O registo Base gere os parâmetros elementares da barra. Se ativar uma caixa de verificação na secção 'Opções', geralmente é adicionado outro registo de diálogo. Aí pode definir os detalhes respetivos.
Tipo de barra
O tipo de barra controla a forma como os esforços internos podem ser absorvidos ou quais as propriedades que são pressupostas para a barra. Na lista estão disponíveis diferentes tipos de barra para seleção.
Barra de viga
Uma viga é uma barra rígida 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. Portanto, corresponde em princípio a um acoplamento. Desta forma, podem ser definidas barras com rigidez muito elevada, tendo em consideração articulações, que também podem apresentar constantes de mola e não linearidades. Praticamente não ocorrem problemas numéricos, uma vez que as rigidezes estão adaptadas ao sistema.
Para barras rígidas são emitidos esforços internos se ativar os Resultados para acoplamentos no Navegador - Resultados, em baixo, na categoria 'Barras'.
Para barras rígidas são aplicadas as seguintes rigidezes:
| Rigidez longitudinal E · A | 1013 · ℓ [unidade SI] com ℓ = Comprimento da barra |
| Rigidez à 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] |
Nervura
Com nervuras é possível representar vigas de pavimento em T (vigas de pavimento). Neste tipo de barra, as excentricidades e as larguras de secção colaborante são consideradas no modelo de elementos finitos.
As nervuras são adequadas principalmente para barras de betão armado, uma vez que os esforços internos da nervura e as secções transversais da nervura são incluídos 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 opções de seleção.
Uma nervura é, por norma, 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. Devido à excentricidade da nervura, a rigidez do modelo é aumentada. Numa disposição centrada, o eixo do centro de gravidade da nervura situa-se no meio da superfície.
As larguras colaborantes da nervura são definidas na secção 'Dimensões do banzo' para o lado esquerdo e direito. Geralmente, a configuração 'Encontrar automaticamente' pode ser mantida, com a qual o programa determina as duas superfícies. Se mais de duas superfícies convergirem na linha da 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, de acordo com 'EC2' secção 5.3.2.1.
Os valores by,int definem a largura da superfície ou da área de influência a partir da qual os esforços internos devem ser integrados. Os valores by,eff representam a largura da secção transversal do banzo da nervura desde o ponto médio da alma até ao respetivo bordo. 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 'Nó na barra', a nervura pode ser definida por troços para os segmentos individuais. Se vários segmentos estiverem definidos, as áreas de largura variáveis podem ser linearizadas entre si através da coluna da tabela 'Distribuição linear' para evitar grandes saltos de rigidez na barra de nervura.
Em modelos 3D, as larguras colaborantes não influenciam a rigidez, uma vez que a rigidez aumentada é considerada pela barra excêntrica. No entanto, as larguras colaborantes afetam a distribuição dos esforços internos de barras e superfícies.
Barra de treliça
Uma barra de treliça corresponde a uma barra de viga com articulações de momento em ambas as extremidades. Adicionalmente, a rotação em torno do eixo longitudinal no início da barra é libertada por uma articulação φx. Neste tipo de barra, os momentos fletores e de torção resultantes das cargas da barra são emitidos.
Barra de treliça (apenas N)
Este tipo de barra de treliça com a rigidez E ⋅ A é capaz de absorver forças normais sob a forma de tração e pressão. Apenas são emitidos esforços internos nos nós. A barra apresenta um diagrama de esforços internos linear, desde que não atue nenhuma carga pontual na barra. Não é emitido nenhum diagrama de momentos que poderia ocorrer devido ao peso próprio ou a uma carga de linha. No entanto, as forças nodais são calculadas a partir das cargas de barra, garantindo assim a transmissão correta.
Escora resistente 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 cruciforme) e um revestimento preenchido com betão num perfil oco quadrado ou redondo. É utilizado especialmente nos EUA para o contraventamento de edifícios sujeitos a riscos sísmicos.
O núcleo de aço é móvel no revestimento de betão sem aderência. Sob solicitação de compressão, ocorre uma "micro-encurvadura" com modos de vibração 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 camisa 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 uma estrutura reticulada com tirantes é realizado iterativamente: No primeiro passo, são determinados os esforços internos de todas as barras. Se os tirantes receberem uma força normal negativa (compressão), inicia-se outro passo de iteração. As componentes de rigidez destas barras deixam de ser consideradas – elas falharam. Este processo é continuado até que nenhum tirante falhe mais. 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 levar a um sistema instável.
Barra de encurvadura
Uma barra de encurvadura corresponde a uma 'Barra de treliça (apenas N)' que absorve forças de tração ilimitadas, mas forças de compressão apenas até atingir a força crítica. Para o caso de Euler 2, esta força é determinada da seguinte forma:
Com este tipo de barra, é muitas vezes possível evitar instabilidades que surgem num cálculo não linear segundo a teoria de 2.ª ou 3.ª ordem devido à encurvadura de barras de treliça. Se estas forem substituídas (de forma realista) por barras de encurvadura, a carga crítica é aumentada em muitos casos.
Cabo
Um cabo só pode ser solicitado à tração. Desta forma, é possível analisar cabos suspensos através de um cálculo iterativo segundo a teoria de 3.ª ordem, considerando forças longitudinais e transversais.
Os cabos são adequados para modelos onde podem ocorrer grandes deformações com alterações correspondentes dos esforços internos. Para amarrações simples, como no caso de uma cobertura de entrada, os tirantes são completamente suficientes.
Varão de armadura
Com este tipo de barra, é possível representar armaduras passivas no modelo de elementos finitos de um elemento de betão armado. Assim, podem ser investigadas, por exemplo, regiões de descontinuidade que se baseiam na analogia de treliça (escora de tração e de compressão em consolas, 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 não linear do material ainda não é possível de momento.
Na secção 'Configurações', uma armadura passiva está definida como tipo de barra. Outros tipos de varões de armadura estão disponíveis quando o módulo Cabos de pré-esforço está ativado.
Na secção 'Objetos mestre', atribua as barras ou superfícies nas quais o varão de armadura se encontra. Utilize para isso o botão
. Com o botão
pode então ligar automaticamente o varão de armadura ao objeto mestre.
Cabo em roldanas
Este tipo de cabo também absorve apenas forças de tração e é calculado de acordo com a teoria de cabos (teoria de 3.ª ordem). No entanto, um cabo em roldanas só pode ser definido numa polilinha que tenha pelo menos três nós. Este tipo de barra é, portanto, adequado para elementos de tração flexíveis, cujas forças longitudinais são guiadas através do modelo por pontos de desvio. Um exemplo de aplicação é um sistema de roldana.
Ao contrário de um cabo normal, nos nós interiores apenas é possível um deslocamento na direção longitudinal (ux). A barra não pode, portanto, ser carregada por cargas de barra que atuem na direção local y ou z. Apenas são considerados deslocamentos ux e forças normais N.
Nos nós interiores da polilinha, não importa se existe um apoio de nó ou se a barra está ligada a outra estrutura: O sistema total do cabo é analisado ao longo do comprimento da polilinha.
Secção resultante
A secção resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, sólidos ou barras numa barra fictícia. Desta forma, é possível ler, por exemplo, as forças de corte resultantes de uma superfície para a verificação de alvenaria.
A linha de uma secção resultante pode ser posicionada livremente no modelo. A secção resultante não necessita nem 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.
Na secção 'Integrar tensões e forças', selecione o tipo de secção resultante para definir a forma geométrica da área de integração. Na secção 'Parâmetros', pode então definir as dimensões. Estas estão relacionadas com a linha da barra no seu centro de gravidade.
Na secção 'Incluir objetos', defina as superfícies, células de superfície, sólidos e barras cujos resultados devem ser considerados na integração. Em alternativa, selecione 'Todos' os objetos e, em seguida, exclua determinados elementos na secção 'Excluído de objetos inclusivos'.
Linha resultante
A linha resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, sólidos ou barras numa linha. Esta linha pode ser posicionada livremente no modelo.
O princípio corresponde a uma secção resultante. No entanto, não é necessário atribuir uma secção transversal. No registo 'Secção', pode ler o comprimento da linha e, se necessário, rodar a linha para a representação dos resultados; não tem mais nenhuma função.
Transferência de carga
Com este tipo de barra, é possível aplicar cargas a objetos que estão ligados à barra nos nós extremos ou intermédios. A própria barra não possui rigidez. Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos num novo registo.
A transferência de carga é atualmente efetuada com o método das faixas. A carga da barra de transferência de carga – carga de barra ou carga de nó do tipo força, momento ou massa – é transferida proporcionalmente para os objetos estruturais comuns mais próximos. Estes são, por exemplo, nós apoiados, barras, nós de superfícies ou linhas apoiadas.
Se o peso próprio da barra deve 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 transferida para os objetos adjacentes. Se nem todos estes nós forem relevantes, pode excluir determinados nós na secção 'Sem efeito sobre'.
Viga virtual
Este tipo de barra permite aplicar as propriedades da secção transversal para Open Web Steel Joists que o Steel Joist Institute disponibilizou nas chamadas "Virtual Joist"-Tabelas. Estes perfis Virtual Joist representam vigas de abas largas equivalentes que se aproximam muito da área 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. Desta forma, unidades estruturais complexas, como por exemplo uma viga treliçada, podem ser simuladas no sistema global.
Selecione a 'Série' da viga virtual na lista.
Na lista 'Viga virtual', pode então definir o tipo exato.
O botão
na secção 'Secção e material' permite importar a viga virtual da biblioteca de secções transversais.
Modelo de superfície
Este tipo de barra é adequado principalmente para representar vigas casteladas, vigas com aberturas hexagonais ou reduções locais da secção transversal, como aberturas para tubagens, no modelo de barra. Neste processo, a barra é convertida num modelo de superfície no qual as Aberturas de barras estão dispostas de acordo com a especificação do utilizador. No entanto, a barra é mantida. Os seguintes pré-requisitos devem ser cumpridos:
- A secção transversal representa um perfil normalizado ou parametrizado de parede fina 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 de superfície. As propriedades geométricas são idênticas; ambos os modelos têm o mesmo centro de gravidade. A visualização é controlada no Navegador - Exibir 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; atualmente não pode ser influenciada. No cálculo estrutural, é utilizado o modelo de superfície. Para análise, estão então disponíveis tanto os resultados de barra (como numa Secção resultante, onde 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 - Exibir ou do botão
.
O dimensionamento de uma barra de modelo de superfície nos módulos é efetuado com os esforços internos de barra e a secção transversal da barra.
Como se pode ver na imagem acima, nas extremidades de uma barra de modelo de superfície surgem várias Barras rígidas. Elas ligam o modelo de superfície aos nós extremos das barras adjacentes. Isto garante a transmissão correta dos esforços internos para os objetos 1D. Se várias barras de modelo de superfície estiverem ligadas 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 no bordo da secção transversal e é mantida também no modelo de superfície.
Rigidez
Com este tipo de barra, pode utilizar uma barra com rigidezes definidas pelo utilizador. Os parâmetros de rigidez são 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 opções para acoplar os graus de liberdade dos nós inicial e final 'Fixo' ou através de uma 'Articulação'. Com acoplamentos, é possível modelar situações especiais para transmissão de forças e momentos. Neste caso, as forças normais e de corte ou os momentos de torção e flexão 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 ação definíveis. Para uma barra de mola, apenas precisa de definir o comprimento da barra Lz no registo 'Secção', e não uma secção transversal: A rigidez da barra resulta dos parâmetros da 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 expande as possibilidades para análises dinâmicas de acordo com a Análise de histórico de tempo.
Tal como numa barra de mola, apenas precisa de definir o comprimento da barra Lz no registo 'Secção', e não uma secção transversal. A rigidez da barra resulta dos parâmetros da mola que define no diálogo 'Nova mola de barra' (ver capítulo Molas de barra). As propriedades de amortecimento podem ser controladas através do coeficiente de amortecimento X.
Opções
Nesta secção, pode definir mais propriedades da barra através das caixas de verificação.
Nó na barra
Com um ou mais nós na barra, pode dividir a barra em segmentos sem a dividir (ver capítulo Nó).
Articulações
Pode dispor articulações numa barra para controlar a transmissão de esforços internos nos nós extremos (ver capítulo Articulações de barra). Para certos tipos de barra, a introdução está bloqueada, uma vez que já existem articulações internas. Pode atribuir articulações separadamente ao 'Início da barra i' e ao 'Fim da barra j'.
Excentricidades
As excentricidades oferecem a possibilidade de ligar a barra excentricamente nos nós extremos (ver capítulo Excentricidades de barra). Pode atribuir excentricidades separadamente ao 'Início da barra i' e ao 'Fim da barra j'.
Apoio
Pode atribuir um apoio à barra que é eficaz em todo o seu comprimento. Os graus de liberdade e as rigidezes da mola são definidos nas condições de apoio (ver capítulo Apoios de barra).
Reforços transversais
Os reforços transversais na barra influenciam a rigidez ao empenamento da barra. Eles afetam o cálculo com torção com empenamento considerando sete graus de liberdade (ver capítulo Reforços transversais de barra).
Aberturas de barras
As aberturas de barras afetam os valores da secção transversal e o diagrama de esforços internos. Elas são relevantes para o tipo de barra 'Modelo de superfície'. O capítulo Aberturas de barras descreve como pode definir o tipo e a posição das aberturas.
Não linearidade
Pode atribuir uma não linearidade à barra. As propriedades não lineares são definidas como não linearidades de barra (ver capítulo Não linearidades de barra).
Pontos de resultados intermédios
Com pontos de resultados intermédios, pode controlar a saída tabular dos resultados ao longo da barra. Os pontos de divisão são definidos no diálogo 'Novo ponto de resultado intermédio de barra' (ver capítulo Pontos de resultados intermédios de barra).
Modificações de extremidade
Com modificações de extremidade, pode ajustar graficamente a geometria da barra nas suas extremidades. Desta forma, é possível preparar protuberâncias, encurtamentos ou chanfrados para a representação renderizada.
'Prolongamento': Pode definir um 'Prolongamento' para o início e o fim da barra. Um valor negativo Δ atua como um encurtamento.
'Inclinação': Com uma inclinação, pode chanfrar cada extremidade da barra. São possíveis ângulos de inclinação em torno dos dois eixos da barra y e z. Um ângulo positivo provoca uma rotação no sentido horário em torno do respetivo eixo positivo.
Ativar transferência de carga
A caixa de verificação permite distribuir a carga da barra – independentemente da rigidez da barra – com a ajuda de uma transferência de carga. Assim, a barra é eficaz no modelo através da sua rigidez. A distribuição da carga para os objetos adjacentes, por outro lado, é controlada através dos parâmetros que pode definir no registo Transferência de carga.
Desativar para o cálculo
Se ativar esta caixa de verificação, a barra, incluindo a carga, não é considerada no cálculo. Desta forma, pode investigar como o comportamento estrutural do modelo se altera quando determinadas barras não são eficazes. As barras não precisam de ser eliminadas; as cargas também são mantidas.
