A configuração de estado limite de utilização permite ajustar vários parâmetros de dimensionamento das secções. A condição da secção aplicada para a verificação da deformação e largura da fenda pode ser controlada aqui.
As seguintes configurações podem ser ativadas:
Estado fendilhado calculado a partir da carga associada
Estado fendilhado determinado como envolvente de todas as situações de cálculo SLS
Sabia que? Em contraste com outros modelos de materiais, o diagrama de tensão-deformação para este modelo de material não é antimétrico à origem. Pode utilizar este modelo de material para simular o comportamento de betão reforçado com fibras de aço, por exemplo. Mais informação sobre a modelação de betão reforçado com fibras de aço pode ser encontrada no artigo técnico Propriedades de material do betão reforçado com fibras de aço.
Neste modelo de material, a rigidez isotrópica é reduzida com um parâmetro de dano escalar. O parâmetro de dano é determinado a partir da curva de tensão definida no diagrama. A direção das tensões principais não é tida em consideração, pelo contrário, os danos ocorrem na direção da deformação equivalente, que também cobre a terceira direção perpendicular ao plano. A área de tração e compressão do tensor de tensão é tratada separadamente. Neste caso, são aplicados diferentes parâmetros de dano.
O "Tamanho do elemento de referência" controla como a deformação na área da fenda é escalada em relação ao comprimento do elemento. Com o valor predefinido zero, não é realizado o dimensionamento. Assim, o comportamento de material do betão reforçado com fibras de aço é modelado de forma realista.
O utilizador determina a deformação para barras e superfícies tendo em consideração a secção de betão armado fendilhada (estado II) ou não fendilhada (estado I). Ao determinar a rigidez, pode considerar o reforço à tração entre as fendas, designado de 'rigidez à tração' de acordo com a norma de dimensionamento utilizada.
O seu dimensionamento foi bem-sucedido? Depois, é só recostar e descontrair. Também aqui pode tirar proveito das inúmeras funções do RFEM. O programa dá-lhe as tensões máximas das superfícies de alvenaria, através das quais pode apresentar os resultados em detalhe em cada ponto da malha de EF.
Além disso, é possível inserir secções para realizar uma avaliação detalhada das áreas individuais. Utilize a representação das áreas de cedência para estimar as fendas na alvenaria.
Cálculo de deformações de superfícies de betão armado não fendilhadas/fendilhadas (estado II) através da aplicação dos métodos de aproximação das normas de dimensionamento (por exemplo, análises de deformação de acordo com 7.4.3 EN 1992-1-1)
Reforço do betão à tração aplicado entre fendas
Opções para considerar fluência e retração
Saída de resultados gráfica integrada no RFEM, por exemplo, utilização do valor limite, deformação ou flecha
Apresentação clara da saída de resultados numérica na caixa de diálogo de detalhes
Integração completa da saída de dados no relatório de impressão do RFEM
Procura um cálculo de deformações? Consulte a Configuração do estado limite de utilização, onde pode ser ativado. Na caixa de diálogo acima, também é possível controlar a consideração dos efeitos de longa duração (fluência e retração) e a resistência à tração entre as fendas. O coeficiente de fluência e a deformação de retração são calculados com base nos parâmetros de entrada especificados ou defini-los individualmente.
Além disso, o utilizador pode especificar o valor das deformações limite para cada elemento estrutural. O valor limite admissível é definido pela deformação máxima. Além disso, tem de decidir adicionalmente se pretende utilizar o sistema deformado ou não deformado para a verificação.
As normas já especificam os métodos de aproximação (por exemplo, cálculo da deformação de acordo com EN 1992-1-1, 7.4.3 ou ACI 318-19) necessários para o cálculo da deformação. Neste caso, as chamadas rigidezes efetivas são calculadas nos elementos finitos de acordo com o estado limite do betão fendilhado/não fendilhado existente. Estas resistências efetivas podem depois ser utilizadas para determinar as deformações através de outro cálculo MEF.
Considere uma secção de betão armado para o cálculo das rigidezes efetivas dos elementos finitos. Baseado nos esforços internos determinados para o estado limite de utilização no RFEM, classifique a secção de betão armado como "fendilhada" ou "não fendilhada". Tem em consideração a influência do betão entre as fendas? Neste caso, isso é realizado através de um coeficiente de distribuição (por exemplo, de acordo com EN 1992-1-1, equação 7.19, ou ACI 318-19). O comportamento do material para o betão é aplicado de forma linear elástica na área de compressão e tração até ser atingida a resistência à tração do betão. Este procedimento é suficientemente preciso para o estado limite de utilização.
Quando determina a resistência efetiva, pode ter em consideração a fluência e a retração ao "nível da secção". Não necessita de considerar a influência da retração e da fluência em sistemas estaticamente indeterminados com este método de aproximação (por exemplo, as forças de tração da deformação da retração no caso dos sistemas restringidos em todos os lados não são determinadas, mas têm de ser consideradas separadamente). Em resumo, o cálculo das deformações é realizado em dois passos:
Cálculo da resistência efetiva da secção de betão armado, assumindo as condições linear elásticas
Cálculo da deformação, utilizando a resistência efetiva com o MEF
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.
Antes de iniciar o cálculo, deve ser assegurado que os dados de entrada estão completos e corretos através de um controlo realizado pelo programa. De seguida, o CONCRETE procura os resultados dos casos de carga, grupos de carga e combinações de carga relevantes para o dimensionamento. Se estes não forem encontrados, então o RSTAB inicia o cálculo para determinar as forças internas necessárias.
Tendo em conta a norma de dimensionamento selecionada, o CONCRETE calcula as áreas de armadura longitudinais e de corte necessárias, assim como os respetivos resultados intermédios. Se a armadura longitudinal determinada pela verificação do estado limite último não for suficiente para a verificação da abertura de fendas máxima, então é possível aumentar a armadura automaticamente através do programa até ser atingido o valor limite.
A verificação de componentes estruturais com risco de estabilidade pode ser realizada por um cálculo não linear. Para tal, estão à disposição diferentes abordagens para as respetivas normas.
O dimensionamento da resistência ao fogo é realizado de acordo com o método de cálculo simplificado segundo EN 1992-1-2, 4.2. Para tal, é utilizado o método de zonas descrito no anexo B2. Além disso, no dimensionamento da resistência ao fogo, podem ser consideradas as tensões térmicas na direção longitudinal e a curvatura térmica que se forma adicionalmente das ações de fogo assimétricas.
Para o cálculo de deformações segundo os métodos de aproximação definidos nas normas (por exemplo, cálculo de deformações de acordo com 7.4.3, EN 1992-1-1), é calculada a resistência efetiva nos elementos finitos correspondente ao estado limite do betão fendilhado/não fendilhado existente. De seguida, essa resistência é utilizada para determinar a deformação da superfície através do repetido cálculo do MEF.
O RF-CONCRETE Deflect tem em consideração a secção de betão armado para calcular a resistência efetiva dos elementos finitos. Baseado nos esforços internos determinados para o estado limite de utilização no RFEM, o programa classifica a secção de betão armado como 'fendilhada' ou 'não fendilhada'. Se a contribuição do betão entre as fendas também é tida em consideração, é considerado um coeficiente de distribuição (por exemplo, z de acordo com a equação 7.19, EN 1992-1-1). O comportamento do material para o betão é aplicado de forma linear-elástica na área de compressão e tração até ser atingida a resistência à tração do betão, a qual é suficientemente precisa para o estado limite de utilização.
A fluência e a retração são consideradas quando é determinada a resistência efetiva no "nível da secção". A influência da fluência e da retração para sistemas estaticamente indeterminados não é tida em consideração por este método de aproximação (por exemplo, as forças de tração da extensão da retração no caso dos sistemas limitados em todos os lados não são determinadas, mas devem ser consideradas separadamente). Em resumo, o RF-CONCRETE Deflect calcula as deformações em dois passos:
Cálculo da resistência efetiva da secção de betão armado, assumindo as condições linear-elásticas
Cálculo da deformação utilizando a resistência efetiva com o MEF
Com a extensão EC2 for RSTAB é possível efetuar o dimensionamento em betão armado segundo a EN 1992-1-1:2004 (Eurocódigo 2) assim como o anexo nacional português e outros:
DIN EN 1992-1-1/NA/A1:2015-12 (Alemanha)
ÖNORM B 1992-1-1:2018-01 (Áustria)
NBN EN 1992-1-1 ANB:2010 para dimensionamento a temperatura normal, EN 1992-1-2 ANB:2010 para verificação de resistência ao fogo (Bélgica)
BDS EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Bulgária)
EN 1992-1-1 DK NA:2013 (Dinamarca)
NF EN 1992-1-1/NA:2016-03 (França)
SFS EN 1992-1-1/NA:2007-10 (Finlândia)
UNI EN 1992-1-1/NA:2007-07 (Itália)
LVS EN 1992-1-1:2005/NA:2014 (Letónia)
LST EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Lituânia)
MS EN 1992-1-1:2010 (Malásia)
NEN-EN 1992-1-1+C2:2011/NB:2016 (Países Baixos)
NS EN 1992-1 -1:2004-NA:2008 (Noruega)
PN EN 1992-1-1/NA:2010 (Polónia)
NP EN 1992-1-1/NA:2010-02 (Portugal)
SR EN 1992-1-1:2004/NA:2008 (Roménia)
SS EN 1992-1-1/NA:2008 (Suécia)
SS EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Singapura)
STN EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Eslováquia)
SIST EN 1992-1-1:2005/A101:2006 (Eslovénia)
UNE EN 1992-1-1/NA:2013 (Espanha)
CSN EN 1992-1-1/NA:2016-05 (República Checa)
BS EN 1992-1-1:2004/NA:2005 (Reino Unido)
CPM 1992-1-1:2009 (Bielorrússia)
CYS EN 1992-1-1:2004/NA:2009 (Chipre)
Além dos anexos nacionais acima mencionados, podem também ser criados anexos personalizados, com valores limite e parâmetros definidos pelo utilizador.
Predefinições opcionais para o coeficiente de segurança parcial e de redução, limitação da zona de compressão, propriedades do material e recobrimento de betão
Determinação de armadura longitudinal, de corte e de torção
Dimensionamento de barras de secção variável
Otimização de secções
Representação de armadura mínima e de compressão
Determinação de uma proposta de armadura pode ser alterada
Verificação da limitação da abertura de fendas com aumento opcional da armadura necessária para cumprimento dos valores limite definidos da verificação da abertura de fendas
Cálculo não-linear com consideração da secção fendilhada (para DIN 1045-1:2001, DIN 1045-1:2008, DIN V EN 1992-1-1:1992-06 e EN 1992-1-1:2004)
Consideração de reforço de tração
Consideração de fluência e retração
Deformação em secções fendilhadas (estado II)
Representação gráfica de todos os diagramas de resultados
Verificação da proteção contra incêndio de acordo com o método simplificado (método de zonas) segundo EN 1992-1-2 para secções retangulares e circulares. Assim, também é possível a verificação da resistência ao fogo de consolas.
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. A par da tabela, as tensões e deformações são representadas graficamente na secção transversal.
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.
As verificações da limitação da largura de fendas são efetuados com a armadura selecionada para os esforços internos determinantes do estado limite de utilização. A saída de resultados inclui tensões do aço, armadura mínima, diâmetro limite, espaçamentos de armadura máximos, espaçamento de fendas máximo assim como largura de fendas.
Como resultado do cálculo não linear, obtém-se o estado limite último da secção transversal com a armadura definida (determinação elástico-linear) assim como os deslocamentos dos elementos com consideração das rigidezes em estado fendilhado.
Depois de iniciar o programa, é definido segundo qual norma é realizado o dimensionamento. Os estados limite último e de utilização podem ser verificados através de teoria linear ou não linear. Casos de carga, combinações de carga ou combinações de resultados são depois atribuídos a diferentes tipos de cálculo. Nas seguintes tabelas de entrada são definidos os materiais e secções. Além disso, pode atribuir parâmetros à fluência e à retração. O módulo de fluência e o coeficiente de retração são dados em conformidade com a idade do betão.
A geometria de apoio é determinada por dados de projeto relevantes, como largura e tipo de apoio (apoio direto, final, monolítico ou intermédio), redistribuição de momentos assim como redução de força de corte e de momentos. CONCRETE reconhece os tipos de apoio do modelo RSTAB.
Em conclusão, aparece uma tabela composta por diversos separadores, na qual são introduzidos os dados de armadura específicos, como diâmetro, recobrimento de betão, dispensas de armadura, número de camadas, cortes de cantoneiras e tipos de ancoragem. Ao realizar a verificação da proteção contra incêndio, são definidas a classe de resistência ao fogo, os parâmetros do material relativos ao fogo assim com o lado da secção exposto ao fogo. Barras e conjuntos de barras podem ser agrupados em 'grupos de armaduras' especiais, cada um com diferentes parâmetros de dimensionamento.
Para a verificação da abertura de fendas pode ser definido o valor limite da abertura de fendas máxima. A geometria de secções variáveis pode ser determinada adicionalmente para a armadura.
Quando determina as forças internas, pode escolher entre o método de cálculo 1 (não fendilhado sobre todo o comprimento da viga) e o método de cálculo 2 (formação de fendas sobre os pilares interiores).
Em ambos os casos, é possível considerar uma largura efetiva constante da laje de betão ao longo de todo o vão de acordo com a ENV 1994-1-1, 4.2.2.1 (1) e uma redistribuição dos momentos. O dimensionamento de cavilhas só é possível com um cálculo elástico dos esforços internos através do núcleo de cálculo do RSTAB (não é necessária uma licença do RSTAB).
Durante o cálculo, os valores efetivos da secção são determinados de forma totalmente automática nos respetivos intervalos de tempo, com consideração de fluência e retração. Os sistemas estruturais são criados como sistema de barras na interface de utilizador do RSTAB, inclusive as condições de fronteira e as cargas. Desta maneira, é garantido um cálculo fiável dos esforços internos com as propriedades da secção efetiva.
Os resultados são apresentados em tabelas claras, bem organizadas e ordenadas de acordo com as verificações necessárias, permitindo assim uma fácil orientação e verificação.
Verificação do estado limite último:
Resistência à flexão e aos esforços de corte com interação
Cavilhas parciais de elementos de ligação dúcteis e não dúcteis
Determinação dos ligadores de corte necessários e da sua distribuição
Cálculo da tensão longitudinal de corte
Verificação da ligação com cavilhas e do diâmetro das cavilhas
Saída das reações de apoio determinantes para as fases de construção e final, inclusive cargas da fase de construção
Verificação da encurvadura por flexão-torção (para vigas contínuas e consolas)
Controlo das classes de secções, assim como das propriedades de secções elásticas e plásticas
Verificação do estado limite de utilização:
Verificação da flecha
Determinação de deformações e pré-deformações com as propriedades de secções ideais de fluência e retração
Comportamento de vibração (análise de vibrações próprias)
Controlo da largura das fendas
Determinação das forças de apoio
Todos os dados do programa são documentados num relatório de impressão claro e bem organizado, com várias opções gráficas para completar. O relatório é atualizado automaticamente no caso de haver alterações. O COMPOSITE-BEAM é um programa autónomo que funciona sem a licença para o RSTAB.
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.
Vigas de um vão e vigas contínuas com definição de condições de fronteira
Determinação automática de secções efetivas
Introdução livre de suportes adicionais para fase de construção
Definição livre de cargas concentradas, lineares e linearmente variáveis na forma de cargas fixas e cargas variáveis com especificação da idade do betão na altura do carregamento
Cargas de construção que podem ser definidas livremente, assim como cargas de construção móveis
Combinação de cargas automática
Cálculo de propriedades de secção de acordo com o método 1 ou 2
Cálculo de esforços internos elásticos com o RSTAB
Redistribuição de momentos
Dimensionamento para resistência a flexão e corte com interação
Determinação dos ligadores de corte necessários e da sua distribuição
Cálculo da tensão longitudinal de corte
Saída das reações de apoio determinantes para as fases de construção e final, inclusive cargas da fase de construção
A análise de deformação com o RF-CONCRETE Deflect pode ser ativada no módulo adicional RF-CONCRETE Surfaces nas definições para a verificação analítica do estado limite de utilização, A consideração de efeitos de longa duração (fluência e retração) e a resistência à tração entre as fendas do betão também podem ser controladas na caixa de diálogo mencionada acima. O coeficiente de fluência e a deformação de retração são calculados com base nos parâmetros de entrada especificados ou definidos individualmente.
O valor das deformações limite a ser observado pode ser definido individualmente para cada superfície ou para todo o grupo de superfícies. O valor limite admissível é definido pela deformação máxima. Além disso, tem de decidir adicionalmente se pretende utilizar o sistema deformado ou não deformado para a verificação.
Análise de deformações de superfícies de betão armado não fendilhadas/fendilhadas (estado II) através da aplicação do método de aproximação (por exemplo, cálculo de deformações de acordo com EN 1992-1-1, Cl. 7.4.3)
Reforço do betão à tração aplicado entre fendas
Opções para considerar fluência e retração
Saída de resultados gráfica integrada no RFEM, por exemplo, deformação e flecha da laje plana
Saída de resultados numéricos claramente organizados em tabelas e com a opção de serem representados graficamente na estrutura
Integração completa da saída de dados no relatório de impressão do RFEM
Cálculo iterativo, não linear das deformações para pórticos e estruturas planas constituídas por betão armado, determinando o respetivo elemento de reforço considerando as cargas definidas
Cálculo da deformação das superfícies de betão armado fendilhadas (estado II)
Verificação de estabilidade não linear geral das barras de compressão em betão armado, por exemplo, de acordo com 5.8.6 EN 1992-1-1
Reforço do betão à tração aplicado entre fendas
Inúmeros anexos nacionais são fornecidos para o cálculo de acordo com EN 1992-1-1:2004 + A1:2014 (EC 2) (ver também EC2 for RFEM)
Opção para considerar influências a longo prazo, tais como a fluência e a retração
Cálculo não linear das tensões no reforço de aço e no betão
Cálculo não linear da largura de fendas
Flexibilidade devido às opções de configuração detalhadas para as bases do cálculo e a extensão do cálculo
Saída de resultados gráfica integrada no RFEM, por exemplo, deformação e flecha da laje plana
Saída de resultados numéricos claramente organizados em tabelas e com a opção de serem representados graficamente na estrutura
Integração completa da saída de dados no relatório de impressão do RFEM
Após o dimensionamento, os resultados do cálculo não linear são listados em tabelas de resultados organizadas de forma clara. Além disso, o módulo apresenta todos os valores intermédios. A representação gráfica da relação dos dimensionamentos, deformações, tensões do betão e do reforço de aço, largura de fendas, profundidade de fendas e espaçamento de fendas no RFEM permitem identificar de forma rápida as secções críticas ou fendilhadas.
As mensagens de erro ou as observações relativas ao cálculo ajudam o utilizador a encontrar os problemas de dimensionamento. Como os resultados de dimensionamento são exibidos por superfície ou por ponto incluindo todos os resultados intermédios, pode reevocar todos os detalhes do cálculo.
Ao exportar as tabelas de entrada e de saída para o MS Excel, os dados do modelo tornam-se disponíveis para posterior utilização noutros programas. Devido à integração completa dos dados de saída no relatório de impressão do RFEM, está assegurada uma análise estrutural documentada para efeitos de verificação.
Para o dimensionamento, estão à disposição na biblioteca de materiais vários tipos de betão e aços de armadura suíços. Existe também a possibilidade de especificar mais materiais definidos pelo utilizador para o dimensionamento de acordo com a SIA 262. No programa, as verificações são efetuadas no estado limite último.
A verificação da abertura de fendas pode ser efetuada pela verificação de σs,adm, através do espaçamento de barras sL através do cálculo direto da largura das fendas segundo a documentação D0182. O valor limite σs,adm é determinado internamente pelo programa, em dependência do tipo de betão selecionado de acordo com a equação 10.13, documentação D0182, com um limite superior definido pelo valor de cálculo fsd.