Materiais

Os materiais são necessários para definir superfícies, secções e sólidos. As propriedades dos materiais são incorporadas nas rigidezes destes objetos.

Nome

Pode atribuir qualquer nome ao material. Se a designação corresponder a uma entrada da biblioteca, o RFEM importa as propriedades de material aí armazenadas. Para selecionar o material na biblioteca, clique no botão no final da linha de entrada. A importação de materiais está descrita no capítulo Biblioteca de materiais.

Para materiais da biblioteca, as 'Propriedades básicas do material' estão definidas de forma fixa e não podem ser alteradas. Se pretender utilizar propriedades personalizadas do material, ative a caixa de seleção Material personalizado na secção 'Opções' (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, defina o tipo de material e o modelo de material.

Tipo de material

O tipo de material controla quais os parâmetros e coeficientes relevantes para o dimensionamento. Esta classificação também especifica os fatores de segurança parciais do material que são considerados no dimensionamento de acordo com a norma.

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

Modelo de material

Estão disponíveis os seguintes modelos de material na lista:

Isotrópico | Elástico linear

As propriedades de rigidez elástica linear 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 ilimitado para cima)

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

Ortotrópico | Elástico linear (superfícies)

Com este modelo de material, podem ser definidas propriedades de rigidez que são diferentes nas duas direções da superfície x e y. Isto permite, por exemplo, representar as propriedades de plástico reforçado com fibra de vidro, lajes nervuradas ou as direções de tensão de lajes armadas. Os eixos da superfície x e y são perpendiculares entre si no plano da superfície.

Para definir propriedades de material diferentes para as direções x e y, ative a caixa de seleção Material personalizado na secção 'Opções'. No separador Ortotrópico | Elástico linear (superfícies), pode então definir os parâmetros do material.

Para uma matriz de rigidez definida positiva, devem 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 de ortotropia. Os índices para ν_xy e ν_yx são atribuídos da seguinte forma: o primeiro índice representa a extensão na direção da tensão, o segundo índice representa a extensão negativa transversal à direção da tensão.

Ortotrópico | Elástico linear (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 a caixa de seleção Material personalizado na secção 'Opções'. No separador Ortotrópico | Elástico linear (sólidos), pode então definir os parâmetros do material.

Os elementos da matriz de rigidez determinados a partir das entradas são indicados no separador 'Ortotrópico | Elástico linear (sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isotrópico | Madeira | Elástico linear (barras)

Este modelo de material está disponível para materiais do tipo 'Madeira'. Permite, por exemplo, representar as propriedades de um painel OSB num modelo de barras, que considera as diferentes rigidezes em função da posição de instalação. A posição do painel pode ser definida no separador Isotrópico | Madeira | Elástico linear (barras) através das duas listas.

Ortotrópico | Madeira | Elástico linear (superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', este modelo de material permite controlar o módulo de elasticidade em relação ao comportamento estrutural como parede ou laje, bem como o módulo de corte G_xy: painéis OSB, por exemplo, apresentam rigidezes dependentes da direção, dependendo da posição de instalação no modelo.

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

Propriedades básicas do material

Nesta secção do separador 'Base' são indicadas as propriedades mais importantes do material.

Módulo de elasticidade

O módulo de elasticidade E descreve a relação entre tensão axial e extensão.

Módulo de corte

O módulo de corte G, também designado módulo de rigidez, é a segunda grandeza 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 é necessário para determinar a contração transversal. Para materiais isotrópicos, o coeficiente de Poisson situa-se normalmente entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (por exemplo, borracha), deve assumir-se que não se trata de um material isotrópico.

A relação entre o módulo de elasticidade E, o módulo de corte G e o coeficiente de Poisson para um material isotrópico está 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 dos módulos E e G. Pode alterar esta predefinição na lista 'Tipo de definição', se necessário.

Tipo de definição

Peso específico / Densidade

O peso específico γ descreve o peso do material por unidade de volume. Esta indicação é particularmente importante para o caso de carga "Peso próprio": o peso próprio automático do modelo é determinado a partir do peso específico e das áreas de secção transversal 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 variações de temperatura e de comprimento (extensão do material com aquecimento, compressão com arrefecimento).

O coeficiente de dilatação térmica é relevante para os tipos de carga '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, as propriedades do material estão predefinidas de forma fixa. Por isso, não podem ser alteradas diretamente nos campos de entrada. Para ajustar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material personalizado'. Isto torna acessíveis os campos de entrada das propriedades básicas do material no separador 'Base'. Da mesma forma, pode alterar as propriedades específicas para dimensionamento no separador 'Valores do material' (ver imagem Ajustar propriedades do material). No separador 'Modificação de rigidez', existe a possibilidade de escalar globalmente o módulo de elasticidade e o módulo de corte com um fator (ver imagem Ajustar rigidez do material).

Dependente da temperatura

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

Estimativa de custos

Para a determinação dos custos, são utilizados os materiais atribuídos aos objetos individuais. Pode definir os custos unitários e as unidades dos objetos no separador Estimativa de custos.

Estimativa de emissões de CO₂

Também a estimativa das emissões de CO₂ se baseia nos materiais atribuídos aos objetos individuais. Pode definir as emissões unitárias e as unidades no separador Estimativa de 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 renderização. Selecione uma entrada existente no separador 'Textura personalizada' ou defina uma nova textura com o botão (ver capítulo Texturas).

Valores do material

No separador Valores do material são indicadas todas as propriedades do material que desempenham um papel na análise estática e no dimensionamento nos módulos adicionais.

Modificação de rigidez

O separador Modificação de rigidez é exibido quando ativa a opção Material personalizado no separador 'Base'. 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 'Parâmetro' o fator com o qual a rigidez do material deve ser ajustada.

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

Dependente da temperatura

O separador Dependente da temperatura é exibido quando ativa as opções Material personalizado e Dependente da temperatura no separador 'Base'. Aqui pode descrever as propriedades do material dependentes da temperatura. As propriedades do material dependentes da temperatura são consideradas para objetos que estão termicamente solicitados por temperatura ou variação de temperatura. No cálculo das cargas de temperatura, é utilizada a temperatura final do respetivo passo.

Selecione na lista 'Propriedade dependente da temperatura' uma propriedade do material, por exemplo, o módulo de elasticidade. Crie então com o botão as linhas de tabela necessárias para poder introduzir as temperaturas com os valores correspondentes 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 de temperatura. Com um valor de referência de, por exemplo, 300 °C, o módulo de elasticidade reduzido deste ponto da curva de temperatura é aplicado a todas as barras e superfícies.

Biblioteca de materiais personalizados

Pode guardar um material personalizado numa biblioteca como modelo. Assim, não precisa de definir novamente as propriedades do material noutros projetos.

Guardar material

Para guardar o material atual como material personalizado, clique no botão em baixo, na secção 'Propriedades básicas do material', após definir as propriedades do material.

Aparece o diálogo 'Novo material personalizado'.

Introduza a designação do material no campo 'Nome'. Se necessário, pode ainda ajustar as propriedades do material. Com OK, guarda o material personalizado na biblioteca.

Importar material

Para importar um material personalizado da biblioteca, clique no botão na secção 'Propriedades básicas do material'.

Aparece o diálogo 'Editar material personalizado'. Nesta biblioteca com os seus materiais guardados (ver imagem Diálogo 'Novo material personalizado'), pode selecionar a entrada adequada e depois confirmar com OK.

Se importou um material personalizado e pretende alterar as propriedades de forma geral, pode ajustar as propriedades do material na biblioteca através do botão (na secção 'Propriedades básicas do material').

Definir localização da biblioteca

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

Selecione na categoria Base de dados a entrada Biblioteca de materiais do utilizador (1). Em seguida, mostre a pasta do ficheiro user_library_material.dbm através do botão (2). Se pretender utilizar outra biblioteca de materiais que se encontra 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 definir aí o caminho de armazenamento correspondente no mesmo diálogo.

Estimativa de custos

O separador Estimativa de custos é exibido quando ativa a opção Estimativa de custos no separador 'Base'.

Ative nos objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Sólidos' qual a grandeza do material é relevante para a estimativa de custos: 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 opções 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 que resulta da soma de todos os pesos parciais ativados do material. Além disso, é indicada a proporção do peso total que este material tem na massa de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Os 'Custos totais' mostram o preço que resulta da soma de todos os custos parciais ativados do material. Além disso, é indicada a proporção dos custos que este material tem no preço total de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

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

Estimativa de emissões de CO₂

O separador Estimativa de emissões de CO₂ é exibido quando ativa a opção Estimativa de emissões de CO₂ no separador 'Base'.

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

Introduza na coluna 'Emissão unitária' o valor que uma unidade do material causa em CO₂. 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 proporcionais de CO₂. O cálculo é, portanto, feito diretamente e não através de uma função separada, como noutros módulos adicionais.

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

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