Quando engenheiros competem: 6 maneiras de modelar uma ligação em aço

Durante este workshop prático, 36 engenheiros, divididos em 6 equipes, enfrentaram dois desafios complexos de projeto de ligações. Cada equipe foi encarregada de modelar uma ligação em aço, com foco no desempenho estrutural e na viabilidade prática.

As equipes consistiam em engenheiros estruturais de empresas de engenharia e fabricantes de aço, cada uma orientada por um calculisa experiente em ligações. Após as apresentações dos projetos, nós da IDEA StatiCa tivemos a oportunidade de modelar as ligações com o aplicativo IDEA StatiCa Connection. Dessa forma, pudemos analisar os resultados imediatamente e discuti-los em conjunto.

Abaixo explicamos os projetos e resultados detalhadamente. O artigo está dividido em duas partes, uma para cada desafio de projeto de ligação em aço.

1 – Modelar uma ligação complexa viga-pilar com vigas de borda

No primeiro desafio de projeto, focamos em uma junta conectando quatro elementos. As forças internas e os perfis tornaram essa tarefa desafiadora, como mostrado pela variedade de soluções: cada uma das seis equipes adotou uma abordagem diferente. Isto é exatamente o que torna esta profissão tão fascinante: nunca há uma única solução correta.

O maior desafio surgiu com a ligação das vigas de borda. Duas seções tubulares retangulares (180/180/6) tinham que ser conectadas a um pilar (HEA160) ou viga principal (IPE400). Combinado com os carregamentos impostos, o que criou uma situação de modelagem difícil.

Abaixo está uma visão geral das ligações, esboços e modelos elaborados no software de ligações em aço IDEA StatiCa. Em seguida, discutimos cada ligação e destacamos insights-chave das discussões e resultados.

Grupo A

O Grupo A escolheu estender o pilar e conectar a viga principal (IPE400) com uma chapa de extremidade. O desafio estava principalmente em conectar as vigas RHS de borda ao pilar HEA160. Para isso, foi proposta uma ligação com chapa gusset com dois parafusos M36. No entanto, ao modelar no IDEA StatiCa, rapidamente ficou claro que não havia espaço suficiente para este tamanho de parafuso. Como os especialistas durante o workshop enfatizaram, é essencial desenhar em escala para entender a exequibilidade de uma ligação.

Ao invés de uma ligação soldada direta, o grupo escolheu estender a chapa de ligação através de um recorte na alma do pilar para melhor transferir forças e reduzir tensões na alma do pilar.

Ao calcular a ligação no IDEA StatiCa, grandes deformações plásticas surgem na ligação das vigas de borda. Devido à alta força axial de compressão de 400 kN nas vigas de borda e uma excentricidade na chapa Gusset, ocorre um momento fletor na ligação. Usando uma ferramenta de análise de elementos finitos como o IDEA StatiCa, isso rapidamente se torna visível através das deformações que ocorrem.

Ao aumentar as espessuras das chapas, a ligação pode atender aos requisitos. Com uma chapa contínua de 35 mm e 2x M33 8.8 parafusos, é alcançada resistência e rigidez suficientes.

Embora a solução seja satisfatória, vale a pena considerar evitar a excentricidade, o que provavelmente seria inclusive mais eficiente estruturalmente.

Grupo B

O Grupo B tinha uma ligação similar, mas aqui a viga principal foi estendida. Escolher uma ligação simétrica das vigas de seção tubular quadrada (SHS) evita o momento fletor adicional. Com as espessuras de chapa prescritas, a deformação plástica fica logo abaixo do limite de 5%.

Ao aumentar as espessuras das chapas e fornecer soldas suficientes, a ligação resiste à combinação de compressão axial e cisalhamento horizontal, mantendo a deformação plástica abaixo de 5%.

Apenas a verificação de parafusos não era satisfeita usando 4x M24 8.8. No entanto, simplesmente reforçar os parafusos não resolve o problema porque a verificação é limitada pela resistência ao esmagamento. Uma solução alternativa é aumentar o grau do aço das chapas de ligação para S355. Isso permite alcançar resultados ótimos com apenas aumentos mínimos na espessura da chapa e tamanho do parafuso.

Grupo C

O Grupo C também tem uma ligação similar, mas ao contrário dos grupos A e B, é mais adequada para carregamento horizontal porque a chapa gusset é girada em um quarto de volta. Estamos novamente lidando com uma excentricidade e encontramos os mesmos problemas do Grupo A. O uso de quatro parafusos em vez de dois torna a junta mais rígida, mas ainda vemos alta deformação plástica e deformação. Soldar a chapa gusset ao enrijecedor e aumentar as espessuras das chapas ajudam a tornar a junta mais rígida, mas a excentricidade sempre estará presente.

Ao aumentar as espessuras das chapas de 15 mm para 30 mm, a junta passa a atender aos requisitos de projeto com 4x M24 8.8 parafusos.

Este tipo de junta funciona com mais segurança sem excentricidades. Se uma excentricidade for inevitável por razões práticas, a ligação será especialmente adequada para transferir uma força transversal em uma direção, na direção onde a ligação é mais rígida. A combinação de uma excentricidade com grande força normal de compressão e uma força transversal na direção de menor inércia da conexão fará com que o elemento dobre e corra risco de flambagem.

Análise de flambagem

Para avaliar adequadamente este risco, faz sentido realizar uma análise de flambagem adicional. Com o IDEA StatiCa, uma análise de flambagem linear pode ser realizada, o que mostra que para chapas com espessura insuficiente, pode ocorrer uma forma de flambagem semelhante à flambagem global. Com base no fator de flambagem correspondente, isso pode ser interpretado como uma falha por flambagem.

Mais informações sobre isso e como o IDEA StatiCa realiza a análise de flambagem linear podem ser encontradas no seguinte artigo Flambagem global vs. flambagem local. O que isso significa?

Grupo D

O Grupo D adota uma abordagem diferente e os problemas vistos nos três primeiros grupos são evitados com a continuidade das vigas de borda. O IPE400 é conectado ao pilar parcialmente contínuo com uma chapa de extremidade e à viga de borda com uma pequena chapa de borda. Os resultados mostram que a ligação desempenha construtivamente bem e as forças são eficientemente transmitidas.

Como é uma ligação de cisalhamento, o grupo recomenda usar um furo alongado na chapa de borda para evitar que força excessiva seja transmitida através do parafuso durante a rotação da viga. Isso evita altas tensões na chapa de borda e parede da seção tubular retangular. Esta consideração de projeto também afeta a rigidez rotacional da junta.

Análise de rigidez

Para determinar a rigidez exata da ligação, a análise de rigidez pode ser realizada com o IDEA StatiCa. O diagrama momento-rotação é gerado e com base no Eurocode, a junta pode ser classificada como totalmente rígida, semi-rígida ou rotulada.

Analisando a ligação da viga de cobertura para o Grupo D, o IDEA StatiCa fornece uma rigidez rotacional que é considerada Semi-rígida. Esta rigidez pode ser representada no modelo estrutural global usando uma rigidez de mola rotacional.

No entanto, se uma ligação simples for necessária, o detalhe deve ser modificado para que a ligação seja realmente classificada como Articulada. Como mostrado na figura abaixo, na situação (2) uma rótula foi realizada movendo para baixo a fileira superior de parafusos.

Grupo E

O Grupo E estendeu a viga de cobertura e a colocou no topo do pilar. As vigas de borda foram fixadas à viga de cobertura com chapas de extremidade, garantindo que as forças sejam adequadamente transmitidas na junta.

Para permitir a montagem dos parafusos, o grupo propôs um recorte na parede da seção tubular. Uma solução bem pensada, já que a praticidade é uma grande preocupação. O recorte cria uma distribuição de tensão diferente no entalhe, mas ao aplicar um recorte redondo, as concentrações de tensão permanecem limitadas.

Grupo F

Como vimos, a ligação das vigas de borda cria desafios de projeto. O Grupo F resolve estes substituindo as vigas de borda por seções HEA160. Isso facilita a ligação das vigas ao pilar e fornece espaço suficiente para montar os parafusos. A ligação funciona bem sob compressão, e as chapas de extremidade canalizam eficientemente as forças através do pilar.

No entanto, as vigas de borda também podem estar sob uma carga de tração de 400 kN. Neste caso de carga, a ligação não é satisfatória. Ao aumentar a espessura das chapas de extremidade de 15 mm para 20 mm, os requisitos de resistência são atendidos e a ligação é adequada para cargas de tração e compressão.

Biblioteca de Ligações

Não tem certeza de como modelar uma ligação de aço específica? A Biblioteca de Ligações no IDEA StatiCa dá acesso instantâneo a dezenas de exemplos práticos, ajudando a encontrar a solução certa mais rapidamente. É um recurso valioso que muitos engenheiros estruturais usam como inspiração ao calcular ligações em aço.

2 – calcular uma ligação de placa de base com contraventamento

O segundo desafio de projeto envolve uma ligação de placa de base. O contraventamento diagonal pode ser feito em três perfis diferentes e é carregado com uma força de compressão de 500 kN. O próprio pilar enfrenta uma força de compressão significativa de 2000 kN.

O foco está na ligação entre a diagonal e o pilar, bem como no projeto da placa de base, incluindo chumbadores e fundação. Com base nos esboços e apresentações submetidos, as ligações foram modeladas e analisadas no IDEA StatiCa. Mais uma vez, este projeto mostra que múltiplas soluções de ligação são possíveis: não há uma única resposta correta. Abaixo, apresentamos uma visão geral dos diferentes projetos, incluindo os resultados do IDEA StatiCa. Em seguida, discutimos as principais considerações de projeto, abordando os grupos coletivamente em vez de individualmente.

Ligação do contraventamento ao pilar

Para a ligação do contraventamento, três grupos (A, C, E) escolheram uma chapa de extremidade com ligação stub, e os outros três grupos (B, D, F) escolheram uma chapa gusset com ligação parafusada.

O projeto de ligação stub fornece transferência direta de força de compressão sem complicações na ligação. Optando por um perfil HEA, a montagem dos parafusos é facilmente viável e a alma do elemento diagonal está alinhada com a alma do pilar. Como resultado, as tensões são bem transmitidas para o pilar, como visto nas soluções dos grupos A, C e E (ver figura).

Em contraste, os Grupos B, D e F escolheram uma ligação com chapa gusset. Eles consideraram girar o pilar em um quarto de volta para que o contraventamento possa ser conectado dentro do pilar sem ocupar muito espaço. No entanto, neste caso, a chapa gusset é conectada diretamente, mas transversalmente, à alma do pilar, e devido às altas forças de compressão, picos de tensão podem ocorrer na alma do pilar. Os cálculos no IDEA StatiCa mostram que o projeto está dentro dos limites aceitáveis, mas o engenheiro estrutural deve permanecer cauteloso. Se a alma começar a se deformar plasticamente, é aconselhável girar o pilar, aumentar a espessura da alma ou adicionar enrijecedores.

Nos projetos com a ligação de chapa gusset, é vantajoso tornar a ligação simétrica e não deixar as chapas se projetarem muito, pelas mesmas razões que discutimos no primeiro desafio de projeto. A ligação B apresenta um layout assimétrico, mas a chapa de 20 mm de espessura e o uso de seis parafusos resistem efetivamente ao momento resultante, mantendo as tensões dentro dos limites aceitáveis.

Projeto da placa de base do pilar

Há também considerações importantes no projeto da placa de base e fundação de concreto. Devido às altas forças de compressão, é crucial que as tensões sejam bem distribuídas através da placa de base para o concreto. Isso pode ser alcançado escolhendo uma placa mais espessa e tornando-a mais larga que o perfil do pilar para que as tensões sejam melhor distribuídas.

A figura abaixo compara as tensões na placa de base e as tensões de contato no concreto para uma placa de base com 40 mm e 10 mm de espessura. Se a placa de base for muito fina, as tensões se concentram ao redor do perfil do pilar em vez de serem efetivamente distribuídas. Como resultado, a área de contato efetiva no concreto se torna muito pequena, levando a tensões de compressão que excedem o limite permitido.

Fundação do pilar

Vemos diferentes soluções de fundação, com ou sem junta de argamassa, e chumbadores com ou sem chapas de arruela. Os chumbadores usados variam de M20 a M30.

Os cálculos no IDEA StatiCa mostram que nenhuma das ligações é satisfatória para verificar os chumbadores. Por padrão, as forças de cisalhamento são definidas para serem transmitidas através dos chumbadores. Chumbadores M20 são considerados insuficientemente resistentes e não podem suportar as forças de cisalhamento. Em contraste, chumbadores M30 8.8, em combinação com uma chapa de arruela, são suficientemente resistentes para transferir as forças de cisalhamento. No entanto, a verificação ainda não é satisfatória, porque o problema agora não está no aço, mas na falha do concreto.

As forças de cisalhamento nos chumbadores causam falha de borda do concreto, com os chumbadores sendo arrancados do concreto. O IDEA StatiCa Connection calcula com concreto simples, então a falha do concreto em forças mais altas é inevitável.

Se as forças não puderem ser reduzidas, quatro possíveis soluções permanecem.

Otimizar a transferência de força de cisalhamento adicionando uma barra de cisalhamento. Desta forma, todo o cisalhamento é transferido pela barra e a falha dos chumbadores e arrancamento do concreto é evitada.
Transferir forças de cisalhamento por atrito em vez de através dos chumbadores. A alta força de compressão no pilar fornece resistência ao atrito suficiente.
Modificar o bloco de concreto. Aumentando a distância da borda ou a classe do concreto, o concreto tem menos probabilidade romper.
Projetar Armadura Adicional no bloco de concreto. Desta forma, a armadura de aço resiste às forças de tração e evita o arrancamento do concreto. Esta solução pode ser modelada e analisada usando o IDEA StatiCa 3D Detail.

Como mostrado nos esboços dos projetistas, apenas o Grupo E incluiu armadura em seu projeto. Ao adicionar armadura de aço ao elemento de concreto, mecanismos de falha como arrancamento do cone de concreto e falha de borda do concreto podem ser evitados.

Curioso como economizar tempo no projeto de armadura sem comprometer a segurança?
Assista a este webinar sobre Utilização de Armadura no Projeto de Chumbadores
Ou confira este tutorial do IDEA StatiCa sobre Ancoragem excêntrica em Detail.

Consideração final

As ligações em aço foram projetadas por 6 grupos, modeladas no IDEA StatiCa e discutidas com engenheiros estruturais experientes. Usando o IDEA StatiCa, pudemos analisar os resultados em detalhes e identificar e discutir considerações importantes de projeto. Este workshop mostra que muitas ligações podem ser projetadas de infinitas maneiras e que nunca há uma única solução correta. Vivenciamos a importância de desenhar em escala e seguir o caminho das forças na ligação. Analisar a rigidez e visualizar como a junta irá se deformar é um bom experimento mental para entender como uma ligação irá se comportar.

“A imaginação é mais importante que o conhecimento“, disse Albert Einstein. E isso certamente se aplica ao projeto de ligações em aço também. Qualquer um que possa imaginar como uma junta se parece, como será feita, se as proporções estão corretas, como as forças fluirão e como a ligação irá se deformar já está um passo mais perto de se tornar o melhor calculista de ligações em aço.

As 10 perguntas mais importantes sobre ancoragem 3D NO IDEA StatiCa DETAIL

Este artigo responde às dez perguntas mais frequentes sobre ancoragem 3D no IDEA StatiCa Detail. As explicações são baseadas em conteúdos de webinars e refletem as melhores práticas, questões comuns de modelagem e considerações de conformidade normativa em fluxos de trabalho de ancoragem 3D em concreto.

1. Por que o cálculo parou antes do esperado?

Os critérios de parada no modelo 3D CSFM garantem que as simulações sejam interrompidas em limites definidos (consulte Método de solução e algoritmo de controle de carga para 3D CSFM nos fundamentos teóricos do IDEA StatiCa Detail). Por padrão, a opção “Parar no Limite de Deformação” está ativa, interrompendo cálculos quando algum critério de ELU é atingido. A utilização é verificada para concreto, armadura e ancoragem. A deformação do concreto é limitada a 5% em compressão e 7% em tração devido às necessidades de convergência. A deformação plástica da armadura é limitada a 5%, enquanto a ancoragem usa limites baseados em deslizamento e não em tensão de aderência.

Isso pode ser causado por vários motivos. O mais comum é a falta de armadura. Erros de divergência também podem surgir de um modelo mal apoiado, levando à deformação excessiva. Outro motivo pode ser que o projeto não atende à carga especificada e esteja simplesmente sobrecarregado.

2. Que tipos de apoios podem ser usados no Detail?

No Detail 3D, apoios de superfície podem adicionar rigidez em todas as direções. Por padrão, os apoios são somente de compressão (botão cinza da imagem), o que pode fazer com que as estruturas “voem” devido à falta de resistência à tração. Para permitir tração, alterne o botão para branco. Há duas abordagens sugeridas:

Use o apoio padrão somente de compressão para sapatas apoiadas no solo, mas lembre-se de aplicar manualmente o peso próprio, pois ele não é exportado do IDEA StatiCa Connection.
Para submodelos (como balcões, pedestais…) com armaduras contínuas, use apoio padrão e ancoragem contínua da barra. Isso adiciona restrições de ponto único, garantindo transferência adequada de força e evitando erros como lascamento do cobrimento ou divergência do modelo. Sem isso, os modelos podem falhar devido aos limites de deformação (como 7% em tração).

Para informações detalhadas sobre as funcionalidades do Detail 3D, consulte Funcionalidades completas do Detail 3D.

3. Por que é tão importante seguir as regras de detalhamento?

A armadura projetada deve seguir regras de detalhamento baseadas em normas (como armadura complementar para transferência de tração e força cortante de acordo com a EN 1992-4). O Detail 3D garante o fluxo de força adequado: zonas de compressão no concreto e tração nas armaduras. A armadura adequada é essencial, pois o concreto não transfere tração. As regras de detalhamento não são automatizadas – os usuários devem aplicá-las manualmente, sendo de responsabilidade do engenheiro estrutural reforçar o bloco de concreto da maneira correta.

4. Como modelar corretamente a transferência de força cortante?

A força cortante em placas de base pode ser transferida por atrito, chumbadores ou por barra de cisalhamento, mas apenas um método pode ser usado por vez. Para atrito, garanta a sequência correta de casos de carga: aplique compressão (permanente) primeiro, depois cisalhamento (variável). Se feito incorretamente, a placa de base pode “voar”.

Com uma sequência de carga adequada e coeficiente de atrito definido como 0,25, a força cortante pode ser transferida por 25% da força de compressão. Para barras de cisalhamento, toda a força cortante é transferida por elas, mas não são verificadas no IDEA StatiCa Detail. Primeiro, verifique no IDEA StatiCa Connection, depois importe para o Detail. A transferência de carga em blocos de concreto segue caminhos típicos de tensão (mesas/alma) com base na direção da carga. Para chumbadores, o usuário pode definir quais chumbadores são efetivos para transferência de cisalhamento. Ainda assim, eles também não são verificados para cisalhamento no Detail – então verifique sua capacidade primeiro no Connection antes de simular no Detail.

5. O que considerar ao exportar do Connection para o Detail?

As cargas podem ser aplicadas diretamente nos chumbadores (tração, compressão, cisalhamento) ou na placa de base (todas as seis forças internas). Chumbadores e placas de base são modelados como elementos separados, então a transferência de força entre eles deve ser ativada manualmente por meio de restrições.

– Ao exportar o modelo de ancoragem do IDEA StatiCa Connection (por exemplo, consulte BIM Link Connection to Detail – Ancoragem carregada excentricamente), a transferência de força axial entre chumbadores e placa de base é desligada para evitar o efeito de alavanca adicional indesejado da placa de base.

– Alternativamente, ao modelar do zero e aplicar carga diretamente na placa de base, o usuário deve ativar a transferência axial e de cisalhamento entre a placa de base e os chumbadores.

6. Qual rigidez a placa de base deve ter?

Definir a rigidez correta da placa de base também é importante. Três modelos são comparados na figura a seguir:

– Uma placa de base flexível exportada do Connection,

– Uma placa de base flexível modelada diretamente no Detail 3D com carga aplicada em um único ponto,

– Uma placa de base rígida com espessura aumentada, com carga aplicada em um único ponto.

Os resultados mostraram que placas flexíveis modeladas diretamente no Detail 3D produzem distribuições de tensão imprecisas e efeitos de alavanca indesejados. A placa rígida elimina esses problemas, fornecendo resultados similares com a exportação do Connection. As forças nos chumbadores foram similares no primeiro e no terceiro modelos, mas o segundo (placa flexível feita no Detail 3D) superestimou as forças nos chumbadores em mais de 30%, tornando-o uma abordagem incoerente. Portanto, se não estiver exportando do Connection e estiver aplicando carga em um único ponto, para obter a interação entre a placa de base e o concreto o mais próximo possível da realidade, a sugestão é usar a placa de base rígida.

7. E sobre a tensão de contato?

No Connection é possivel definir um contato entre duas placas e exibir a tensão. No entanto, uma limitação conhecida (consulte Limitação conhecida para Detail 3D) da exportação de ancoragem do Connection para o Detail é que essa tensão de contato não é importada. A consequência dos efeitos ausentes causados pela tensão de contato é que as forças importadas não estão em equilíbrio na placa de base,por isso, o cálculo não pôde ser executado devido à grande deformação da placa de base e divergência do modelo.

Como resolver essa limitação?

– Caminho 1 – não use Contato no modelo Connection (Contato é justificável em uma faixa estreita de casos de uso)

– Caminho 2 – modelar a ancoragem diretamente no Detail com a placa de base rígida (consulte a pergunta 6)

8. Por que a tensão de aderência excede 99,9% tão rápido?

Na maioria dos modelos, a tensão de aderência na ancoragem excede 99,9% de utilização para níveis de carga de tração muito baixos. A razão pode ser encontrada no diagrama tensão-deformação da aderência entre o chumbador/armadura e o concreto, como mostrado na figura abaixo. A aderência atinge sua tensão máxima rapidamente, e qualquer carga adicional leva à deformação plástica da aderência. Para determinar a tensão de aderência última para chumbadores adesivos, consulte o artigo Resistência de aderência para chumbadores no Detail 3D.

9. Como devo gerenciar as configurações de malha?

A qualidade da malha é crucial para simulações 3D, especialmente para problemas não lineares, pois impacta diretamente o tempo de cálculo. O multiplicador de malha varia de 0,5 a 5, sendo 1 o padrão. Usar um fator de 5 acelera simulações, ajudando a identificar erros, mas os resultados podem ser imprecisos (erro acima de 30%). Após verificar o modelo, o fator sugerido é 1 ou menor para tensões e deformações precisas, o que aumenta o tempo de análise. Uma malha grosseira (fator maior) é usada para pré-dimensionamento, enquanto uma malha mais fina (fator menor) fornece resultados mais precisos na simulação final, especialmente ao redor de chumbadores.

10. É possível importar múltiplas ancoragens?

Sim, é possível. E o que acontece após exportar a ancoragem múltipla do Connection para o Detail? Dois ou mais blocos de concreto são importados para o Detail, dependendo do número de placas de base no Connection, onde cada placa de base tem seus próprios blocos de concreto. A limitação conhecida (consulte Limitação conhecida para Detail 3D) é que múltiplos blocos sólidos não são suportados no Detail. Portanto, o usuário deve excluir todos os blocos exceto um e relacionar todas as outras placas de base a esse bloco. Então, a distribuição correta de forças nos chumbadores e soldas é alcançada.

Conclusão

O CSFM 3D no IDEA StatiCa Detail é uma ferramenta poderosa para modelar o comportamento não linear do concreto e da armadura, garantindo conformidade com Eurocode e ACI. Ele lida efetivamente com interações de aderência, zonas de tração e compressão e layouts de armadura, oferecendo soluções robustas para ancoragem e transferência de carga. Os critérios garantem que os cálculos parem quando os limites críticos de deformação são atingidos e o detalhamento adequado da armadura é essencial para resultados realistas. A qualidade da malha é crucial para simulações precisas, com malhas mais finas fornecendo melhor precisão ao custo de tempos de análise mais longos. Armadura complementar, transferência de força cortante e configurações corretas de exportação também são fatores-chave para alcançar projetos precisos e em conformidade com as normas.

Para informações mais detalhadas, confira o webinar As 10 Perguntas Mais Frequentes sobre Ancoragem 3D.

Treliça do Aeroporto de Heathrow, Reino Unido

Neste projeto, o IDEA Connection foi utilizado para a análise e o cálculo das ligações de uma estrutura treliçada em aço, composta por seções tubulares, localizada no Aeroporto de Heathrow, em Londres.

O dimensionamento da estrutura principal foi realizado pela Mott MacDonald como empresa de consultoria original. O contratante responsável pela construção foi a DHD Engineering, que designou o nosso cliente, Ellis & Moore Consulting Engineers, para o dimensionamento das ligações.

Neste artigo, explicaremos as partes desafiadoras deste cálculo específico de ligações e como elas foram resolvidas com sucesso com o IDEA StatiCa Connection, ao mesmo tempo em que avaliaremos o uso do Método de Componentes original, implementado no EuroCode, e provaremos que sua aplicação é quase impossível neste caso particular.

Classificação da ligação para cálculo manual

Primeiramente, tentaremos explicar o procedimento quando uma ligação complexa precisa ser calculada manualmente. Usaremos como exemplo a ligação tipo N mostrada na imagem à direita, que é uma ligação multiplanar. Para realizar um cálculo adequado usando o método das componentes, precisamos reconhecer a configuração relevante na Figura 7.1 do EuroCode (veja na imagem abaixo).

Pela geometria da ligação, podemos ver que ao longo da direção longitudinal (marcada com o retângulo azul claro) não houve problemas. Pode ser claramente classificada como uma ligação N. Os problemas começam no plano inclinado! Então, eventualmente, temos duas ligações “N” coexistentes com uma ligação “Y”.

Ao longo dessa direção, o problema pode ser facilmente visualizado usando a captura de tela realista em 3D obtida do modelo final do IDEA StatiCa Connection (veja abaixo). Para esta configuração específica, não há orientação clara na norma e/ou os limites exigidos pelos parágrafos relevantes para sobreposições, etc., não são necessariamente atendidos. Neste caso, você precisaria de orientação especializada e ponderações de engenharia adequadas se fosse usar o método das componentes. Além disso, como as capturas de tela são do modelo finalizado, podemos ver que vários enrijecedores foram usados para reforçar a ligação e atingir a resistência necessária. A existência desses enrijecedores, por si só, torna a ligação impossível de ser dimensionada com a aplicação do método das componentes.

Dimensionamento bem-sucedido com o método CBFEM

Essas limitações do método das componentes não se aplicam ao CBFEM (método dos elementos finitos baseado em componentes) e ao IDEA StatiCa Connection, simplesmente porque a ligação é modelada exatamente como é na realidade, sendo analisada como um elemento unificador em todas as direções, com elementos finitos. Assim, depois que todas as forças são aplicadas, o modelo pode ser resolvido, todos os esforços internos que interagem em nosso modelo são calculados, e podemos obter imediatamente uma visão geral rápida de todas as verificações do EuroCode que mostram um dimensionamento seguro.

O que também é importante em comparação com o método das componentes é que este fluxo de trabalho é comum a todos os tipos de ligação. Assim, se, por exemplo, as seções retangulares fossem alteradas para seções circulares ou tipo I, nenhuma consideração especial precisaria ser levada em conta. Este não é o caso com o método das componentes, que possui regras especiais para cada tipo de seção transversal.

Uma observação sobre o cálculo de ligações no Reino Unido

Podemos dizer com segurança que, quando se trata de cálculo de ligações metálicas, os engenheiros estruturais seguem um determinado procedimento que parece ser uma prática comum no Reino Unido. Para calcular as ligações, os engenheiros responsáveis pelo dimensionamento básico da estrutura fornecem anotações como a da imagem à direita. Para ter informações legíveis por humanos, as ligações são agrupadas. Então, para cada grupo, uma envoltória de forças atuantes é criada. Este procedimento fornece uma sobresistência à ligação que leva a um dimensionamento seguro, mas também torna o fluxo de informações mais fácil entre as duas partes. O problema com esta abordagem é que a sobreresistência exigida (pelo menos neste caso particular) é tão grande que, sem os enrijecedores fornecidos, os elementos soldados seriam incapazes de resistir às forças aplicadas.

Isso significa que o calculista da ligação às vezes se encontra diante de um beco sem saída, porque alterar o tamanho do perfil não é uma prática aceitável e, se isso acontecer, deve ser devidamente justificado. Neste caso particular, usar o IDEA StatiCa Connection foi a única maneira do cliente alcançar o dimensionamento necessário sem usar análises de elementos finitos complexas e as armadilhas que seguem sua aplicação.

Dimensionamento mais econômico com IDEA StatiCa Connection

Essa prática comum descrita anteriormente também foi usada inicialmente neste projeto. Como consequência, as forças de projeto de envoltória fornecidas pelos engenheiros consultores originais resultaram em um cálculo superdimensionado das ligações primárias das treliças. Como você pode ver na imagem abaixo, o dimensionamento preliminar/de viabilidade resultou em uma ligação muito pesada para uma junta com 8 elementos, localizada no meio do vão.

Após comunicação intermediária com os engenheiros consultores principais, as forças foram alteradas para produzir combinações mais realistas e projetos viáveis. Essas forças foram usadas no IDEA StatiCa Connection, e então um dimensionamento mais econômico foi alcançado, com menos chapas adicionais utilizadas. O resultado dessa nova abordagem e comunicação entre as duas partes está ilustrado abaixo:

Embora tenha sido o primeiro grande projeto em que usamos o IDEA StatiCa Connection, a filosofia geral e as práticas do software nos ajudaram a elaborar rapidamente essas ligações complexas, que normalmente teríamos calculado manualmente. No IDEA StatiCa Connection, todas essas ligações se tornaram solucionáveis e, melhor ainda, não há nenhuma consideração especial a ser tomada. O fluxo de trabalho é comum, independentemente da geometria.

Outro ponto importante foi que os detalhes de ligação razoáveis levaram à redução dos custos de fabricação, e a montagem das treliças foi relativamente fácil.

Assim, o projeto foi considerado um sucesso para todas as partes… e a próxima fase do trabalho é realizada pela mesma equipe… com desafios semelhantes para os detalhamentos

Alexander Bezas

Eur Ing, BEng Hons / MSc Engenheiro Civil

Engenheiro Estrutural Sênior na Ellis and Moore Consulting Engineer

Resolva qualquer elemento de concreto pré-moldado

As estruturas pré-moldadas de concreto são muito populares, devido à sua simplicidade e rapidez de construção. Mas essas vantagens também se aplicam ao seu processo de cálculo? Na verdade, sim!

Quer saber como?

Com um conjunto adequado de ferramentas poderosas e fáceis de usar, você poderá trabalhar de uma maneira suave e eficiente durante o processo de cálculo de toda a estrutura, da cobertura às fundações.

Após ler este artigo, você dirá adeus aos tediosos cálculos manuais, às intermináveis planilhas do Excel com milhares de linhas apenas esperando que você digite uma fórmula errada, às estimativas para economizar um tempo precioso, que não se cumprem, e ao uso de programas que não cobrem todo o processo necessário.

Você aprenderá como verificar lajes alveolares, vigas pré-moldadas com aberturas, consolos, pilares e fundações. Tudo isso é feito com a consideração automática de efeitos reológicos, como fluência e retração, aplicando Análise Dependente de Tempo (TDA) para protendido e cobrindo todas as regiões de descontinuidade usando o Modelo de Campos de Tensões Compatíveis (CSFM) de escala global.

Calcule estruturas da cobertura às fundações em instantes!

Imagine um ginásio com 26 metros de largura, 44 metros de comprimento e altura total de 8 metros, onde temos uma cobertura com lajes alveolares, apoiadas em longas vigas, que estão ligadas à pilares esbeltos por consolos. Veja que temos alguns elementos incomuns nessa estrutura, o que traz várias complexidades!

Vamos começar nosso cálculo?

Cobertura com lajes alveolares

Quais são os desafios do dimensionamento de lajes alveolares? Os engenheiros precisam estar atentos ao comportamento dos diferentes materiais utilizados nas camadas individuais, ao cisalhamento nas ligações, à importância das etapas de construção, etc.

Como o programa IDEA StatiCa Beam tem a análise TDA implementada, você só precisa definir os materiais, a geometria, condições de contorno, cargas (ou importar as forças internas de software terceiros), estágios de construção e executar a análise abrangente cobrindo todos os estados limites últimos (ELU) e as verificações do estado limite de serviço (ELS).

Não hesite em experimentar esta função. Inspire-se com este exemplo de projeto de laje.

Longas vigas principais da cobertura

Para estes elementos é indiscutível a necessidade de uso do concreto protendido e, com isso, devemos otimizar a geometria da seção transversal, o número de cordoalhas, avaliar tensões iniciais, perdas, entre outros efeitos e considerações.

Para economizar material, você pode adicionar aberturas, porém será necessário construir o modelo de treliça equivalente e utilizar o Modelo Biela e Tirante (SaT) para verificar adequadamente as regiões de descontinuidade. Um processo longo, concorda?

Sua alternativa é utilizar o IDEA StatiCa Detail com o método CSFM para otimizar a estrutura e economizar seu tempo.

Para ajudar no processo de modelagem, confira o modelo pronto de uma viga protendida com aberturas.

Pilares que suportam as vigas

O cálculo correto de um pilar é essencial para toda a estrutura. Essa afirmação vale duas vezes mais em caso de cálculos de pilares esbeltos, pois estes elementos devem ser considerados sensíveis à estabilidade, ou seja, é imprescindível considerar seus efeitos de segunda ordem.

Leia mais sobre em cálculos facilitados de pilares esbeltos de concreto ou confira o modelo de pilar circular com efeitos de segunda ordem criado no IDEA StatiCa RCS e veja como ter uma abordagem eficiente para pilares esbeltos.

Consolo – sua ligação fundamental

Os consolos geralmente possuem tensão de compressão pela ação de um elemento colocado sobre eles. Contudo, é necessário considerar uma porção recomendada de uma carga horizontal. O modelo de treliça equivalente não é tão complicado nesse caso e os resultados são obtidos rapidamente.

É importante se atentar que valores satisfatórios dos resultados ELU não significam que você não terá fissuras ou deformações excessivas na sua estrutura. Por exemplo, temos um consolo com determinada geometria, propriedades e armadura tensionada por força normal e cortante, como na imagem abaixo.

Ao verificar este exemplo manualmente, você usará o Modelo Biela e Tirante (SaT), avaliará a tensão de compressão no concreto, em seguida, fará a comparação com o valor da capacidade resistente. Depois, calculará a tensão de tração e fará o dimensionamento da armadura adequada. Assim, o trabalho será concluído e você poderá avançar para a próxima etapa do projeto.

Para a verificação dos cálculos, o mesmo consolo foi modelado no IDEA StatiCa Detail. Abaixo, você pode verificar os resultados. De acordo com o cálculo manual usando o método SaT, as verificações ELU estão corretas pela análise do programa Detail.

No entanto, desta vez será utilizada uma abordagem mais avançada e bastante surpreendente para a segunda parte da verificação geral. As verificações ELS da mesma estrutura com as mesmas propriedades não são satisfatórias.

Isso é algo que você não pode avaliar usando o método SaT. Negligenciar as verificações do ELS pode impactar diretamente a vida útil da estrutura. É recomendável sempre verificar a estrutura tanto para os estados limites últimos quanto para os estados limites de serviço.

Geralmente, o pilar e o consolo são verificados separadamente. Porém, graças ao CSFM, você pode incluir ambos em um modelo. Dê uma olhada no modelo pilar com consolo.

A fundação suportando tudo

A última etapa é a verificação das fundações. As áreas próximas aos apoios também são regiões de descontinuidade. Assim, você pode iniciar novamente o IDEA Detail para fazer a mágica da engenharia estrutural e verificar diferentes tipos de ligações pilar-fundação.

Incluindo ligações complexas como cálices para pilares!

Como a cereja do bolo, você pode definir a rigidez dos apoios manualmente com base em seus cálculos para simular o comportamento elástico do solo! Para saber mais sobre isso, consulte o artigo Tipos de apoios no IDEA StatiCa Detail.

Agora você tem o livro de receitas completo e conhece os fluxos mais eficientes de trabalho para começar a modelar você mesmo! Para evitar quaisquer erros indesejados, leia o artigo Considerações em estruturas de concreto armado frequentemente negligenciadas.

Conclusão

Aprenda novas soluções!

O objetivo deste artigo não é desmerecer os cálculos manuais usando ferramentas e abordagens mais simplificadas ou as planilhas Excel que você está acostumado a utilizar para verificar estruturas de concreto pré-moldado ou te obrigar a mudar imediatamente seu fluxo de trabalho para apenas o IDEA StatiCa. A verdadeira intenção é apresentar uma solução mais rápida e precisa e te conscientizar que a utilização das abordagens mais simplificadas ou com Excel podem, por vezes, não ser o suficiente em termos de segurança de projeto.

Saiba mais sobre as possibilidades de cálculo de concreto no Centro de suporte do IDEA StatiCa, onde você também pode aprender como usar os programas em vários tutoriais, webinars e modelos de projetos.

Se você está começando com o software ou apenas deseja melhorar suas habilidades, confira nossos cursos online certificados no IDEA StatiCa Campus e escolha o que melhor atende as suas necessidades.

Teste o IDEA StatiCa gratuitamente!

Escrito por: Vlastimil Konecny

Traduzido por: Ananda Knoedt

Para acessar o artigo original em inglês, clique aqui.

Elementos de equilíbrio e apoio

Neste artigo, será apresentado como definir o tipo geométrico de elementos contínuos e de extremidade, definindo o elemento de apoio e as cargas na condição de equilíbrio.

Elementos contínuos e de extremidade

Cada elemento do modelo de ligação será definido como Contínuo ou de Extremidade no campo de Tipo Geométrico.

O elemento Contínuo considera que o elemento passa de forma contínua pelo nó da ligação e ambos os lados podem ser carregados.

Já o elemento de Extremidade termina no nó de cálculo, podendo ser carregado apenas no lado que tem continuidade.

Observação: Se você precisar definir um elemento limitado em ambos os lados, que não continua ao longo da estrutura, use a Operação de elemento de rigidez.

Elemento de apoio

Em um conjunto de elementos de cálculo, há um elemento na ligação que está sempre apoiando e os outros estão “conectados” a ele. O elemento de apoio é sublinhado na lista de elementos na cena e suas extremidades apresentam quadrados vermelhos, como um símbolo de apoio. O elemento de apoio pode ser escolhido pelo calculista, conforme a necessidade do projeto.

Para outros símbolos das condições de contorno, consulte o artigo sobr e Tipos de Modelos.

Cargas em equilíbrio

As forças internas em cada nó do pórtico devem estar em equilíbrio, especialmente no caso de um elemento contínuo, portanto, é necessário que as forças internas para todos os elementos sejam cuidadosamente inseridas de forma a garantir o equilíbrio no nó.

Para a definição das Cargas, o equilíbrio pode ser definido como:

Simples – neste modo, o elemento de apoio é apoiado em ambas as extremidades e não há cargas definidas nele.
Avançado (padrão) – o elemento de apoio é apoiado em apenas uma extremidade, as cargas são aplicadas em todos os elementos, sendo necessário calcular o equilíbrio das forças.

O modo pode ser alterado no menu superior de opções pelo botão Cargas em equilíbrio.

Por padrão, a opção de Cargas em equilíbrio é ativada automaticamente ao iniciar um novo projeto desde a versão 22.0 do IDEA StatiCa. Neste caso, a tabela de forças desbalanceadas é exibida e o usuário é responsável por manter as cargas em equilíbrio. Quaisquer forças desequilibradas serão aplicadas aos apoios.

Desativar a condição de equilíbrio pode levar a resultados falsos e inseguros. Além disso, o uso do método de carga simplificada (com Cargas em equilíbrio desligadas) não considera o cenário completo de tensões da ligação.

Exemplo

Com o exemplo a seguir, será mais fácil de compreender a diferença entre ativar ou não o modo. Abaixo, você pode observar uma viga carregada (B1) conectada a um pilar contínuo (B) por uma ligação, com a opção Cargas em equilíbrio desativada.

Após calcular o projeto, os resultados são fornecidos na cena 3D. Todas as verificações realizadas foram satisfeitas.

Ao copiar o projeto e ativar a opção Cargas em equilíbrio, será exibida a tabela de forças desbalanceadas. É possível inserir forças internas em ambas as extremidades do pilar B para, então, verificar o equilíbrio das forças nodais de entrada.

Ao calcular novamente o projeto CON2, vemos que as soldas não passaram na verificação da norma. O motivo é que a ação da carga correta, agora considerada, se somou às tensões na mesa do pilar.

Método simplificado

O requisito de equilíbrio está correto. No entanto, não é necessário para o cálculo de algumas ligações mais simples. Se apenas uma parte da ligação for verificada, como uma ligação entre viga e pilar simples, e não for interessante ao projeto a interação com a carga no elemento apoiado, você poderá desativar a condição de equilíbrio. Porém, recomendamos que você faça isso apenas após uma consideração cuidadosa.

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Escrito por: IDEA STATICA ®

Traduzido por: Ananda Knoedt

Para acessar o artigo original em inglês, clique aqui.

Cálculo de ligações em poucos cliques!

Você já ouviu falar em cálculo paramétrico ou automação? Sabe como aplicá-los na prática? Não fique para trás! Neste artigo você irá explorar as possibilidades tecnológicas atuais e aprender a incorporá-las ao seu fluxo de trabalho.

Sem tempo a perder

Por que é importante você acompanhar as inovações do mercado? Apenas uma palavra: Produtividade! As demandas de desenvolvimento, projetos complexos, construções mais rápidas, as necessidades habitacionais e a pressão por custos menores ou a necessidade de otimização ambiental impulsionam a necessidade de prazos mais curtos de projeto. Com a escassez de mão de obra qualificada e menos investimentos nas universidades, o aumento da produtividade torna-se essencial.

Novas tecnologias nos permitem acompanhar essas demandas e concluir projetos em minutos que, de outra forma, levariam muito mais tempo com os métodos tradicionais.

E agora?

Existem muitas opções para aumentar sua produtividade. O primeiro passo é saber o que está disponível no mercado. O IDEA StatiCa oferece várias opções para calcular ligações em poucos cliques. A versão mais recente, o IDEA StatiCa v24.0, já conta com modelos paramétricos e cálculo automático de soldas e parafusos usando machine learning (aprendizado de máquina – IA).

Modelos Paramétricos no IDEA StatiCa

Tanto profissionais experientes quanto iniciantes podem ativar o modo/aba de desenvolvedor no IDEA StatiCa Connection. Com essa opção, você pode definir parâmetros que podem ser vinculados a componentes específicos com base nos seus critérios. Então, quando você modifica um componente, os outros elementos vinculados a ele se ajustam automaticamente às mudanças.

Por exemplo, veja a figura abaixo. É possível especificar que se a largura da mísula mudar, a posição dos enrijecedores também mudarão de acordo com as predefinições, assim como todas as soldas e outros elementos conectados. Dessa forma, você pode interconectar várias propriedades, economizando um tempo significativo ao evitar ajustes manuais repetitivos sempre que for necessária uma modificação.

Percebeu o diferencial?

Na versão 24.0, foram adicionados os modelos paramétricos à Biblioteca de Ligações, acessíveis dentro do programa. Agora, além de utilizar os modelos existentes e usá-los para topologias correspondentes, é possível explorar suas configurações ao criar suas próprias ligações personalizadas, que poderão ser salvas para usá-las posteriormente ou compartilhá-las com outras pessoas em sua empresa.

Este é apenas um esboço rápido de como funciona. Se você quiser saber mais detalhes técnicos, leia as notas de lançamento relacionadas ou explore a opção diretamente no programa.

A seguir, você poderá observar alguns exemplos de fluxo de trabalho com possíveis usos dos modelos paramétricos.

Estrutura complexa (hall de aeroporto, estádio ou qualquer outro projeto) onde a topologia das ligações se repete em um projeto. Em vez de refazer as mesmas operações para cada ligação, você pode definir um único modelo que poderá ser reutilizado, pois ao ajustar um parâmetro, todos os outros serão alterados diretamente.
Possibilidade de manter o controle total sobre o modelo, criando inicialmente um projeto confiável para trabalho. Como engenheiro sênior supervisionando um colega júnior, para assegurar o controle do modelo e uma verificação eficiente das demais ligações, é possível criar um modelo confiável onde outros membros da equipe poderão ajustar as dimensões sem alterar o modelo em si.

Estruturas offshore, onde se repete o mesmo tipo de ligações. Salve seus modelos paramétricos para reutilização em vários projetos.

Outras opções para o seu cálculo de ligações

O aumento de eficiência não é depende apenas da parametrização. Existem outras alternativas disponíveis para o cálculo de ligações.

Cálculo automático dos componentes

Esqueça a definição de solda por solda. Agora, as soldas podem ser definidas automaticamente de acordo com a estimativa de capacidade ou a resistência das chapas conectadas (nível de ductilidade).

O cálculo da solda pelo nível de ductilidade é realizado de acordo com as fórmulas das normas. Há três níveis de ductilidade que você pode escolher: Ductilidade mínima / Resistência Total / Sobrerresistência.

Tudo se resume ao comportamento esperado da solda e onde você deseja usá-la. Projetar para ductilidade mínima garante que não ocorra ruptura frágil, ao mesmo tempo que permite a plastificação dentro da solda (a solda falhará primeiro). A segunda opção, resistência total, produz uma solda mais espessa e, na prática, significa que a resistência da solda é maior que a da placa (a plastificação da placa ocorre primeiro). O algoritmo de dimensionamento de solda sobrerresistente resulta em soldas ainda mais espessas, tornando as soldas significativamente mais fortes do que a placa conectada. O objetivo é aumentar a segurança nas abordagens de cálculo plástico e em cenários de carregamento cíclico, como cargas sísmicas.

Além das opções anteriores, existe o inovador cálculo da solda pelo dimensionamento da solda de acordo com a estimativa de capacidade.

Muito se tem falado sobre as vantagens da Inteligência Artificial. Com projetos automatizados, seja com soldas ou parafusos, estamos entrando em uma dimensão completamente diferente em termos de agilização de processos. Esta funcionalidade adaptada para projetos do Eurocode (EN) estima a capacidade de todas as soldas dentro do modelo. Ele utiliza dados de aprendizado de máquina abrangendo milhares de modelos de solda sujeitos a vários cenários de carregamento. O processo de estimativa de capacidade leva em consideração tanto o projeto da ligação quanto os casos da carga.

Uma opção semelhante foi desenvolvida para os parafusos. O cálculo automático dos parafusos em cisalhamento pode sugerir um dimensionamento eficiente para chapas simples ou emendas, considerando a carga de cisalhamento. O layout dos parafusos é ajustado automaticamente para suportar a carga, mantendo o nível de utilização especificado.

Projeto paramétrico usando o plugin Grasshopper

Relacionado ao nosso tópico está a possibilidade de cálculo paramétrico usando o Grasshopper Plugin, mas esse é um tópico tão longo que é mais adequado para outro post. Enquanto isso, qualquer pessoa interessada neste assunto pode conferir nosso webinar já transmitido sobre o mesmo tema.

O futuro é agora

Como você pôde ver, existem inúmeras maneiras de aprimorar seu fluxo de trabalho. Com a crescente pressão sobre a produtividade, também estamos testando recursos que podem ajudar a acelerar seus projetos. Sugiro experimentá-los individualmente, ajustando com base nos modelos específicos que você está trabalhando. Embora inicialmente possa parecer trabalhoso, os benefícios dessas novas opções em breve superarão quaisquer desafios iniciais.

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Escrito por: IDEA STATICA ®

Traduzido por: Ananda Knoedt

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Diferentes modos para definição de efeitos de cargas

Existem várias maneiras de inserir forças internas para definir cargas no modelo do IDEA StatiCa Connection. Neste artigo, veremos todas elas.

Para defini-las, você pode usar um dos seguintes métodos:

Inserir manualmente na tabela
Inserir manualmente de uma planilha
Importação automática utilizando o BIM link (IDEA StatiCa Checkbot)
Transferência de carga a partir de um projeto de ligação para outro
Porcentagem de carga baseada na capacidade da seção transversal

Agora, veremos cada uma das opções da lista.

1. Inserir manualmente na tabela

Neste método você pode carregar os elementos pela tabela de cargas por um conjunto de seis forças internas. Logo abaixo é exibida a tabela de forças desbalanceadas, que se baseia na opção de “Cargas em equilíbrio”. (Nota: Quando a opção está desativada, você não pode aplicar carga no elemento apoiado. Para saber mais, acesse Equilíbrio e elementos de apoio.)

Estão disponíveis diferentes ações nas opções superiores, acima da tabela de carregamento ou no menu com o botão direito do mouse. Você pode definir vários casos de carga, copiar ou excluir os existentes ou desmarcar alguns casos que não serão avaliados na análise.

Para exibir o diagrama de momento fletor no elemento selecionado, alterne o modo de exibição para o esquema axial dos elementos, localizado no canto superior direito da cena 3D, e selecione o elemento na tabela de cargas. A carga vermelha na cena representa a carga no apoio (suas reações).

As células correspondentes na tabela de carga são “bloqueadas” (impedindo a entrada de dados), dependendo do tipo de modelo selecionado. Veja mais no artigo Como modelar uma ligação com um único parafuso (Tipo de modelo).

Para mudar as unidades, acesse Como mudar as unidades no IDEA StatiCa Connection.

Certifique-se de definir as forças na posição correta de acordo com os tipos de modelo dos elementos correspondentes. Leia o artigo Como definir a posição das cargas corretamente para entender a questão.

2. Inserir manualmente de uma planilha

Para economizar tempo transferindo a carga de outro arquivo de origem (pode ser do seu modelo de análise global ou apenas de outro modelo de ligação do IDEA StatiCa), há uma opção para inserir os valores de carga na tabela a partir de uma planilha. Selecione Importar XLS na faixa de opções superiores.

A tabela Excel na imagem possui 3 casos de carga. Copie e cole os valores (CRTL+C e CTRL+V).

Os valores serão divididos automaticamente em três casos de carga. Certifique-se de que a ordem das linhas que você está transferindo corresponda exatamente à ordem dos elementos na tabela, mas você poderá reorganizá-la usando as setas à direita. Para evitar o primeiro caso de carga vazio, selecione Substituir as cargas existentes.

Depois de confirmar, selecionando OK, serão criados os três casos de carga. Os valores nulos na tabela de forças desbalanceadas confirmam que a importação foi feita corretamente. Consulte o artigo Como importar efeitos de carga da planilha Excel.

Para um conjunto grande de efeitos de carga, considere o uso da função Seleção de Cargas Extremas.

Para transferir a carga de um modelo do IDEA StatiCa Connection para outro, você também pode exportar os valores para uma tabela usando o botão Exportar XLS nas opções superiores. Os efeitos de carga serão salvos como um arquivo CSV. No entanto, há uma alternativa mais simples apresentada no método 4 (Transferência de carga a partir de um projeto de ligação para outro).

3. Importação automática utilizando o BIM link (IDEA StatiCa Checkbot)

O fluxo de trabalho BIM é uma funcionalidade essencial do IDEA StatiCa Connection. Com o BIM link, as forças internas de todas as combinações e casos de carga serão importados de uma só vez. Para fazer uma transferência fácil e suave das cargas, dos elementos e das seções transversais, foi desenvolvido o IDEA StatiCa Checkbot, que permite que o IDEA StatiCa Connection se incorpore perfeitamente ao processo geral BIM.

Confira a funcionalidade completa do IDEA StatiCa Checkbot no artigo dedicado ou aprenda a usá-lo com seu programa MEF/CAD em um dos tutoriais.

Se você não tiver certeza se o Idea possui vínculo com o programa que você está trabalhando, visite a página de Integrações suportadas. Leia mais sobre o tópico em BIM – A resposta para todas as nossas orações (engenharia estrutural)?.

Uma explicação mais detalhada sobre o processamento da carga durante a exportação BIM pode ser encontrada no artigo Importação de cargas do software MEF. As forças desbalanceadas ao importar a carga usando o BIM link são discutidas no artigo Forças desbalanceadas na importação pelo BIM link.

4. Transferência de carga a partir de um projeto de ligação para outro

Esta é outra opção para transferir a carga de um modelo IDEA StatiCa Connection para outro, útil especialmente quando você possui um modelo CAD com ligações definidas e um modelo estrutural em um programa MEF. Nesse caso, você pode combinar as cargas do modelo de ligação exportado pelo MEF com o modelo exportado pelo CAD, e estará pronto para executar a análise.

Selecione o botão Importar Ligação nas opções superiores.

Selecione o arquivo .ideacon com carga que você deseja importar.

Todos os casos de carga serão transferidos para o seu novo modelo de ligação.

Assista à gravação do webinar Tackling IDEA StatiCa Connection – BIM links com a explicação sobre transferência de carga de um arquivo .ideacon para outro pela função Importar ligação para combinar os modelos Tekla e SAP2000.

O fluxo de trabalho combinado também é apresentado no tutorial Como combinar estruturas Tekla e SAP2000.

5. Porcentagem de carga baseada na capacidade da seção transversal

Esta é uma opção simples para inserir os efeitos de carga, na qual os elementos podem ser carregados por uma porcentagem definida da capacidade da sua seção transversal. A definição das cargas em relação a capacidade da seção destina-se principalmente a ser uma ferramenta simples. Recomenda-se considerar o equilíbrio das cargas.

Leia mais sobre esta ferramenta no artigo Porcentagem de carregamento.

Escrito por: IDEA STATICA ®
Traduzido por: Ananda Knoedt
Para acessar o artigo original em inglês, clique aqui.

Sua ferramenta para a integração dos dados de estruturas

No mundo dinâmico da engenharia estrutural, a capacidade de gerenciar, processar e exportar dados do projeto de maneira integrada é crucial. Nesse ponto que o IDEA StatiCa Checkbot entra como uma ferramenta revolucionária e que agora está disponível gratuitamente para você usar.

Essa melhoria permite que os engenheiros estruturais aproveitem a maior parte da capacidade do programa IDEA StatiCa Checkbot sem a necessidade de uma licença paga, tornando-o mais acessível do que nunca.

Assista ao vídeo:

O programa Checkbot gratuito funciona tanto como um plugin vinculado a uma ferramenta MEF ou CAD específica quanto como um aplicativo independente capaz de importar, gerenciar e exportar diferentes tipos de dados de um projeto. Para a maioria de seus recursos, o Checkbot não requer uma licença paga – o único pré-requisito é uma conta de usuário IDEA StatiCa válida. Isso significa que mesmo sem a licença paga, educacional ou trial, os usuários ainda podem aproveitar as vantagens dos recursos do Checkbot.

Se um usuário ainda não criou uma conta IDEA StatiCa, existe um guia passo a passo fácil para ajudar na configuração de uma conta básica.

O Checkbot não é apenas uma ferramenta, mas um ecossistema completo projetado para realizar a integração perfeita com aplicativos MEF, CAD e BIM. O fluxo de trabalho típico começa quando um engenheiro importa os dados estruturais para o Checkbot, desde modelos de construção detalhados até peças estruturais complexas. A versatilidade do Checkbot permite uma transição suave dos dados das ferramentas de projeto, garantindo que os engenheiros comecem com um modelo de base abrangente e preciso.

OK, os dados foram inseridos com sucesso, e agora?

Depois que os dados são importados, os engenheiros podem fazer ajustes ou alterações precisas no Checkbot. Esta flexibilidade é essencial para adaptar o modelo estrutural aos requisitos específicos do projeto ou para otimizá-lo em termos de eficiência e segurança, por exemplo, modificando dimensões, alterando propriedades de materiais ou ajustando excentricidades de elementos. A interface intuitiva do programa aumenta a produtividade e reduz a probabilidade de erros.

Nesta cena 3D, é claramente visível os tipos de dados inseridos e como os elementos do modelo se relacionam entre si. Um grande benefício é que as forças internas são importadas junto com os parâmetros geométricos se a fonte de dados possuí-las. Os dados podem vir de inúmeras fontes e a lista de ferramentas compatíveis para a importação continua aumentando.

A próxima etapa no fluxo de trabalho é a exportação de partes específicas do modelo para os programas específicos como Connection, Detail e Member. Esta abordagem modular garante que cada aspecto do projeto estrutural seja tratado pelas ferramentas adequadas, melhorando a qualidade e a precisão do resultado. Para quem deseja visualizar e compartilhar seus projetos, o Checkbot também oferece a opção de exportar ligações estruturais para o programa Cloud Viewer, permitindo que os membros da equipe visualizem e interajam remotamente com modelos 3D de projetos colaborativos.

No programa Cloud Viewer, além da tela 3D interativa geral, podem ser feitas discussões sobre o cálculo, pois existem informações abrangentes sobre todos os componentes disponíveis, possibilitando a avaliação dos tamanhos, materiais e geometrias. Se o engenheiro os incluiu, os efeitos de carga aplicados ao modelo durante a análise também serão visíveis na tabela. Além disso, os usuários podem exportar seus modelos em formato IFC ou como arquivos 3D DWG, facilitando a compatibilidade e integração com outros softwares padrões da indústria. Isso garante que os dados possam mover-se perfeitamente desde o projeto até a fabricação e além, apoiando um fluxo de trabalho abrangente.

O valor do Checkbot vai além de apenas suas capacidades técnicas. Pode atender uma ampla gama de profissionais da área de engenharia civil, incluindo desenhistas, projetistas, fabricantes, operários de oficinas de montagem e montadores. Ao preencher a lacuna entre as diferentes fases do processo de construção, o Checkbot melhora a colaboração e reduz o risco de falhas de comunicação. Sua capacidade de sincronizar projetos continuamente, garante que todos trabalhem com informações mais precisas e atualizadas.

Quais são os cenários onde essa ferramenta será útil?

Dentro do escritório de engenharia:

Os pacotes IDEA StatiCa são essenciais para os escritórios de engenharia estrutural. Mesmo que não haja licença disponível para uso no momento, é possível montar modelos de análise para as próximas fases do fluxo de trabalho. O modelo estrutural MEF é importado com todas as forças internas disponíveis e os modelos de ligação são exportados rapidamente. Assim que a licença estiver novamente disponível, o trabalho poderá continuar de onde você parou.

Do engenheiro ao desenhista:

Quando o modelo BIM 3D ou os desenhos 2D precisam ser aperfeiçoados de acordo com os requisitos do engenheiro, é mais útil trabalhar com o modelo 3D original do engenheiro em vez de seguir rascunhos manuais, assim é possível ver a utilidade de compartilhar o projeto no Checkbot. Embora o desenhista não possa abrir os modelos analíticos com uma conta básica do Checkbot, ele poderá abrir cada modelo de ligação específico e investigar todos os detalhes diretamente no Viewer ou exportar o arquivo IFC e importá-lo para seu modelo BIM.

Do desenhista para o engenheiro:

Depois que o empreiteiro, fabricante ou projetista percebe que é necessário fazer mudanças no projeto original do engenheiro, há diversas opções de como comunicar as alterações. Para evitar possíveis erros ao copiar e colar todos os números e parâmetros, o desenhista pode importar suas alterações para o Checkbot, exportar e enviar os arquivos de ligação IDEA diretamente ao engenheiro para nova verificação pela norma.

Este é o fim dos plug-ins CAD?

Parte do que foi mencionado neste artigo era realizado por plug-ins CAD gratuitos para Revit, Advance Steel e Tekla. Esses plug-ins continuarão a funcionar com versões mais antigas. Porém, desde de maio de 2024, o Checkbot gratuito encontra-se em vigor e cobre todas as funcionalidades anteriormente fornecidas por esses plug-ings. A maior vantagem é que apenas uma ferramenta os controla, ou seja, há apenas um arquivo de configuração comum, uma instalação, um ícone e o mesmo fluxo de trabalho.

Resumo

Ao tornar o Checkbot gratuito, as barreiras de acesso a esta ferramenta poderosa foram significativamente reduzidas, capacitando mais profissionais a melhorar os seus fluxos de trabalho, os seus resultados dos projetos e contribuir para projetos estruturais mais seguros e eficientes.

As discussões sobre os padrões BIM já ocorrem há algum tempo, mas, depois de vinte anos, a maioria desses padrões está sendo construído por desenvolvedores que estão tentando, felizmente, com sucesso, trazer soluções para fazer com que esses “padrões” conflitantes se comuniquem entre si.

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Escrito por: IDEA STATICA ®

Traduzido por: Ananda Knoedt

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Como modelar uma ligação com um único parafuso (Tipo de modelo)

Neste artigo discutiremos os diferentes tipos de modelos para os elementos e como defini-lo corretamente no caso de uma ligação com um único parafuso.

Apoios

Em uma ligação, um dos elementos sempre será definido como “elemento de apoio” e os outros serão considerados como “conectados”. Esse elemento de apoio deve ser escolhido entre os existentes, podendo ser “contínuo” ou de “extremidade”. Os elementos de “extremidade” são apoiados em um dos lados, os elementos “contínuos” são apoiados em ambos os lados. Esses apoios são representados como quadrados vermelhos, veja abaixo.

Para mais informações, leia Equilíbrio e elemento de apoio.

Definindo o tipo de modelo

Os elementos conectados à ligação podem ser definidos com vários tipos de modelo, de acordo com os efeitos de carga que suportam:

Tipo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – o elemento é capaz de transferir todos os 6 componentes das forças internas
Tipo N-Vy-Mz – o elemento é capaz de transferir carregamento somente no plano XY – forças internas N, Vy, Mz
Tipo N-Vz-My – o elemento é capaz de transferir carregamento somente no plano XZ – forças internas N, Vz, My
Tipo N-Vy-Vz – o elemento é capaz de transferir somente força normal N e forças cortantes Vy e Vz.

Com base no tipo de modelo selecionado, as células na tabela de cargas ficam “bloqueadas”, sendo impossível inserir apenas os esforços internos correspondentes.

Já os apoios definidos nos extremos dos elementos conectados, devem respeitar as forças que os elementos suportam e, por isso, devem ser aplicados de forma apropriada para prevenir a ocorrência de mecanismos instáveis ou deformações irrealistas.

Ligação com um único parafuso

Às vezes, o engenheiro precisa realizar uma ligação com apenas um parafuso, principalmente quando se espera um comportamento rotulado como no caso de um contraventamento ou uma diagonal de treliça. Para modelar e calcular esse comportamento em uma ligação é necessário definir um Tipo de modelo adequado para o elemento.

Se você utilizar o Tipo de modelo padrão: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz para um elemento conectado com apenas um parafuso, como abaixo:

Podem ocorrer mecanismos/singularidade ou falha na análise do modelo.

Nesses casos, você deve alterar o Tipo de modelo para N-Vy-Vz nas Propriedades do elemento conectado que possui essa articulação.

Agora, o modelo está correto e o mecanismo/singularidade é prevenida.

Gravação do Webinar

Veja a gravação do webinar onde é demonstrado ao vivo a definição do tipo de modelo e a ligação com um único parafuso.

https://www.linkedin.com/embeds/publishingEmbed.html?articleId=7162357786648006906&li_theme=light

Downloads dos anexos

Model type.ideaCon (IDEACON, 42 kB)

Traduzido por: Ananda Knoedt

Para acessar o artigo original em inglês, clique aqui.