Estrutura de cobertura histórica da ALS Ingenieure GmbH & Co. KG
Estudo de caso

Estrutura de cobertura histórica calculada digitalmente: entrevista com Patrick Hauck

Desafio

No centro do projeto esteve o cálculo estrutural e o dimensionamento conforme a norma da nova cobertura a ser construída da torre da cozinha da fortaleza de Marienberg, em Würzburg. Os elementos de madeira existentes estavam contaminados com preservantes de madeira contendo substâncias nocivas e tiveram de ser completamente substituídos. A nova estrutura deveria ser reconstruída com base no modelo histórico com um pilar central – em conformidade com os requisitos de conservação de monumentos e com as normas atualmente vigentes. A geometria parcialmente curvada da estrutura impôs exigências especiais à modelação.

Solução

Os engenheiros da ALS utilizaram o RSTAB para calcular toda a estrutura da cobertura como um modelo detalhado tridimensional de barras. Ao empregar rigidezes de molas para a modelação de ligações e apoios, foi possível reproduzir de forma realista as condições de contorno reais, bem como as ligações parcialmente deformáveis entre os diferentes componentes. Tanto a capacidade resistente dos elementos individuais como o comportamento estrutural global do sistema foram verificados em conformidade com as normas.

Vantagens

  • Modelação realista: a representação das ligações por meio de rigidezes de molas permite considerar de forma diferenciada as condições reais de apoio e ligação de construções históricas.
  • Dimensionamento conforme a norma: o RSTAB fornece a verificação completa da capacidade resistente de elementos individuais e do sistema global segundo as normas atualmente vigentes.
  • Eficiência em estruturas existentes: a modelação tridimensional de barras reduz o esforço de cálculo mesmo em estruturas curvadas e geometricamente exigentes.
  • Utilização combinada de software: o RSTAB e o RFEM complementam-se de forma ideal – o RSTAB para estruturas de barras e estruturas de madeira, o RFEM para cálculos de betão armado em superfícies e elementos finitos.
  • Poupança de tempo no dia a dia: funções como "Assumir reações de apoio" e a Geo-Zone Tool aceleram de forma percetível as tarefas recorrentes na prática diária.

RSTAB como ponte entre a conservação de monumentos e o planeamento estrutural moderno

O ponto decisivo neste projeto não foi simplesmente um cálculo. O RSTAB serviu como interface entre a estrutura histórica existente e a nova construção em conformidade com as normas. Através da modelação espacial 3D no RSTAB, os requisitos de projeto e a realidade construtiva puderam ser reunidos num modelo comum e fiável.

O software facilitou a colaboração de uma forma especial: a conservação de monumentos introduziu os seus requisitos relativos ao modelo histórico, e o engenheiro de estruturas pôde verificar e avaliar variantes diretamente no RSTAB de forma clara. Desta forma, uma especificação compatível com a conservação de monumentos foi convertida numa solução estatisticamente otimizada e executável. O resultado não é apenas conforme às normas, mas também económico — mantendo-se fiel ao caráter histórico da estrutura.

Calcular em vez de aproximar – Com o RSTAB no modelo espacial 3D

Na estrutura da cobertura da torre da cozinha, a vantagem de um cálculo tridimensional detalhado no RSTAB tornou-se muito evidente. A geometria histórica da estrutura, parcialmente curvada, não poderia ser corretamente representada com abordagens 2D simplificadas.

Com o RSTAB, toda a estrutura da cobertura pôde ser representada como um modelo espacial de barras — incluindo as condições reais de apoio e de ligação através de rigidezes de mola. Esta combinação de fidelidade do modelo e dimensionamento em conformidade com as normas tornou a verificação robusta e compreensível: tanto a capacidade resistente de cada componente individual como o comportamento resistente global do sistema puderam ser verificados com segurança, em conformidade com as normas atualmente em vigor.

Funções base importantes: adotar rigidezes de mola e reações de apoio

Para além da utilização em projetos, o software Dlubal traz à equipa da ALS Ingenieure, sobretudo no trabalho diário, uma vantagem claramente percetível: tarefas recorrentes são executadas mais rapidamente, de forma mais padronizada e com menos esforço manual. Duas funções destacam-se especialmente:

  • Rigidezes de mola para ligações e apoios (RSTAB): para o gabinete, esta função é indispensável na modelação de estruturas de cobertura históricas. Condições de contorno reais e as ligações, por vezes flexíveis, entre elementos estruturais podem assim ser consideradas de forma diferenciada — um cálculo realista de estruturas existentes seria praticamente impossível sem esta função.
  • Adotar reações de apoio (RFEM): na engenharia de estruturas maciças, esta função é um verdadeiro poupador de tempo: forças de apoio de um submodelo podem ser adotadas diretamente como cargas num modelo subsequente. Etapas de trabalho que, de outro modo, exigiriam várias horas de trabalho manual tornam-se assim automatizadas — o fluxo de trabalho permanece rápido e transparente.