução dos varões de armadura, número de camadas, capacidade de corte de estribos e tipo de ancoragem. Quando realiza a verificação da proteção contra o fogo para as barras de betão armado, tem de definir a classe de resistência ao fogo, as propriedades do material especificas do fogo, bem como os lados das secções expostos ao fogo.
No módulo adicional RF-CONCRETE Surfaces , é necessário especificar, por exemplo, o recobrimento de betão, a direção da armadura, a armadura mínima e máxima, a armadura básica a ser aplicada ou a armadura longitudinal existente, bem como como diâmetro do varão.
As superfícies ou as barras podem ser resumidas em "grupos de armaduras" especiais, cada um definido por diferentes parâmetros de dimensionamento. Desta forma, é possível, por exemplo, calcular dimensionamentos alternativos de forma rápida utilizando condições de fronteira ou secções alteradas.
Integração total no RFEM/RSTAB incluindo a importação de toda a informação relevante e os esforços internos
Determinação das gamas de tensões para os casos de cargas, as combinações de cargas ou as combinações de resultados disponíveis
Atribuição livre das categorias de detalhe nos pontos de tensão disponíveis da secção
Especificação definida pelo utilizador dos fatores equivalentes do dano
Dimensionamento de barras e conjuntos de barras de acordo com EN 1993-1-9
Otimização de secções com a opção de transferência de dados para o RFEM/RSTAB
Documentação de resultados detalhada com referências às equações de verificação utilizadas
Várias opções para filtrar e ordenar resultados, incluindo resultados ordenados por barras, secções, posições x ou por casos de cargas, combinações de cargas e combinações de resultados
Visualização de critérios de verificação no modelo RFEM/RSTAB