Singularidades no dimensionamento de superfícies de betão armado
Figura 01 - Representação exemplar de singularidade e contramedida
Figura 02 - Ativação de esforços internos médios no RF-CONCRETE Surfaces
Figura 03 - Método de dimensionamento no RF-CONCRETE Surfaces
Figura 04 - Converter carga nodal em carga de superfície
Artigo técnico
As singularidades ocorrem em áreas limitadas devido à concentração dos valores resultantes dependentes de tensão. Elas são condicionadas pela metodologia do MEF. Analisando de um ponto de vista teórico, a rigidez e/ou a solicitação concentram-se em tamanho infinito numa área infinitamente pequena.
Na realidade, as singularidades ou as concentrações de tensão resultantes não ocorrem na medida em que ocorrem no modelo. Basicamente, não é razoável avaliar os resultados na área de localizações de singularidade. No entanto, é bastante razoável analisar e questionar localizações de singularidade porque localizações de singularidade podem indicar problemas no modelo real. Um exemplo prático no dimensionamento de concreto seria, por exemplo, questionar um risco de perfuração na área de localizações de singularidade.
No dimensionamento de betão no RFEM e no RF-CONCRETE, as singularidades resultam frequentemente em situações não dimensionáveis.
Onde podem ocorrer as singularidades?
- Suportes em forma de ponta ou introdução de carga
- Cantos reentrantes ou cantos das aberturas
- Saltos de rigidez (salto na espessura da chapa, por exemplo)
- início e fim de nervuras
- Início e fim de linha de apoios ou paredes
Detecção de singularidades
Na FEA, as localizações de singularidade podem ser identificadas refinando a malha em uma localização correspondente no modelo por meio de um refinamento de malha de EF. Se o valor do resultado dependente da tensão aumenta na área considerada, mas a área em que atua diminui, é muito provável que seja uma localização de singularidade.
Neutralizar singularidades
No RFEM e no dimensionamento de betão armado com o RF-CONCRETE, pode contrariar as singularidades e as situações não dimensionáveis associadas de diferentes formas.
Região suave
No RFEM, existem regiões de suavização que podem ser utilizadas para suavizar os picos de resultados ou defini-los para zero. A região suave pode ser aberta em "Resultados" na barra de menus. No caso de uma suavização, a área subjacente deve ser definida em termos de engenharia. Para a opção "Definir forças internas para zero", pode, por exemplo, utilizar a secção de uma coluna ligada como um intervalo (ver Figura 01).
Superfície integrada
Como alternativa à área lisa com dimensões da secção transversal da coluna, pode modelar superfícies e integrá-las na superfície existente. Estas superfícies são então excluídas no dimensionamento nas superfícies RF-CONCRETE (ver Figura 01).
Figura 01 - Representação exemplar de singularidade e contramedida
A utilização de forças internas suavizadas ou nulas deve ser ativada nas superfícies de RF CONCRETE nas opções de detalhe (ver Figura 02).
Figura 02 - Ativação de esforços internos médios no RF-CONCRETE Surfaces
Ambos os métodos (área lisa e superfície integrada) podem ser utilizados tanto para colunas como para cantos reentrantes. Em geral, regiões suaves são suficientes. No entanto, as regiões lisas não têm o efeito desejado para o cálculo não linear porque as forças internas podem ser reorganizadas durante o cálculo e podem ocorrer novos efeitos de singularidade.
Método de dimensionamento para anilhas
Em um projeto de laje, singularidades podem ocorrer devido a altas forças axiais, por exemplo, devido ao apoio seletivo. Além disso, o método de dimensionamento pode ter uma influência crescente sobre efeitos de singularidade ou situações não dimensionáveis. Para lajes, recomenda-se desativar a otimização das forças internas de dimensionamento nas superfícies RF-CONCRETE (ver Figura 03).
Figura 03 - Método de dimensionamento no RF-CONCRETE Surfaces
Introdução de carga distribuída
Para evitar efeitos de singularidade, cargas concentradas ou cargas de linha podem ser convertidas em cargas de superfície. Para encontrar a função Find, por exemplo, utilize o menu de atalho (veja a Figura 04).
Figura 04 - Converter carga nodal em carga de superfície
Arredondamento de cantos reentrantes
No caso de cantos reentrantes, bem como cantos nas aberturas, é possível arredondar um canto, se necessário, utilizando a função "Canto redondo ou angulado". A função pode ser acedida através de "Ferramentas" na barra de menus. Em geral, no entanto, muitos efeitos de singularidade podem ser suficientemente neutralizados por regiões de suavização.
Apoios
A prevenção de singularidades nos apoios nodal e de linha é descrita neste artigo técnico .
Literatura
Palavras-chave
Pico de tensão Concentração de tensões Singularidade
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