Superfícies

As superfícies descrevem a geometria de componentes estruturais planos ou curvos, cujas dimensões superficiais são consideravelmente maiores do que as espessuras. A rigidez de uma superfície resulta do seu material e espessura. Ao gerar a malha de EF, são criados elementos 2D nas superfícies. Estes são considerados para o cálculo no eixo central da superfície.

Para introduzir uma superfície, pode utilizar 'Linhas limite' existentes. Também pode utilizar a introdução direta, na qual o programa gera automaticamente as linhas de definição.

O separador Base gere os parâmetros elementares da superfície. Ao marcar caixas de verificação, são acrescentados outros separadores nos quais pode introduzir as indicações específicas.

Tipo de rigidez

O tipo de rigidez controla de que forma podem ser absorvidos esforços internos ou quais as propriedades assumidas para a superfície.

Na lista estão disponíveis vários tipos de rigidez para seleção.

Norma

A superfície transfere momentos e forças da membrana. Esta abordagem descreve o comportamento geral de um modelo de superfície homogéneo e isotrópico. As propriedades de rigidez da superfície são independentes da direção.

Sem espessura

A superfície não possui rigidez. Este tipo deve ser utilizado para as superfícies de limitação de um sólido.

Rígida

Com este tipo de rigidez é possível representar superfícies muito rígidas, de modo a modelar uma ligação rígida entre objetos.

Membrana

A superfície apresenta uma rigidez uniforme em todas as direções. No entanto, apenas são transferidas forças da membrana no estado de tração (n_x, n_y) bem como forças de corte da membrana (n_xy). Em caso de forças de compressão e forças de corte, bem como momentos, os elementos de superfície afetados falham.

Sem tração de membrana

Apenas são transferidos momentos e forças da membrana no estado de compressão. Em caso de forças da membrana que causem tração, ocorre uma falha dos elementos de superfície afetados (exemplo: forma do furo).

Transferência de carga

Com este tipo é possível aplicar cargas superficiais em áreas que não estão preenchidas com superfícies, como por exemplo cargas de vento em janelas ou nas barras de um pavilhão. A carga desta superfície é distribuída pelas bordas ou pelos objetos integrados. Se forem geradas cargas de barra, a carga é convertida nas direções globais referidas aos verdadeiros comprimentos da barra (direções da carga X_L, Y_L, Z_L). A própria superfície não possui rigidez.

Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos no separador Transferência de carga.

A 'Direção da transferência de carga' descreve em que direção(ões) a carga deve ser aplicada nos objetos. A lista oferece opções de seleção para uma distribuição isotrópica com base numa análise de elementos finitos, bem como para uma disposição ortotrópica em faixas de superfície, que são consideradas para a determinação da largura de influência da carga num ou em ambos os eixos locais da superfície.

Na opção 'Isotrópico | FEM', o RFEM utiliza um submodelo separado para a determinação da distribuição de carga, no qual a superfície é representada por um elemento de superfície rígido. Todos os objetos integrados na superfície (barras, apoios de linha e de nó, linhas ligadas a elementos de modelo, acoplamentos ou nós, etc.) são substituídos por linhas rígidas ou apoios de nó rígidos. As reações deste submodelo são então aplicadas como cargas para o cálculo 3D do RFEM. Se determinados objetos não devem transmitir cargas, pode indicá-los na secção 'Sem efeito em'.

Na transferência de carga através de faixas de superfície, pode definir como o RFEM deve realizar a 'Distribuição de carga'. Por predefinição, a carga é distribuída pelos objetos adjacentes com um traçado variável. No entanto, se desejar obter um traçado de carga constante, selecione a entrada correspondente na lista. A diferença entre as duas variantes é apresentada na imagem seguinte.

As possibilidades de introdução para a 'Largura da faixa de superfície', o 'Fator de suavização' e o 'Número mínimo de faixas na superfície' estão acessíveis quando a caixa de verificação Configurações avançadas de distribuição está ativada na secção 'Opções'. Ajustes só são necessários em caso de distribuições de carga problemáticas. O efeito destes parâmetros é explicado no artigo técnico Configurações avançadas de distribuição em superfícies de transferência de carga com base num exemplo.

Para a superfície de transferência de carga, também pode 'Definir um peso', para considerar, por exemplo, a carga permanente de um envidraçamento.

Na secção 'Sem efeito em', pode excluir barras, linhas e nós da transferência de carga (por exemplo, contraventamentos). Defina os objetos individualmente ou selecione um objeto padrão que esteja paralelo às barras ou linhas sem carga.

Quando as linhas limite da superfície estão definidas, são indicadas na secção 'Objetos carregados' as barras, linhas e nós carregados. Se desejar uma distribuição de carga específica, marque no separador 'Base' a caixa de verificação Fator de distribuição de carga. Em seguida, pode definir individualmente os coeficientes para os objetos de transferência de carga no separador Fatores de distribuição de carga.

Na transferência de carga através de faixas de superfície, pode considerar a 'Excentricidade de barra' ou a 'Distribuição de secção' para captar corretamente a posição geométrica de uma barra ou o seu traçado (ver capítulo Secção transversal). A caixa de verificação 'Negligenciar equilíbrio rotacional' não está ativada por predefinição. Assim, o momento das cargas superficiais é formado em relação ao centro de gravidade e comparado com o momento das cargas de barra em relação ao centro de gravidade. Para cargas de nó, no entanto, esta opção é irrelevante. A imagem seguinte mostra como uma carga de linha livre é distribuída pelas barras opostas com e sem consideração do equilíbrio rotacional.

Contraventamento

Com este tipo de rigidez, é possível considerar de forma simples e realista na modelação os efeitos de estabilização de chapas trapezoidais, madres e contraventamentos. As propriedades estão descritas mais detalhadamente na funcionalidade do produto Tipo de rigidez de superfície "Contraventamento".

Superfície de resultado

Este tipo de rigidez permite converter tensões e forças de outros objetos em esforços internos da superfície através de um método de integração. Desta forma, pode determinar, por exemplo, num sólido, as tensões de membrana e de flexão que devem ser dimensionadas com diferentes coeficientes parciais de segurança.

Outros critérios para a integração de resultados podem ser definidos no separador Superfície de resultado.

Na secção 'Integrar tensões e forças', selecione se os resultados devem ser registados apenas em relação aos objetos ou também geograficamente dentro de uma área. Na secção 'Incluir objetos', defina as superfícies e sólidos relevantes. Alternativamente, selecione 'Todos' os objetos e exclua então determinados elementos na secção 'Excluído dos objetos inclusivos'.

Se os resultados de uma determinada área "abaixo" e "acima" da superfície devem ser integrados, pode definir as distâncias relevantes na secção 'Parâmetro'. Estas estão referidas ao eixo z local, perpendicular ao plano da superfície.

Tipo de geometria

O tipo de geometria descreve o conceito formal de uma superfície. Na lista estão disponíveis vários tipos para seleção.

Plana

Numa superfície plana, todas as linhas limite estão situadas num plano. Através do botão de lista estão acessíveis várias formas de superfícies planas.

Pode definir a superfície (após OK no diálogo) graficamente arrastando um retângulo, círculo, etc. Se 'Selecionar a limitação', o RFEM reconhece a superfície automaticamente assim que um número suficiente de linhas limite estiver definido.

Quadrângulo

Este tipo de superfície descreve, na sua forma básica, uma superfície geral de quatro lados. Como linhas limite são possíveis linhas retas, arcos, polilinhas e splines. Desta forma, é possível modelar superfícies curvas.

Defina no diálogo 'Nova superfície' as linhas limite da superfície quadrangular. Se a superfície fechada não puder ser formada por quatro linhas, também são permitidas mais de quatro linhas. No separador 'Quadrângulo' são então indicados os quatro nós de canto. Estes controlam a forma como a superfície curva é estendida.

NURBS

Superfícies NURBS são formadas a partir de quatro linhas NURBS fechadas (ver capítulo Linhas). Desta forma, é possível modelar quase quaisquer superfícies de forma livre.

Defina no diálogo 'Nova superfície' as linhas limite da superfície NURBS. Os pares opostos das linhas NURBS devem ter o mesmo número de pontos de controlo, para que a ordem destas linhas NURBS seja "compatível". No separador 'NURBS', pode então influenciar a forma da superfície através dos 'Pesos dos pontos de controlo'. As coordenadas do ponto de controlo selecionado são indicadas na secção 'Coordenadas - Ponto de controlo'.

Aparada

Quando superfícies se penetram, pode criar rapidamente a penetração: Selecione as superfícies e abra então o menu de contexto. Estão disponíveis várias possibilidades para seleção.

Com a opção 'Criar penetração', é gerada apenas a linha de interseção. Se selecionar uma das opções 'Dividir por meio de penetração', o RFEM cria sub_superfícies e atribui-lhes o tipo 'Aparada'. Em seguida, pode eliminar componentes, se desejar, por exemplo, remover superfícies salientes.

Rotação

Uma superfície de rotação é criada quando uma linha existente é rodada em torno de um eixo. O RFEM cria a superfície a partir dos nós inicial e final, bem como dos pontos de definição rodados da linha. Neste processo, são geradas novas linhas.

Defina no separador 'Rotação' a linha limite da superfície que deve ser rodada. Indique o ângulo de rotação α. Os pontos do eixo de rotação podem ser determinados através das coordenadas ou graficamente com o botão .

Tubo

Uma superfície de tubo é criada quando a linha central do tubo é rodada num raio em torno deste eixo. Neste processo, são geradas novas linhas: dois círculos e uma polilinha paralela ao eixo do tubo.

Defina no separador 'Tubo' o raio do tubo. Este valor descreve a distância do eixo do tubo ao centro da superfície. Indique o número da linha central ou selecione o eixo do tubo graficamente com o botão .

Se a secção transversal de tubo for cónica, ative a caixa de verificação 'Raio diferente no fim' e indique o valor correspondente.

Spline com curvatura mínima

Com este tipo de geometria, pode criar uma superfície curva através de nós de controlo que estão situados sobre a superfície ou mesmo fora dela. Desta forma, é possível modelar, por exemplo, superfícies de terreno.

Defina o 'Sistema de coordenadas' do plano de referência e indique as 'Coordenadas de amostra no sistema de coordenadas'. Estes pontos representam os nós de controlo da superfície spline. Em seguida, defina as 'Linhas limite do plano de referência' ou selecione as linhas graficamente com o botão .

Espessura com material

Selecione na lista das espessuras existentes o tipo adequado ou defina uma nova espessura (ver capítulo Espessuras).

Material da espessura

O material da espessura definida na secção superior está predefinido. Se necessário, pode selecionar na lista dos materiais já criados outro material ou também defini-lo de novo (ver capítulo Materiais). Este material é então atribuído ao tipo de espessura.

Articulações

Com uma articulação, pode ser controlada a transferência dos esforços internos ao longo de uma linha da superfície (ver capítulo Articulações de linha. Após marcar a caixa de verificação, pode definir o tipo de articulação no separador 'Articulações'.

Apoios

Se a superfície tiver fundação elástica, pode selecionar ou definir de novo no separador 'Apoios' o apoio de superfície (ver capítulo Apoios de superfície).

Publicação

Para desacoplar o modelo na superfície, pode selecionar ou definir de novo no separador 'Publicação' uma liberação de superfície (ver capítulo Liberações de superfície).

Excentricidade

Com uma excentricidade, é possível modelar um deslocamento em altura de toda a superfície (ver capítulo Excentricidades de superfície). Pode definir o tipo de deslocamento no separador 'Excentricidade'.

Fator de distribuição de carga

Para uma superfície do tipo Transferência de carga, existe a possibilidade de definir fatores de distribuição para os objetos de transferência de carga. Se marcar a caixa de verificação, pode atribuir estes fatores individualmente num novo separador.

Os objetos carregados da superfície de transferência de carga estão predefinidos numa linha. A cada objeto está atribuído o fator 1.00, de modo que todos os objetos contribuem de forma uniforme para a transferência de carga. Se desejar uma distribuição específica, clique na próxima linha livre e selecione a linha ou a barra. Em seguida, atribua o 'Fator de distribuição' adequado.

Refinamento de malha

O tamanho da malha da malha de EF pode ser ajustado à geometria da superfície (ver capítulo Refinamentos de malha de superfície). Desta forma, é independente das configurações gerais da malha. No separador 'Refinamento de malha', pode selecionar ou definir de novo o refinamento de malha da superfície.

Eixos específicos

Cada superfície possui um sistema de coordenadas local. Regra geral, está alinhado paralelamente aos eixos globais. No entanto, o sistema de coordenadas também pode ser definido pelo utilizador – separadamente para entrada e saída.

Eixos de entrada

O alinhamento dos eixos de entrada é relevante, por exemplo, para as propriedades de ortotropia e de fundação ou para o efeito de uma carga superficial.

A lista na secção 'Categoria' oferece várias possibilidades para ajustar a posição dos eixos:

• Rotação angular: rotação dos eixos xy da superfície em torno do eixo Z com o ângulo α
• Eixo paralelo a linhas: alinhamento do eixo X ou do eixo Y numa linha
• Eixo dirigido a um ponto: alinhamento do eixo X ou do eixo Y ao ponto de interseção de uma linha com a superfície
• Eixo paralelo ao sistema de coordenadas: alinhamento dos eixos a um sistema de coordenadas definido pelo utilizador

Pode determinar graficamente os objetos de referência com o botão .

A caixa de verificação 'Inverter eixo local z' permite alinhar os eixos z e Y em direções opostas.

Eixos de resultado

Atualmente, o alinhamento dos eixos de resultado só é possível como 'Idêntico aos eixos de entrada'.

Grelha para resultados

Cada superfície está coberta por uma grelha que é utilizada para a saída de resultados nas tabelas. Esta permite uma saída independente da malha de EF em pontos de resultado regulares e ajustáveis.

Como norma, está predefinida uma grelha de superfície cartesiana com um espaçamento uniforme dos pontos de grelha de 0,5 m em ambas as direções. Se necessário, pode ajustar aqui os 'espaçamentos da grelha' na direção x (b) e na direção y (h), efetuar uma 'Rotação da grelha' ou alterar a 'origem da grelha'. Para superfícies circulares, o tipo de grelha 'Polar' oferece uma alternativa para a saída numérica de resultados.

Se a caixa de verificação 'Ajustar automaticamente' estiver marcada na secção 'Opções', os pontos de grelha são adaptados à nova geometria ao alterar a superfície.

Na secção 'Pontos', pode verificar as coordenadas dos pontos de grelha gerados. Alterações na tabela não são possíveis.

Objetos integrados

O RFEM reconhece normalmente de forma automática todos os objetos que estão situados na superfície, mas que não foram utilizados para a definição da superfície.

Os números dos nós, linhas e aberturas pertencentes à superfície estão indicados na secção 'Objetos integrados na superfície'.

Se um objeto não for reconhecido, deve integrá-lo manualmente: Desative a Deteção automática de objetos. Os campos de introdução na secção 'Objetos integrados na superfície' estão agora acessíveis. Acrescente o número de objeto em falta ou utilize o botão para determinar o objeto graficamente.

Ativar transferência de carga

A caixa de verificação permite distribuir o carregamento da superfície – independentemente do seu tipo de rigidez – com a ajuda de uma superfície de transferência de carga. Desta forma, a superfície atua no modelo através da sua rigidez. A distribuição da carga pelos objetos adjacentes, por sua vez, é controlada pelos parâmetros que pode definir no separador Transferência de carga. Esta função é relevante principalmente para superfícies do tipo de espessura Painel de viga.

Desativar para o cálculo

A caixa de verificação oferece a possibilidade de não considerar a superfície no cálculo, por exemplo, para simular estados de construção ou analisar uma variante de modelação. Neste caso, a rigidez, as condições de fronteira e as cargas da superfície não são consideradas.

Informações | Analítica

Esta secção é exibida assim que tiver definido as linhas limite da superfície. Oferece uma visão geral das propriedades importantes da superfície, como área, volume e massa, bem como a posição do centro de gravidade da superfície e a orientação da superfície. As aberturas são consideradas correspondentemente.