O separador Base gerege os parâmetros da barra elementares. Se ativar uma caixa de verificação na secção 'Opções', geralmente é adicionado outro separador de diálogo. Aí pode definir, respetivamente, os detalhes.
Tipo de barra
O tipo de barra controla de que forma os esforços internos podem ser registados ou que propriedades são pressupostas para a barra. Na lista estão disponíveis vários tipos de barra para seleção.
Barra de viga
Uma viga é uma barra com rigidez à flexão, que pode transmitir todos os esforços internos. Uma barra de viga não possui articulações nas suas extremidades de barra. Este tipo de barra pode ser carregado por todos os tipos de carga.
Barra rígida
Uma barra rígida acopla os deslocamentos de dois nós através de uma ligação rígida. Corresponde, portanto, em princípio a uma Acoplamento. Assim, é possível definir barras com rigidez muito elevada, tendo em conta articulações que também podem apresentar constantes de mola e não linearidades. Aparecem poucos problemas numéricos, uma vez que as rigidezes estão adaptadas ao sistema.
Para barras rígidas, são apresentados esforços internos se, no Navegador - Resultados, em baixo na categoria 'Barras', ativar os Resultados para acoplamentos.
Para barras rígidas, são consideradas as seguintes rigidezes:
| Rigidez longitudinal E · A | 1013 · ℓ [unidade SI] com ℓ = comprimento da barra |
| rigidez de torção G · IT | 1013 · ℓ [unidade SI] |
| Rigidez à flexão E · I | 1013 · ℓ3 [unidade SI] |
| Rigidez ao corte GAy / GAz (se ativada) | 1016 · ℓ3 [unidade SI] |
Barra do tipo "Nervura"
Com nervuras podem ser representadas vigas de pavimento em T (vigas de pavimento). Neste tipo de barra, as excentricidades e as larguras eficazes da laje são consideradas no modelo de elementos finitos.
As nervuras são adequadas, sobretudo, para barras de betão armado, uma vez que os esforços internos da nervura e as secções transversais da nervura entram no dimensionamento de betão. Uma chapa de aço com uma «nervura» soldada deve ser modelada como uma superfície com uma barra ligada excentricamente.
Para a 'Disposição da nervura', a lista oferece várias possibilidades de seleção.
Uma nervura é, por regra, uma barra disposta excentricamente. A excentricidade é determinada automaticamente a partir de metade da espessura da superfície e de metade da altura da barra. No entanto, também pode ser definida manualmente. Através da excentricidade da nervura, a rigidez do modelo é aumentada. Numa disposição concêntrica, o eixo do centro de gravidade da nervura encontra-se no centro da superfície.
As larguras eficazes da nervura devem ser definidas na secção 'Dimensões do banzo' para o lado esquerdo e o lado direito. Na maioria dos casos, a definição 'Encontrar automaticamente' pode ser mantida, com a qual o programa determina as duas superfícies. Se se encontrarem mais de duas superfícies na linha da barra do tipo "Nervura", as superfícies determinantes têm de ser definidas manualmente.
Para a introdução das larguras de integração b-y,int e b+y,int existem várias possibilidades (ver imagem Nova nervura): As larguras podem ser introduzidas diretamente ou determinadas automaticamente a partir do comprimento da barra com as opções Lref / 6 e Lref / 8. Também podem ser determinadas de acordo com as especificações de uma Norma, por exemplo, segundo o 'EC2', secção 5.3.2.1.
Os valores by,int definem a largura da superfície ou da área de integração da qual os esforços internos devem ser integrados. Os valores by,eff representam a largura da secção transversal do banzo da nervura desde o centro da alma até à respetiva borda. Por predefinição, by,int e by,eff são iguais. No entanto, pode defini-los separadamente após clicar no botão
.
Se foram definidos nós do tipo 'Nós na barra', a nervura pode ser definida por segmentos para os vários segmentos. Se estiverem definidos vários segmentos, as áreas de larguras desfasadas podem ser ligadas linearmente entre si através da coluna da tabela 'Distribuição linear', para evitar grandes saltos de rigidez na barra do tipo "Nervura".
Em modelos 3D, as larguras eficazes não têm influência na rigidez, uma vez que a rigidez aumentada é considerada através da barra excêntrica. No entanto, as larguras eficazes afetam a distribuição dos esforços internos de barra e dos esforços internos da superfície.
Barra de treliça
Uma barra de treliça corresponde a uma barra de viga com articulações de momento em ambas as extremidades. Além disso, a rotação em torno do eixo longitudinal é libertada no início da barra através de uma articulação φx. Neste tipo de barra, os momentos fletores e os momentos de torção resultantes das cargas da barra são apresentados.
Barra de treliça (apenas N)
Este tipo de barra de treliça com a rigidez E ⋅ A é capaz de absorver forças normais na forma de tração e pressão. São apresentados apenas esforços internos de nó. A barra apresenta um diagrama linear de esforços internos, desde que não atue nenhuma carga pontual na barra. Não é apresentado nenhum diagrama de momento que pudesse surgir devido ao peso próprio ou a uma carga linear. No entanto, as forças de nó são calculadas a partir das cargas de barra, garantindo assim a transmissão correta.
Escora de compressão estável à encurvadura (Buckling-Restrained Brace)
O tipo Buckling-restrained brace permite a modelação de uma barra com um núcleo de aço (barra plana ou secção transversal em cruz) e um revestimento preenchido com betão numa secção oca quadrada ou redonda. É utilizado sobretudo nos EUA para a contraventamento de edifícios ameaçados por sismos.
O núcleo de aço é móvel no revestimento de betão sem ligação. Sob uma carga de compressão, ocorre uma «micro-encurvadura» com modos próprios elevados, uma vez que o revestimento impede uma encurvadura global de toda a barra.
Para a rigidez da barra, apenas é considerado o núcleo de aço; para o peso próprio automático, também o revestimento de betão com a proteção exterior de aço.
Tirante
Um tirante só pode absorver forças de tração. O tipo de barra corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)', que falha sob uma força de compressão.
O cálculo de um sistema de barras com tirantes é feito iterativamente: No primeiro passo, são determinados os esforços internos de todas as barras. Se os tirantes receberem uma força normal negativa (pressão), inicia-se outro passo de iteração. As componentes de rigidez destas barras deixam de ser consideradas – falharam. Este processo é continuado até que nenhum tirante falhe. Um sistema pode tornar-se instável devido à falha de tirantes.
Barra de compressão
Uma barra de compressão só pode absorver forças de compressão. O tipo de barra corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)', que falha sob uma força de tração. Barras de compressão que falham podem conduzir a um sistema instável.
Barra de encurvadura
Uma barra de encurvadura corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)', que absorve forças de tração ilimitadamente, mas forças de compressão apenas até atingir a força crítica. Para o caso de euler 2, esta força determina-se da seguinte forma:
Com este tipo de barra, é frequentemente possível contornar instabilidades que surgem num cálculo não linear segundo a análise de segunda ordem ou análise de grandes deformações devido à encurvadura de barras de treliça. Se estas forem substituídas (de forma realista) por barras de encurvadura, em muitos casos a carga crítica é aumentada.
Cabo
Um cabo só pode ser solicitado à tração. Assim, é possível registar cadeias de cabos através de um cálculo iterativo segundo a análise de grandes deformações, considerando forças longitudinais e forças transversais.
Os cabos são adequados para modelos em que podem ocorrer grandes deformações com as correspondentes alterações dos esforços internos. Para cabos de amarração simples, como numa cobertura, os tirantes são completamente suficientes.
Varão de armadura
Com este tipo de barra, é possível representar armaduras de aço passivas no modelo de elementos finitos de um elemento de betão armado. Assim, podem ser analisadas, por exemplo, zonas de descontinuidade baseadas na analogia da treliça (tirante e escora de compressão em consoles, vigas com aberturas).
O varão de armadura dispõe de uma função de ligação automática a outros elementos, como barras ou superfícies, quando se encontra fisicamente dentro do elemento. Tal como a Barra de treliça (apenas N), um varão de armadura apresenta apenas uma rigidez tangencial. Um comportamento do material não linear ainda não é atualmente possível.
Na secção 'Definições', está definido como tipo de barra uma armadura passiva. Outros tipos de varão de armadura estão disponíveis quando o módulo Tendões está ativado.
Atribua na secção 'Objetos mestre' as barras ou superfícies nas quais se encontra o varão de armadura. Utilize para isso o botão
. Com o botão
, pode depois ligar automaticamente o varão de armadura ao objeto mestre.
Cabo em roldana
Também este tipo de barra de cabo só absorve forças de tração e é calculado segundo a teoria de cabos (análise de grandes deformações). No entanto, uma barra de cabo em roldana só pode ser definida numa polilinha que se encontra num plano e tem pelo menos três nós. Este tipo de barra é adequado para elementos de tração flexíveis à flexão, cujas forças longitudinais são conduzidas através do modelo por pontos de desvio. Um exemplo de aplicação é um sistema de roldana.
Em contraste com uma barra de cabo normal, apenas é possível um deslocamento nos nós intermédios na direção longitudinal (ux). A barra não pode, portanto, ser carregada por cargas de barra que atuem na direção y ou z local. Apenas são considerados os deslocamentos ux e as forças normais N.
Nos nós intermédios da polilinha, é irrelevante se existe um apoio de nó ou se a barra está ligada a outra construção: É analisado o sistema global da barra de cabo ao longo do comprimento da polilinha.
No separador 'Roldanas', pode definir os restantes parâmetros, como nós de desvio e propriedades das polias. A partir destas especificações, são gerados nós, barras de cabo e barras rígidas.
Secção resultante
A secção resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, sólidos ou barras numa barra fictícia. Assim, podem ser lidas, por exemplo, as forças de corte resultantes de uma superfície para a verificação de alvenaria.
A linha de uma secção resultante pode ser colocada livremente no modelo. A secção resultante não necessita de apoio nem de ligação ao modelo. No entanto, é necessário atribuir uma secção transversal para permitir um dimensionamento. Não podem ser aplicadas cargas a uma secção resultante.
Selecione na secção 'Integrar tensões e forças' o tipo da secção resultante para definir a forma geométrica da área de integração. Na secção 'Parâmetros', pode então definir as dimensões. Estas referem-se à linha da barra no seu centro de gravidade.
Defina na secção 'Incluir objetos' as superfícies, células de superfície, sólidos e barras cujos resultados devem ser considerados na integração. Alternativamente, selecione 'Todos' os objetos e exclua depois, na secção 'Excluído de objetos inclusivos', determinados elementos.
Linha resultante
A linha resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, sólidos ou barras numa linha. Esta linha pode ser colocada livremente no modelo.
O princípio corresponde a uma secção resultante. No entanto, não precisa de atribuir uma secção transversal. No separador 'Secção transversal', pode ler o comprimento da linha e, se necessário, rodar a linha para a apresentação dos resultados; não tem qualquer outra função.
Transferência de carga
Com este tipo de barra, é possível aplicar cargas a objetos ligados à barra em nós finais ou nós intermédios. A própria barra não possui rigidez. Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos num novo separador.
A transferência de carga é atualmente feita com o método das faixas. O carregamento da barra de transferência de carga – carga de barra ou carga de nó do tipo força, momento ou massa – é transmitido proporcionalmente aos objetos estruturais comuns mais próximos. Estes são, por exemplo, nós apoiados, barras, nós de superfícies ou linhas apoiadas.
Se o peso próprio da barra for a ser considerado, pode definir o peso da barra na secção 'Parâmetros'.
Na secção 'Objetos carregados', são indicados os números dos nós nos quais a carga de barra é transmitida aos objetos adjacentes. Se não forem relevantes todos estes nós, pode excluir determinados nós na secção 'Sem efeito em'.
Viga virtual
Este tipo de barra permite aplicar as propriedades da secção transversal para Open Web Steel Joists, que o Steel Joist Institute armazenou em designadas tabelas "Virtual Joist". Estas secções Virtual Joist representam vigas de banzos largos equivalentes que se aproximam muito da superfície do banzo da viga, do momento de inércia efetivo e do peso. A viga é, assim, substituída por uma barra com uma secção transversal virtual. Deste modo, é possível simular unidades de suporte complexas, como uma viga treliçada, no sistema global.
Selecione na lista a 'Série' da viga virtual.
Na lista 'Viga virtual', pode então definir o tipo exato.
O botão
na secção 'Secção transversal e material' permite importar a viga virtual da biblioteca de secções transversais.
Modelo de superfície
Este tipo de barra é adequado, sobretudo, para representar vigas com aberturas e vigas alveoladas ou reduções locais da secção transversal, como aberturas para instalações, no modelo de barras. Neste processo, a barra é convertida num modelo de superfície, no qual as Aberturas de barra estão dispostas conforme a definição do utilizador. No entanto, a barra é mantida. Devem ser cumpridas as seguintes condições:
- A secção transversal representa um perfil de parede fina normalizado ou parametrizado com uma alma.
- O material da secção transversal baseia-se num modelo de material isotrópico linear-elástico.
No tipo de barra 'Modelo de superfície', a barra existe tanto como objeto de barra como objeto de superfície. As propriedades geométricas são idênticas; ambos os modelos têm o mesmo centro de gravidade. A representação é controlada no Navegador - Visualização através da entrada Modelo → Objetos base → Barras → Modelo de superfície ou através do botão
na barra de ferramentas.
A malha de EF do modelo de superfície é gerada automaticamente e não pode ser influenciada atualmente. No cálculo estático, é utilizado o modelo de superfície. Para a avaliação, estão disponíveis tanto os resultados de barra (como numa secção resultante, na qual as tensões das sub-superfícies da barra são integradas em esforços internos de barra) como os resultados de superfície. O controlo também pode ser feito aqui através do Navegador - Visualização ou do botão
.
O dimensionamento de uma barra do tipo modelo de superfície nos módulos é feito com os esforços internos de barra e a secção transversal da barra.
Como se pode ver na imagem acima, surgem nas extremidades de barra de uma barra do tipo modelo de superfície várias barras rígidas. Estas ligam o modelo de superfície aos nós finais das barras adjacentes. Assim, é garantida a transmissão correta dos esforços internos para os objetos 1D. Se várias barras do tipo modelo de superfície se ligarem entre si, estas barras de acoplamento são geradas para cada barra.
Neste caso, defina para a carga de barra uma excentricidade da força na secção transversal. A carga é assim aplicada de forma realista na borda da secção transversal e mantém-se também no modelo de superfície.
Rigidez
Com este tipo de barra, pode utilizar uma barra com rigidezes definidas pelo utilizador. Os valores característicos de rigidez devem ser definidos no diálogo 'Nova rigidez de barra' (ver capítulo Rigidezes de barra).
Acoplamento
Uma barra de acoplamento é uma barra virtual, muito rígida, com extremidades de barra rígidas ou articuladas. Estão disponíveis quatro possibilidades para acoplar os graus de liberdade dos nós inicial e final de forma 'Fixa' ou através de uma 'Articulação'. Com acoplamentos, podem ser modeladas situações especiais para a transferência de forças e momentos. Aí, as forças normais e forças de corte, respetivamente os momentos de torção e momentos fletores, são transmitidos diretamente de nó para nó.
Mola
Uma barra de mola oferece a possibilidade de representar propriedades de mola lineares ou também não lineares com intervalos de atuação definíveis. Para uma barra de mola, só precisa de definir no separador 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, não uma secção transversal: A rigidez da barra resulta dos parâmetros de mola que define no diálogo 'Nova mola de barra' (ver capítulo Molas de barra).
Amortecedor
Um amortecedor corresponde, em princípio, a uma barra de mola com a propriedade adicional 'Coeficiente de amortecimento'. Este tipo de barra amplia as possibilidades para análises dinâmicas segundo a análise de histórico de tempo.
Tal como numa barra de mola, só precisa de definir no separador 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, não uma secção transversal. A rigidez da barra resulta dos parâmetros de mola que define no diálogo 'Nova mola de barra' (ver capítulo Molas de barra). As propriedades de amortecimento pode controlá-las através do coeficiente de amortecimento X.
Opções
Nesta secção, pode definir através das caixas de verificação outras propriedades da barra.
Nós na barra
Com um ou vários nós na barra, pode subdividir a barra em segmentos sem dividir a barra (ver capítulo Nós).
Articulações
Pode dispor articulações numa barra para controlar a transmissão dos esforços internos nos nós finais (ver capítulo Articulações de extremidade de barra). Para determinados tipos de barra, a introdução está bloqueada, uma vez que já existem articulações internas. Pode atribuir articulações separadamente ao 'Início da barra i' e à 'Extremidade de barra j'.
Apoios
Pode atribuir à barra um apoio que é eficaz em todo o seu comprimento. Os graus de liberdade e as rigidezes de mola devem ser definidos nas condições de apoio (ver capítulo Apoios de barra).
Reforços transversais
Os reforços transversais na barra têm influência na rigidez de empenamento da barra. Afetam o cálculo com torção com empenamento considerando sete graus de liberdade (ver capítulo Reforços transversais de barra).
Aberturas de barra
As aberturas de barra afetam os valores da secção transversal e o diagrama de esforços internos. São relevantes para o tipo de barra 'Modelo de superfície'. No capítulo Aberturas de barra, é descrito como pode definir o tipo e a posição das aberturas.
Não linearidade
Pode atribuir à barra uma não linearidade. As propriedades não lineares devem ser definidas como não linearidades de barra (ver capítulo Não linearidades de barra).
Pontos intermédios de resultados
Com pontos intermédios de resultados, pode controlar a saída em tabela dos resultados ao longo da barra. Os pontos de divisão devem ser definidos no diálogo 'Novo ponto intermédio de resultados de barra' (ver capítulo Pontos intermédios de resultados de barra).
Modificações de extremidade
Com modificações de extremidade, pode adaptar graficamente a geometria da barra nas suas extremidades. Assim, é possível preparar protuberâncias, encurtamentos ou chanfros para a representação renderizada.
'Alongamento': Pode definir um 'alongamento' para o início da barra e para a extremidade de barra. Um valor negativo Δ atua como encurtamento.
'Inclinação': Com uma inclinação, pode chanfrar cada extremidade de barra. São possíveis ângulos de inclinação em torno dos dois eixos da barra y e z. Um ângulo positivo provoca uma rotação no sentido dos ponteiros do relógio em torno do respetivo eixo positivo.
Ativar transferência de carga
A caixa de verificação permite distribuir o carregamento da barra – independentemente da rigidez da barra – através de uma transferência de carga. Assim, a barra é eficaz no modelo através da sua rigidez. A distribuição da carga pelos objetos vizinhos é, no entanto, controlada pelos parâmetros que pode definir no separador Transferência de carga.
Desativar para o cálculo
Se ativar esta caixa de verificação, a barra, incluindo o carregamento, não é considerada no cálculo. Assim, pode analisar como muda o comportamento estrutural do modelo quando determinadas barras não são eficazes. As barras não precisam de ser eliminadas; as cargas também se mantêm.
