Modelação de estruturas
A modelação estrutural é o primeiro passo para o dimensionamento de um componente pré-esforçado. No RFEM, é possível introduzir vigas, pórticos e lajes ou modelar edifícios e pontes complexos de forma simples e rápida. O RFEM 5 inclui o ambiente típico para o software CAD, pelo que a utilização do programa é intuitiva.
O programa dispõe de uma vasta gama de secções de barras tipificadas para modelar estruturas de barras e pórticos. Podem ser definidas secções especiais no SHAPE-THIN e utilizadas para cálculos de elementos finitos no RFEM 5.
A entrada de cargas é facilitada pelos geradores de cargas implementados, como é o caso na determinação das cargas de neve. É criada automaticamente uma combinação de cargas de acordo com a norma selecionada. Também é possível definir manualmente as situações de carga, por exemplo, no caso de fases de construção específicas. Devido à visualização fotorrealística dos modelos em representações 3D, é garantida de imediato uma verificação dos dados de entrada.
Geometria de elemento tensionado
A definição da geometria dos cabos 3D em função da forma da estrutura pode ser muito demorada e difícil, Isto aplica-se especialmente a componentes estruturais curvados espacialmente. O problema espacial pode ser simplificado para geometria 2D ao projetar esses componentes nos planos XY e XZ. Neste caso, a viga é representada diretamente nos planos XY e XZ e a definição da geometria dos elementos tensionados é bastante simplificada.
Outra possível dificuldade pode ser a definição da forma dos cabos numa viga pré-esforçada esbelta. Este problema pode ser causado pelo facto de as vigas serem geralmente muito compridas e planas. Ao representar a viga completa, a altura da secção é muito pequena e é muito difícil reconhecer a distribuição dos cabos em detalhe. Neste caso, existe a opção no RF-TENDON para dimensionar a viga de betão pré-esforçado na vertical e na horizontal. Assim, pode aumentar a altura de uma viga esbelta para que a forma dos cabos seja melhor reconhecida.
A geometria do cabo pode ser gerada automaticamente utilizando a forma padrão do cabo. O programa gera a geometria do cabo tendo em consideração os apoios existentes. Se necessário, a posição do cabo pode ser ajustada posteriormente.
O programa cria a geometria 3D de um cabo tensionado através da união das duas projeções nos planos XY e XZ. O diagrama de cabos 3D é gerado a partir das duas projeções da viga curvada. Desta forma, pode obter de forma rápida e simples a geometria dos cabos da viga de betão pré-esforçado curvada. Para vigas de betão pré-esforçado retas, não é necessário trabalhar em duas projecções.
Efeitos de pré-esforço
As cargas equivalentes, que correspondem aos efeitos do pré-esforço, são automaticamente determinadas como forças resultantes em função da excentricidade e da alteração da direção do elemento pré-esforçado. Estas cargas equivalentes podem ser apresentadas graficamente. Também é possível comparar graficamente as cargas equivalentes do pré-esforço com a carga externa a partir da carga constante e variável. Desta forma, o efeito do pré-esforço pode ser facilmente reconhecido no dimensionamento em RF-TENDON.
O efeito do pré-esforço no dimensionamento é controlado pela intensidade das forças do pré-esforço. De acordo com o Prof. Tung-Yen Lin, o componente quase-permanente da carga externa deve ser compensado pela carga equivalente do pré-esforço. Este "método de equilíbrio de cargas" pode, por isso, ser utilizado para o dimensionamento preliminar de cabos. Tanto as cargas externas como as cargas equivalentes da pré-carga podem ser representadas graficamente no RF-TENDON.
A tensão no elemento tracionado e as cargas equivalentes do pré-esforço são calculadas tendo em consideração as perdas de cabos. O deslizamento da âncora e as perdas por atrito são determinadas através da integração direta da extensão ao longo do comprimento do cabo. O método de cálculo considera todas as alterações angulares da geometria 3D dos cabos. As perdas de tensão devido à extensão elástica do betão são determinadas com base nas propriedades da secção ideal. As perdas a longo prazo são calculadas de acordo com a norma de dimensionamento, tendo em consideração as perdas de deformação devido à fluência e retração do betão sujeito a cargas permanentes e as perdas de tensão no aço pré-esforçado devido ao relaxamento à tração. Ao determinar o efeito de fluência, é considerado o histórico de carga.
Cálculo estático
Os efeitos de pré-esforço aplicam-se automaticamente à estrutura e pode ser realizada uma análise estrutural utilizando o método de elementos finitos. Os efeitos de pré-esforço são calculados tendo em conta os efeitos primário e secundário. Os esforços internos das faixas de dimensionamento da placa pré-esforçada podem ser integrados nos esforços internos de uma barra de resultados virtual e utilizados posteriormente para o dimensionamento da secção. Os esforços internos incluindo os efeitos do pré-esforço são calculados no RFEM e exportados para o RF-TENDON Design.
Dimensionamento de secções pré-esforçadas
O último passo no dimensionamento dos componentes pré-esforçados é a verificação da secção de betão pré-esforçado. Para isso, é utilizado o módulo adicional RF-TENDON Design. Neste programa, estão disponíveis as verificações de acordo com o Eurocódigo 2 e a SIA 262. Os parâmetros e métodos definidos a nível nacional podem ser considerados de acordo com oito anexos nacionais, incluindo a DIN EN 1992-1-1/NA e ÖNORM EN 1992-1-1.
Cada forma de secção e disposição de armadura pode ser verificada através do cálculo da distribuição de tensões 3D na secção. Além disso, encontram-se disponíveis modelos de armadura predefinidos para formas de secção típicas. A posição dos cabos e das condutas na secção é retirada automaticamente da geometria dos cabos 3D.
O RF-TENDON Design verifica se a secção cumpre os requisitos da norma SIA ou Eurocódigo 2 para a verificação dos estados limite último e de utilização, incluindo os requisitos para pontes da EN 1992-2. Além disso, o RF-TENDON Design pode considerar as interações de todos os esforços internos, tais como forças axiais, momentos de flexão, corte e torção. Os valores do estado limite de utilização são verificados durante as verificações de tensões, larguras de fendas, descompressão e deformação.
Oferecendo a possibilidade de uma análise alargada com a resposta tensão-deformação das secções, cálculo de rigidez e a possibilidade de visualizar o diagrama momento-curvatura, o RFEM é um software poderoso para a análise estrutural de acordo com o Eurocódigo e a SIA. Graças à interface gráfica do utilizador moderna, às informações claras sobre o estado do dimensionamento, à possibilidade de obter rapidamente resultados breves ou de realizar dimensionamentos detalhados, bem como ao sistema com avisos e recomendações, o programa é extremamente fácil de utilizar e universal.
Conclusão
Todos os passos necessários para a verificação do pré-esforço podem ser chamados pelo utilizador no RFEM 5. O RF-TENDON é um programa eficaz, fácil de entender e fácil de utilizar para o dimensionamento de vigas pré-esforçadas e estruturas de pórticos, assim como de lajes e estruturas complexas. Além disso, o programa oferece uma entrada simples e intuitiva, o que permite realizar dimensionamentos preliminares de forma rápida e eficaz. O RF-TENDON e o RF-TENDON Design fornecem uma solução completa e ajudam o utilizador a realizar o dimensionamento de pré-esforços e a lidar com o Eurocódigo 2.
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