A aba Base gerencia os parâmetros elementares da barra. Se marcar uma caixa de verificação na secção 'Opções', é normalmente adicionada uma nova aba de diálogo. Aí pode definir os respetivos detalhes.
Tipo de barra
O tipo de barra controla de que forma podem ser registados os esforços internos ou que propriedades são assumidas 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, capaz de transmitir todos os esforços internos. Uma barra de viga não possui articulações nas suas extremidades. 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 um acoplamento. Com ela é possível definir barras com rigidez muito elevada, considerando articulações que também podem ter constantes de mola e não linearidades. Surgem poucos problemas numéricos, pois as rigidezes estão adaptadas ao sistema.
Para barras rígidas, os esforços internos são apresentados se, no Navegador - Resultados, na parte inferior da categoria 'Barras', ativar os Resultados para acoplamentos.
Para barras rígidas são consideradas as seguintes rigidezes:
| Rigidez axial 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 é possível representar vigas de pavimento em T (vigas de apoio). 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 e as secções das nervuras entram no dimensionamento de betão. Uma chapa de aço com uma "nervura" soldada deve ser modelada como superfície com uma barra ligada excentricamente.
Para a 'Disposição da nervura', a lista oferece várias possibilidades de seleção.
Uma nervura é, em 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, pode também 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 direito. Na maioria dos casos, a configuração 'Encontrar automaticamente' pode ser mantida, com a qual o programa determina as duas superfícies. Se mais de duas superfícies coincidirem na linha da barra do tipo "Nervura", as superfícies relevantes 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. Podem também ser determinadas de acordo com as prescrições de uma norma, por exemplo segundo a 'EC2', secção 5.3.2.1.
Os valores by,int definem a largura da superfície ou da zona 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 centro da alma até à respetiva borda. Por predefinição, by,int e by,eff são iguais. No entanto, pode defini-los separadamente depois de 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 zonas de larguras desfasadas podem ser linearizadas e ligadas entre si através da coluna da tabela 'Distribuição linear', de modo a evitar grandes saltos de rigidez na barra do tipo "Nervura".
Em modelos 3D, as larguras eficazes não influenciam a rigidez, uma vez que a rigidez acrescida é considerada através da barra excêntrica. No entanto, as larguras eficazes influenciam a distribuição dos esforços internos da barra e 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 são apresentados os momentos de flexão e de torção provenientes das cargas da barra.
Barra de treliça (apenas N)
Este tipo de barra de treliça com a rigidez E ⋅ A é capaz de absorver forças normais em forma de tração e compressão. São apresentados apenas esforços internos nos nós. A barra apresenta um diagrama de esforços internos linear, desde que não atue nenhuma carga pontual na barra. Não é apresentado um diagrama de momentos que poderia surgir em consequência do peso próprio ou de uma carga linear. No entanto, as forças nos nós são calculadas a partir das cargas da barra, garantindo assim a correta transmissão.
Escora resistente à encurvadura (Buckling-Restrained Brace)
O tipo Buckling-restrained brace permite a modelação de uma barra com um núcleo de aço (chapa plana ou secção transversal em cruz) e um revestimento preenchido com betão num perfil oco quadrado ou redondo. É utilizado sobretudo nos EUA para o contraventamento de edifícios expostos a sismos.
O núcleo de aço é móvel no revestimento de betão, sem aderência. Sob esforço de compressão ocorre uma "micro-encurvadura" com formas próprias elevadas, uma vez que o revestimento impede a encurvadura global de toda a barra.
Para a rigidez da barra é considerado apenas o núcleo de aço; para o peso próprio automático também o revestimento de betão com a invólucro 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 força de compressão.
O cálculo de um sistema de barras com tirantes é efetuado iterativamente: No primeiro passo são determinados os esforços internos de todas as barras. Se os tirantes receberem uma força normal negativa (compressão), é iniciado mais um passo de iteração. As parcelas 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 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 sem limites, 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 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. Substituindo estas (de forma realista) por barras de encurvadura, em muitos casos a carga crítica é aumentada.
Cabo
Um cabo só é solicitado à tração. Com ele é possível analisar cadeias de cabos através de um cálculo iterativo segundo a análise de grandes deformações, considerando forças longitudinais e transversais.
Os cabos são adequados para modelos em que podem ocorrer grandes deformações com as correspondentes alterações dos esforços internos. Para escoramentos simples, como num beiral, os tirantes são totalmente suficientes.
Varão de armadura
Com este tipo de barra é possível representar armaduras passivas de aço no modelo de elementos finitos de um elemento de betão armado. Deste modo podem, por exemplo, ser analisadas zonas de descontinuidade baseadas na analogia da treliça (escoras de tração e 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 material não linear ainda não é possível atualmente.
Na secção 'Configurações' está definido como tipo de barra uma armadura passiva. Outros tipos de varões de armadura estão disponíveis quando o Módulo Tendões está ativado.
Na secção 'Objetos mestre', atribua as barras ou superfícies em que se encontra o varão de armadura. Utilize para isso o botão
. Com o botão
pode então 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 dos cabos (análise de grandes deformações). No entanto, uma barra de cabo em roldanas só pode ser definida numa Polilinha que se situe num plano e que tenha 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 polias.
Em contraste com uma barra de cabo normal, só é possível um deslocamento nos nós interiores na direção longitudinal (ux). A barra não deve, portanto, ser carregada por cargas de barra que atuem na direção local y ou z. São considerados apenas os deslocamentos ux e as forças normais N.
Nos nós interiores da polilinha, é irrelevante se existe um apoio de nó ou se a barra está ligada a outra estrutura: é analisado o sistema global da barra de cabo ao longo do comprimento da polilinha.
Na aba 'Roldanas' pode definir os restantes parâmetros, como nós de desvio e propriedades das polias. A partir destas prescrições são gerados nós, barras de cabo e barras rígidas.
Secção resultante
A secção resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, volumes ou barras numa barra fictícia. Deste modo podem, por exemplo, ser lidas as forças cortantes 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 zona de integração. Na secção 'Parâmetros' pode então definir as dimensões. Estas referem-se à linha da barra no seu centro de gravidade.
Na secção 'Incluir objetos', defina as superfícies, células de superfície, corpos de volume e barras cujos resultados devem ser considerados na integração. Em alternativa, selecione 'Todos' os objetos e exclua depois, na secção 'Excluídos dos objetos inclusivos', determinados elementos.
Linha resultante
A linha resultante é adequada para integrar resultados de superfícies, volumes ou barras numa linha. Esta linha pode ser posicionada livremente no modelo.
O princípio corresponde a uma secção resultante. No entanto, não necessita de atribuir uma secção transversal. Na aba 'Secção transversal' pode ler o comprimento da linha e, se necessário, rodar a linha para a representação dos resultados; não tem qualquer outra função.
Transferência de carga
Com este tipo de barra é possível aplicar cargas a objetos que estão ligados à barra em nós extremos ou intermédios. A própria barra não possui rigidez. Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos numa nova aba.
A transferência de carga é atualmente efetuada pelo 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 transferido 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 for para considerar, 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 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 tabelas denominadas "Virtual Joist". Estes perfis Virtual Joist representam vigas de banzos largos equivalentes que se aproximam muito da superfície do banzo da viga, do momento de inércia eficaz e do peso. A viga é assim substituída por uma barra com uma secção transversal virtual. Deste modo, unidades complexas de suporte de carga, como por exemplo uma viga de treliça, podem ser simuladas 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 ou vigas alveolares ou reduções de secção transversal, como passagens para condutas, 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 permanece. Devem estar cumpridas as seguintes condições:
- A secção transversal é 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 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 atualmente ser influenciada. No cálculo estático é utilizado o modelo de superfície. Para a avaliação estão disponíveis tanto os resultados de barra (como numa secção resultante, em que as tensões das sub-superfícies da barra são integradas em esforços internos da barra) como os resultados de superfície. O controlo também aqui pode ser feito através do Navegador - Visualização ou do botão
.
O dimensionamento de uma barra de modelo de superfície nos Módulos é efetuado com os esforços internos da 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. Estas ligam o modelo de superfície aos nós extremos das barras subsequentes. Deste modo, é garantida a transmissão correta dos esforços internos para os objetos 1D. Se várias barras de 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. Existem quatro possibilidades para acoplar os graus de liberdade dos nós inicial e final como 'Fixo' ou através de uma 'Articulação'. Com acoplamentos podem ser modeladas situações especiais para transferências de força e momento. Neste caso, as forças normais e transversais, respetivamente os momentos de torção e flexão, são transmitidos diretamente de nó a nó.
Mola
Uma barra de mola oferece a possibilidade de representar propriedades de mola lineares ou também não lineares com zonas de ação definíveis. Para uma barra de mola só necessita de definir na aba 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, 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).
Amortecedores
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 o método do histórico de tempo.
Tal como numa barra de mola, só necessita de definir na aba 'Secção transversal' o comprimento da barra Lz, 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 pode controlá-las através do coeficiente de amortecimento X.
Opções
Nesta secção pode definir outras propriedades da barra através das caixas de verificação.
Nós na barra
Com um ou vários nós na barra pode dividir 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 extremos (ver capítulo Articulações de barra). Para determinados tipos de barra, a introdução está bloqueada, pois 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 excêntricamente aos 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 à barra um apoio que é eficaz ao longo de todo o seu comprimento. Os graus de liberdade e as rigidezes das molas devem ser definidos nas condições de apoio (ver capítulo apoio de barra).
Reforços transversais
Os reforços transversais na barra influenciam a rigidez de empenamento da barra. Estes influenciam o cálculo com torção com empenamento considerando sete graus de liberdade (ver capítulo Reforços transversais de barra).
Aberturas de barra
As aberturas de barra influenciam os valores da secção transversal e o diagrama de esforços internos. São relevantes no 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 tabular 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 nas extremidades
Com modificações nas extremidades pode adaptar graficamente a geometria da barra nas suas extremidades. Deste modo é possível preparar salientes, encurtamentos ou chanfros para a representação renderizada.
'Alongamento': Pode definir um 'alongamento' para o início e o fim da barra. Um valor negativo Δ atua como 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 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. Deste modo, a barra é eficaz no modelo através da sua rigidez. A distribuição da carga pelos objetos vizinhos, por sua vez, é controlada pelos parâmetros que pode definir na aba Transferência de carga.
Desativar para o cálculo
Se marcar esta caixa de verificação, a barra, incluindo o carregamento, não é considerada no cálculo. Deste modo pode analisar como se altera o comportamento resistente do modelo quando determinadas barras não são eficazes. As barras não precisam de ser eliminadas; as cargas também permanecem.
Estimativa de custos
A estimativa de custos é efetuada, em regra, com os custos do material atribuído às barras de uma secção transversal (ver capítulo Materiais). Se forem para aplicar parâmetros específicos para uma barra, pode definir separadamente os custos unitários e as unidades na aba 'Estimativa de custos'. O princípio corresponde ao procedimento descrito para secções transversais.
Estimativa das emissões de CO2
A estimativa das emissões de CO2 baseia-se também, em regra, no material da secção transversal. No entanto, pode definir as emissões unitárias e as unidades na aba 'Estimativa das emissões de CO2' também especificamente para cada barra. O princípio é descrito no capítulo Secções transversais para as emissões de determinadas secções transversais.
