Materiais

Materiais são necessários para a definição de superfícies, secções e sólidos. As propriedades do material entram nas rigidezes destes objetos.

Nome

Pode definir um nome qualquer para o material. Se a designação corresponder a uma entrada da biblioteca, o RFEM lê os valores característicos do material aí armazenados. Para selecionar o material na biblioteca, clique no botão no fim da linha de introdução. A transferência de materiais está descrita no capítulo Biblioteca de materiais.

No caso de materiais da biblioteca, os 'Valores característicos básicos do material' estão definidos de forma fixa e não podem ser alterados. Se pretender utilizar valores característicos personalizados do material, marque na secção 'Opções' a caixa de seleção Material personalizado (ver secção Material personalizado).

Base

O separador Base gere os parâmetros básicos do material. Também oferece opções de controlo para propriedades especiais que pode definir em separadores adicionais.

Categorias

Nesta secção define o tipo de material e o modelo de material.

Tipo de material

O tipo de material controla quais parâmetros e coeficientes são relevantes no dimensionamento. Esta classificação também define os coeficientes parciais de segurança do material, que são considerados no dimensionamento conforme a norma.

Para um material da biblioteca, um dos seguintes tipos de material está predefinido.

Modelo de material

Na lista estão disponíveis os seguintes modelos de material:

Isótropo | Linear elástico

As propriedades de rigidez linear-elásticas do material são independentes da direção. Podem ser descritas da seguinte forma:

Aplicam-se as seguintes condições:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (para superfícies e sólidos; para barras sem limite superior)

A matriz de flexibilidade (inverso da matriz de rigidez) para superfícies é:

Ortotrópico | Linear elástico (Superfícies)

Com este modelo de material podem ser definidas propriedades de rigidez que apresentam comportamentos diferentes nas duas direções da superfície x e y. Assim, por exemplo, podem ser representadas as propriedades de plástico reforçado com fibra de vidro, lajes nervuradas ou as direções de tração de lajes armadas. Os eixos da superfície x e y encontram-se perpendiculares entre si no plano da superfície.

Para definir propriedades de material diferentes nas direções x e y, ative na secção 'Opções' a caixa de seleção Material personalizado. No separador Ortotrópico | Linear elástico (Superfícies) pode então definir os parâmetros do material.

Para uma matriz de rigidez positiva definida, têm de ser cumpridas as seguintes condições:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coeficiente de Poisson

O coeficiente de Poisson pode ser definido para ambas as direções ortotrópicas. Os índices de ν_xy e ν_yx são atribuídos da seguinte forma: o primeiro índice representa a deformação na direção da tensão, o segundo índice a deformação negativa transversal à direção da tensão.

Ortotrópico | Linear elástico (Sólidos)

No modelo de material ortotrópico tridimensional, as rigidezes elásticas podem ser definidas separadamente em todas as direções do sólido. Para definir propriedades de material diferentes para cada direção, ative na secção 'Opções' a caixa de seleção Material personalizado. No separador Ortotrópico | Linear elástico (Sólidos) pode então definir os parâmetros do material.

Os elementos da matriz de rigidez determinados a partir das introduções são indicados no separador 'Ortotrópico | Linear elástico (Sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isótropo | Madeira | Linear elástico (Barras)

Este modelo de material está disponível para materiais do tipo 'Madeira'. Com ele pode, por exemplo, representar as propriedades de um painel OSB num modelo de barras, que capta as diferentes rigidezes em função da posição de montagem. A posição do painel pode ser definida no separador Isótropo | Madeira | Linear elástico (Barras) através das duas listas.

Ortotrópico | Madeira | Linear elástico (Superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', este modelo de material permite controlar o módulo E em relação ao comportamento resistente como parede ou placa, bem como o módulo de corte G_xy: painéis OSB, por exemplo, apresentam rigidezes dependentes da direção consoante a posição de montagem no modelo.

Os parâmetros de rigidez podem ser definidos no separador Ortotrópico | Madeira | Linear elástico (Superfícies). Para materiais de madeira da biblioteca, valores padrão estão predefinidos. Para definir propriedades de material diferentes para cada direção, ative previamente na secção 'Opções' a caixa de seleção Material personalizado.

Valores característicos básicos do material

Nesta secção do separador 'Base' estão indicados os principais valores característicos do material.

Módulo de elasticidade

O módulo E descreve a relação entre a tensão normal e a deformação.

Módulo de corte

O módulo de corte G, também designado por módulo de deslizamento, é a segunda grandeza característica para descrever o comportamento elástico de um material linear, isotrópico e homogéneo. A deformação baseia-se, neste caso, numa tensão de corte.

Coeficiente de Poisson

O coeficiente de Poisson ν, também chamado coeficiente de contração transversal, é necessário para determinar a contração transversal. Em materiais isotrópicos, o coeficiente de Poisson situa-se normalmente entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (por ex., borracha), deve-se portanto assumir que não se trata de um material isotrópico.

A relação entre o módulo E, o módulo G e o coeficiente de Poisson num material isotrópico é descrita na equação Coeficiente de Poisson.

Se introduzir um Material personalizado com as suas propriedades isotrópicas, o RFEM determina o coeficiente de Poisson a partir dos valores do módulo E e G. Se necessário, pode alterar esta predefinição na lista 'Tipo de definição'.

Tipo de definição

Peso específico / Densidade

O peso específico γ descreve o peso do material por unidade de volume. A indicação é especialmente importante para o caso de carga "Peso próprio": a carga própria automática do modelo é determinada a partir do peso específico e das áreas de secção das barras utilizadas ou das superfícies e sólidos.

A densidade ρ descreve a massa do material por unidade de volume. Esta indicação é necessária para análises dinâmicas.

Coeficiente de dilatação térmica

O coeficiente de dilatação térmica α descreve a relação linear entre a variação de temperatura e de comprimento (dilatação do material ao aquecer, contração ao arrefecer).

O coeficiente de dilatação térmica é relevante para as ações 'Temperatura' e 'Variação de temperatura'.

Opções

As caixas de seleção nesta secção do separador 'Base' permitem influenciar as propriedades do material. Após ativar uma opção, são adicionados novos separadores.

Material personalizado

Para materiais da biblioteca, os valores característicos do material estão predefinidos de forma fixa. Por isso, não podem ser alterados diretamente nos campos de introdução. Para adaptar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material personalizado'. Assim, os campos de introdução dos valores característicos básicos do material no separador 'Base' ficam acessíveis. Do mesmo modo, no separador 'Valores do material' pode alterar os valores característicos específicos de dimensionamento (ver figura Ajustar valores característicos do material). No separador 'Modificação de rigidez' existe a possibilidade de escalar globalmente o módulo E e G com um fator (ver figura Ajustar rigidez do material).

Dependente da temperatura

Para definir um material linear elástico com propriedades tensão-deformação dependentes da temperatura, ative as caixas de seleção 'Personalizado' e 'Dependente da temperatura'. Pode então definir os valores característicos do material dependentes da temperatura no separador Dependente da temperatura.

Estimativa de custos

Para o cálculo dos custos são utilizados os materiais atribuídos aos diferentes objetos. Pode definir os custos unitários e as unidades dos objetos no separador Estimativa de custos.

Estimativa das emissões de CO₂

A estimativa das emissões de CO₂ também se baseia nos materiais atribuídos aos diferentes objetos. Pode definir as emissões unitárias e as unidades no separador Estimativa das emissões de CO₂.

Textura personalizada

Com uma textura personalizada, pode atribuir uma estrutura de superfície ao material. Os objetos são então representados de forma muito realista na visualização renderizada. No separador 'Textura personalizada', selecione uma entrada existente ou defina uma nova textura através do botão (ver capítulo Texturas).

Valores do material

No separador Valores do material estão indicados todos os valores característicos do material que desempenham um papel na análise estática e no dimensionamento nos Add-ons.

Modificação de rigidez

O separador Modificação de rigidez é exibido quando, no separador 'Base', tiver ativado a opção Material personalizado. Aqui pode ajustar globalmente a rigidez do material, por exemplo para considerar fatores de segurança ou propriedades de material reduzidas.

Na lista da secção 'Tipo de modificação' estão disponíveis duas opções:

• Fator de divisão para módulos E e G
• Fator de multiplicação para módulos E e G

Introduza na secção 'Parâmetros' o fator com o qual a rigidez do material deve ser ajustada.

Se existir um material com propriedades ortotrópicas, no separador Ortotrópico | Linear elástico podem ser ajustados os módulos E e G bem como os coeficientes de Poisson (ver figura Matriz de rigidez). Se ativar a opção 'Definir elementos da matriz de rigidez' no separador Ortotrópico | Linear elástico | Matriz de rigidez, também pode definir manualmente os elementos da matriz de rigidez.

Dependente da temperatura

O separador Dependente da temperatura é exibido quando, no separador 'Base', tiver ativado as opções Material personalizado e Dependente da temperatura. Aqui pode descrever os valores característicos do material dependentes da temperatura. As propriedades do material dependentes da temperatura são consideradas para objetos solicitados termicamente por temperatura ou variação de temperatura. No cálculo das cargas térmicas, é considerada a temperatura final de cada passo.

Selecione na lista 'Valor característico dependente da temperatura' um valor característico do material, por exemplo, o módulo E. Em seguida, crie com o botão as linhas de tabela necessárias para poder introduzir as temperaturas com os respetivos valores linha a linha. Com o botão os dados também podem ser importados de uma tabela Excel.

A 'Temperatura de referência' define as rigidezes para os objetos que não apresentam cargas térmicas. Para um valor de referência de, por exemplo, 300 °C, é adotado para todas as barras e superfícies o módulo E reduzido desse ponto da curva de temperatura.

Biblioteca de materiais personalizada

Pode guardar um material personalizado numa biblioteca como modelo. Assim, não precisa de voltar a definir as propriedades do material em outros projetos.

Guardar material

Para guardar o material atual como material personalizado, clique, depois de definir os valores característicos do material, no botão na parte inferior da secção 'Valores característicos básicos do material'.

Surge a caixa de diálogo 'Novo material personalizado'.

Introduza no campo 'Nome' a designação do material. Se necessário, ainda pode ajustar os valores característicos do material. Com OK, o material personalizado é então guardado na biblioteca.

Ler material

Para carregar um material personalizado da biblioteca, clique na secção 'Valores característicos básicos do material' no botão .

Surge a caixa de diálogo 'Editar material personalizado'. Nesta biblioteca com os seus materiais guardados (ver figura Caixa de diálogo 'Novo material personalizado') pode selecionar a entrada adequada e depois aplicá-la com OK.

Se tiver carregado um material personalizado e pretender alterar as propriedades de forma geral, pode ajustar os valores característicos do material através do botão (na secção 'Valores característicos básicos do material') na biblioteca.

Definir o local de armazenamento da biblioteca

A biblioteca com os materiais personalizados está, por predefinição, armazenada no ficheiro user_library_material.dbm no diretório das configurações de utilizador. Pode consultar este diretório nas Opções do programa.

Selecione na categoria Base de dados a entrada Biblioteca de materiais do utilizador (1). Em seguida, faça com que a pasta do ficheiro user_library_material.dbm seja apresentada através do botão (2). Se pretender utilizar outra biblioteca de materiais, localizada numa unidade de rede da sua empresa, defina o diretório do ficheiro e clique em 'Guardar'. Também pode transferir o seu ficheiro para outro computador e, nesse mesmo diálogo, ajustar o caminho de armazenamento em conformidade.

Estimativa de custos

O separador Estimativa de custos é exibido quando, no separador 'Base', tiver ativado a opção Estimativa de custos.

Assinale nos objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Sólidos' qual a grandeza característica do material relevante para a estimativa de custos em cada caso: peso, volume ou área, etc.

Introduza na coluna 'Custo unitário' o valor que uma unidade do material custa. Na lista da coluna 'Unidade' estão disponíveis várias possibilidades para os custos unitários.

A partir dos custos unitários e das propriedades dos objetos estruturais atribuídos ao material, o programa determina diretamente os custos proporcionais.

O 'Peso total' no final da tabela mostra a massa resultante da soma de todas as massas parciais ativadas do material. Além disso, é indicado a percentagem do peso total que este material representa na massa de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Os 'Custos totais' mostram o preço resultante da soma de todos os custos parciais ativados do material. Além disso, é indicado a percentagem dos custos que este material representa no preço total de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Os 'Custos globais' resultam da soma dos custos totais de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Estimativa das emissões de CO₂

O separador Estimativa das emissões de CO₂ é exibido quando, no separador 'Base', tiver ativado a opção Estimativa das emissões de CO₂.

Assinale nos objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Sólidos' qual a grandeza característica do material relevante para a estimativa das emissões de CO₂ em cada caso: peso, volume ou área, etc.

Introduza na coluna 'Emissão unitária' o valor de CO₂ que uma unidade do material provoca. Na lista da coluna 'Unidade' estão disponíveis várias unidades de emissão para equivalentes de CO₂.

A partir das emissões unitárias e das propriedades dos objetos estruturais atribuídos ao material, o programa determina as emissões parciais de CO₂. O cálculo é, assim, efetuado diretamente e não, como noutros Add-ons, através de uma função separada.

A 'Emissão total' mostra os equivalentes de CO₂ resultantes da soma de todas as emissões parciais ativadas do material. Além disso, é indicado a percentagem das emissões que este material representa nas emissões totais de todos os materiais ativados para a estimativa.

A 'Emissão global' resulta da soma das emissões totais de todos os materiais ativados para a estimativa das emissões de CO₂.