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Software Acadêmico para análise de pórticos e treliças planas
Esta versão do programa é acadêmica e de uso irrestrito para fins de ensino e pesquisa. A responsabilidade pelo uso e avaliação dos resultados obtidos desta ferramenta é exclusiva do usuário,
ficando as instituições e os autores aqui mencionados isentos de quaisquer responsabilidades legais ou de qualquer outra natureza. Manual de Utilização [Introdução] [Ambiente do Programa] [Menu Superior] [Menu Lateral] [Área de Trabalho] [Barra de Mensagens] [Exemplo de Utilização] Introdução Ambiente do Programa
Menu Superior
Nota-se que o menu de pós-processamento é uma complementação do menu de pré-processamento, acrescentando-se apenas algumas ferramentas para seleção de visualização dos resultados oriundos da análise do modelo.
O Menu Superior por sua vez é composto de 2 sub-menus, sendo um deles de opções pop-up (parte superior) e outro composto por botões de ação rápida (parte inferior). Esses menus são agora detalhados nas figuras que se seguem, iniciando-se pelas opções de pop-up e posteriormente apresentando-se as opções de botões de ação rápida. Na Figura 4 são apresentas as opções disponíveis em Arquivo, utilizadas para manipulação dos arquivos dos modelos.
Além das opções detalhadas na Figura 4, existem ainda as opções Importar DXF e Fechar que se encontram em fase de desenvolvimento. Em Menus (Figura 5), são listados os menus de ferramentas disponíveis no Menu Lateral, possibilitando que se habilite ou desabilite a visualização destas ferramentas durante a execução do programa. A opção padrão, quando se inicia o programa, é de visualização de todas as barras de ferramentas do Menu Lateral.
Na Figura 6 são apresentadas as ferramentas disponíveis no menu Opções, detalhando-se a finalidade de cada uma delas.
As informações solicitadas na Figura 6.1 não são obrigatórias mas servem para identificar o projeto que se encontra aberto e também são apresentadas no relatório de análise gerado pelo programa.
O programa permite que sejam feitas no máximo 20 combinações entre os Carregamentos Básicos, devendo-se, para tanto, preencher a tabela da Figura 6.2 de acordo com os fatores desejados para cada Carregamento Básico utilizado. Os resultados gerados para as combinações criadas pelo usuário são apresentados no relatório de análise gerado automaticamente pelo programa.
Com relação aos Carregamentos Básicos, o programa permite a criação de 20 carregamentos diferentes, sendo que para isso o usuário deverá preencher a tabela da Figura 6.3 de acordo com o número de carregamentos que desejar criar. Além dos resultados para as combinações, o programa também apresenta, no relatório de análise, os resultados dos Carregamentos Básicos. Para isso, o programa faz uma varredura na tabela de nomes de Carregamentos Básicos e obtém os resultados para todos os carregamentos com campos de nomes não nulos, interrompendo o processamento no primeiro campo que encontrar em branco. O preenchimento da tabela de nomes de Carregamentos Básicos não é obrigatório, porém, somente serão apresentados resultados no relatório de análise, para esses carregamentos, caso os campos de nomes estejam preenchidos. Salienta-se ainda que o não preenchimento não implica em problemas com os resultados para as combinações de carregamentos básicos.
Disponibiliza-se a escolha das cores, dentre 3 opções pré-definidas, para a Área de Trabalho, Figura 6.4, possibilitando uma personalização desta parte do programa de acordo com cada usuário.
Na Figura 6.5 se apresentam as opções para aquisição de imagens da Área de Trabalho, permitindo que o usuário enriqueça o relatório da análise gerado automaticamente pelo programa.
Na seqüência de apresentação dos menus de pop-up aparece a opção de Visualizar. Na Figura 7 são apresentadas as entidades de desenho cuja visualização pode ser habilitada ou desabilitada, estando todas visíveis quando se inicia o programa. Destacam-se as opções de visualização para os Diagramas de Esforços Solicitantes que podem ser vistos na forma dos tradicionais diagramas e também em variação de cores sobre as barras, este último tornando a visualização mais fácil nos casos onde os diagramas tradicionais venham a se sobrepor às barras da estrutura.
Nas Figuras 8 e 9 se apresentam as opções de inclusão de resultados no relatório de análise gerado automaticamente pelo programa, sendo, respectivamente, resultados para os Carregamentos Básicos e para as Combinações de Carregamentos.
Dentre as opções, o usuário pode optar por imprimir ou ocultar os resultados referentes aos deslocamentos nodais, reações de apoio e esforços solicitantes nas extremidades das barras.
Vale salientar que, para os esforços nas extremidades das barras, além dos resultados para combinações e carregamentos básicos, o programa ainda verifica os máximos e mínimos, das extremidades, encontrados entre as modalidades, e inclui estes valores no relatório da análise para cada elemento (envoltória). Finalizando as opções do menu de pop-up, em Sobre, Figura 10, são encontradas as opções de Ajuda, em desenvolvimento, e Créditos onde são encontradas informações gerais sobre o programa e um link para a página do AcadFrame na internet, Figura 10.1.
O Menu de botões de ação rápida (Figura 11) complementa as funcionalidades disponíveis no Menu Superior. Com relação ao processamento, por se tratar de uma ferramenta baseada no Método dos Elementos Finitos, o programa permite a consideração, ou não, de comportamento não linear geométrico para a estrutura. Esta opção pelo tipo de análise se dá logo após o usuário clicar no botão de processamento do modelo, aparecendo uma janela onde o usuário deverá optar por análise linear ou não linear geométrica. Infelizmente o programa ainda não conta com a opção desfazer comando. Essa funcionalidade encontra-se em fase de desenvolvimento e deverá constar de versões futuras e atualizações do programa.
Menu Lateral A Figura 12 apresenta parte da aba Geometria, para geração e edição da geometria do modelo, contendo ferramenta de seleção, opção de teclado para geração das linhas, exibição de eixos globais e tipo de cursor. Uma outra funcionalidade disponível no programa é a continuação da seleção ou inclusão de novas entidades em uma seleção previamente realizada. Isso se dá com o uso do mesmo comando de seleção, Mouse, porém em conjunto com a tecla SHIFT pressionada. A tecla ESC limpa a seleção.
Como continuação do menu de geração e edição de geometria apresentam-se na Figura 13 os comandos de visualização de grid, snap no grid e snap nas extremidades das linhas. Salienta-se que as dimensões do grid, tanto em X quanto em Y, podem ser modificas como apresentado na Figura 11. Ainda como parte do menu de geração de geometria, tem-se as opções de geração de linha (elemento de barra) e geração de linhas múltiplas contínuas, possibilitando a geração de várias barras interligadas (Figura 14). Uma outra funcionalidade do programa deve ser salientada neste ponto, é a intersecção automática de duas linhas que se cruzam, criando novas linhas com base no ponto de intersecção entre elas. A renumeração das linhas também é automática quando ocorre a intersecção e conseqüente divisão dessas linhas. Na aba Geometria, também são encontrados os comandos para apagar barras da estrutura e opções gerais de zoom, Figura 15. Teclas de atalho podem ser utilizadas para acionar esses comandos, sendo elas: Excluir - CTRL + DEL, Zoom_All - CTRL + HOME, Zoom_In - CTRL + Page Up ou Scroll e Zoom_Out - CTRL + Page Down ou Scroll. Salienta-se que ao se excluir uma barra, o programa renumera automaticamente as barras do modelo para que a numeração permaneça em seqüência. Também no Menu Lateral, Figura 16, encontra-se a barra de Propriedades dos Materiais, contendo as opções Novo, Editar, Excluir, Aplicar na seleção e Aplicar para todos.
Para a inserção de um novo material deve-se inicialmente identificar o material a ser criado com um nome escolhido pelo usuário, Figura 17. Este nome irá aparecer na Barra de Mensagens quando o mouse for posicionado sobre alguma barra cujo material já tenha sito atribuído anteriormente. Após ter sido fornecido o nome para o material, clica-se no botão Confirma. Neste instante o programa solicita as propriedades do material a ser criado, Figura 18. Na opção Editar o usuário pode modificar as propriedades de um material fornecidas anteriormente, não sendo apenas possível a alteração do nome do material. Deve-se selecionar o material que se deseja modificar e clicar no botão Confirma. A única maneira de modificar o nome do material é utilizando-se a opção Excluir e inserindo-se novamente o material com o novo nome desejado. Deve-se selecionar o material que se deseja excluir e clicar no botão Confirma.
Para atribuir um material nas barras (elementos estruturais) desejadas, o usuário possui duas opções: a primeira é utilizar o comando Aplicar na seleção, que possibilita ao usuário selecionar as barras desejadas na tela e depois aplicar o material desejado nas barras, Figura 21, a segunda é a aplicação de um determinado material em todas as barras do modelo, fazendo-se uso do comando Aplicar para todos, Figura 22.
As opções de comando para manipulação de seções transversais são as mesmas disponíveis para os materiais. Neste sentido, apresenta-se apenas a tela com as propriedades da seção que devem ser fornecidas para o programa, Figura 22. Deve-se salientar que as propriedades físicas devem ser correspondentes a uma seção real, ou seja, possível de existir, visto que no programa as barras são compostas por três lâminas cujas dimensões são calculadas internamente para se obter uma seção com as mesmas características da seção fornecida pelo usuário, resultando em erro de execução caso a seção não seja encontrada. A associação de uma seção transversal para uma determinada barra segue as mesmas regras da associação dos materiais.
Para aplicação das condições de contorno, basta o usuário selecionar a aba Vinculações no Menu Lateral. Com a ferramenta Mouse deve-se selecionar os nós do modelo que serão vinculados e posteriormente marcar as opções desejadas no menu de vinculações, aplicando em seguida para confirmar a vinculação. Dependendo do tipo de vinculo escolhido, aparecerá na posição selecionada um símbolo representando os vínculos atribuídos a determinado nó. Para se modificar as condições de contorno de um determinado nó, basta selecionar o mesmo a aplicar novamente as novas condições de contorno. Se no ato da seleção forem selecionadas barras juntamente com os nós, não haverá interferência na aplicação das condições de contorno, visto que este comando apenas se aplica aos nós do modelo.
Para os carregamentos distribuídos, o programa permite a criação e aplicação de carregamentos no sistema global ou local (barras), podendo ser constante ou linear ao longo das barras. A Figura 26 apresenta a tela de escolha do Tipo de Carregamento, Uniforme ou Linear e Sistema de Referência, Global ou Local. Nas Figuras 27 e 28 aparecem, respectivamente, as informações que devem ser inseridas pelo usuário para os casos de carregamento distribuído uniforme e linear. Para o caso uniforme, "QX" e "QY" são, respectivamente, os valores do carregamento na direção (global ou local) "X" e "Y" atuando na barra. Para o caso linear, os valores do carregamento podem ser diferentes nas extremidades da barra para uma mesma direção. Neste sentido, deve-se informar os valores de carregamentos nas direções "X" e "Y" para a extremidade inicial ("Q1X" e "Q1Y") e para a extremidade final ("Q2X" e "Q2Y"). Completando os dados de carregamentos distribuídos, deve-se informar o número do carregamento básico a que este carregamento distribuído pertence. Este número do carregamento básico, como dito anteriormente, será utilizado no momento das combinações de carregamentos para consideração do fator de combinação fornecido pelo usuário, Figura 6.2. Analogamente ao caso de carregamento concentrado, um símbolo aparecerá próximo da parte superior da barra onde o carregamento foi aplicado pelo usuário dependendo se a escolha foi por carregamento global ou local. Em caso de carregamento global, o símbolo aparece próximo ao centro da barra e em caso de carregamento local, o símbolo é apresentado próximo da extremidade inicial da parte superior da barra. Salienta-se que uma mesma barra pode estar submetida a carregamento global e local simultaneamente, Figura 29. Para saber quais são os carregamentos aplicados em determinada barra. Basta posicionar o mouse sobre o símbolo representativo do carregamento na barra desejada que os nomes dos carregamentos serão listados na Barra de Mensagens posicionada na parte inferior da tela, Figura 1.
Novamente, a aplicação de um efeito de temperatura em determinada barra segue o mesmo princípio da associação de materiais e seções transversais. O programa não permite que seja retirado apenas um efeito de temperatura da barra mas sim todos os efeitos de temperatura aplicados em determinada barra simultaneamente. Para tanto deve-se selecionar a barra que se deseja remover os efeitos de temperatura e não selecionar nenhum nome de efeito de temperatura na opção Aplicar na seleção na aba Efeito de Temperatura e clicar no botão Aplicar para confirmar o comando. Novamente, se no ato da seleção forem selecionados nós juntamente com as barras, não haverá interferência na aplicação dos efeitos de temperatura, visto que este comando apenas se aplica para as barras do modelo. Finalizando as opções de comandos do Menu Lateral tem-se a aba Rótulas que se destina à consideração de rotulação nas extremidades das barras, para desconsideração da rigidez à flexão em tais extremidades. Existem quatro opções que podem ser vistas na Figura 32 respectivamente: extremidades não rotuladas, extremidades rotuladas, extremidades inicial não rotulada e final rotulada e, finalmente, extremidades inicial rotulada e final não rotulada. Para se aplicar a rotulação no modelo, basta efetuar a seleção das barras que se deseja rotular, selecionar na aba Rótulas a opção de rotulação desejada e clicar no botão aplicar para executar o comando. Um círculo irá aparecer na extremidade rotulada identificando assim no modelo quais barras possuem esta característica, Figura 33.
Novamente a orientação da barra (seta) é determinante na escolha da opção de rotulação, identificando qual é a extremidade inicial e qual é a extremidade final da barra. Área de Trabalho A Área de Trabalho é responsável por apresentar graficamente os comando executados tanto no Menu Superior quanto no Menu Lateral. Barra de Mensagens Apesar de sua funcionalidade se limitar
ao descrito acima, a Barra de Mensagens é de suma importância na geração de modelos com complexidade elevada, facilitando a visualização de cargas aplicadas e propriedades atribuídas no modelo de forma rápida e direta. Exemplo de Utilização Vale comentar que o programa não trabalha com unidades específicas para as grandezas nele utilizadas. A coerência entre as unidades deve ser obedecida e atendida pelo usuário, pois o programa não faz verificações neste sentido. Como exemplo, adota-se uma treliça simples cuja geometria está representada na Figura 34. As informações sobre o exemplo serão fornecidas na medida que forem necessárias para introdução no programa. O primeiro passo que se deve executar no programa é a inserção da geometria do programa. Para tanto, utilizaremos a ferramenta Linha, associada à opção Teclado para facilitar o lançamento das barras da estrutura. Vale lembrar que a criação das barras poderia ser feita utilizando-se a ferramenta Linha associada à opção Grid, ficando como exercício para o usuário. Uma vez que o programa faz a interseção automática das barras, utilizaremos as ferramentas citadas para gerar primeiramente os banzos superior e inferior. Portanto, na aba Geometria, clicando-se em Linhas e em seguida em Teclado tem-se os seguintes campos para serem preenchidos, Figura 35.a, resultando na geração do banzo inferior. Fazendo o mesmo para o banzo superior, Figuras 35.b e 35.c tem-se como resultado final da geração dos banzos a estrutura da Figura 36, que foi centralizada na tela utilizando-se o comando de Zoom_All (CTRL + HOME).
Da mesma forma que foram gerados os banzos, geram-se as diagonais e os montantes que complementam a geração da geometria da estrutura. Obedecendo-se a ordem de geração da esquerda para a direita, obtém-se como resultado final para a estrutura a geometria apresentada na Figura 37.
O próximo passo é a aplicação dos vínculos nos nós 1 e 2 da estrutura da Figura 37. Para tanto, seleciona-se primeiramente o nó 1 e em seguida, na aba Vinculação, restringem-se os deslocamentos nas direções "X" e "Y", mantendo-se zero nos valores de recalque e aplica-se a restrição na seleção. O mesmo procedimento faz-se para o nó 2, restringindo-se apenas o deslocamento na direção "Y". O resultado da aplicação das vinculações encontra-se apresentado na Figura 38.
Por se tratar de uma treliça vamos rotular as extremidades de todas as barras que compõem a estrutura. Para tanto, depois de selecionar todas as barras da treliça, na aba Rótulas, escolhe-se a opção de duas extremidades rotuladas e aplica-se a rotulação da seleção. O resultado é apresentado na Figura 39.
A aplicação dos carregamentos nos nós correspondentes se dá utilizando-se a opção Aplicar na seleção da aba Carregamento Concentrado. A Figura 43 apresenta a estrutura com os carregamentos já aplicados nos devidos nós. Comenta-se que para verificar se os carregamentos foram aplicados nos nós corretos, basta colocar o mouse sobre o símbolo do carregamento e observar o nome do carregamento que irá aparecer na Barra de Mensagens.
As combinações entre os carregamentos podem ser informadas para o programa pelo usuário, sendo que após isto a estrutura estará pronta para ser analisada. No exemplo adotam-se 3: a primeira combinação considerando apenas o carregamento básico 1, a segunda considerando apenas o carregamento básico 2 e a terceira combinando os dois carregamentos básicos com fator de combinação 1.5 para ambos. A Figura 44 apresenta a janela de combinações de carregamentos com as opções de combinação descritas.
Figura 44. Janela de combinações de carregamentos. O fato dos valores dos fatores de combinação dos outros carregamentos serem diferentes de zero, inclusive o do Peso Próprio, não influencia na análise, uma vez que não se considerou peso próprio na criação do material e que não existem cargas que compõem os outros carregamentos básicos no modelo. Para a análise, o usuário poderá escolher entre a consideração, ou não, de comportamento não linear geométrico para a estrutura. Esta opção pelo tipo de análise se dá logo após o usuário clicar no botão de processamento do modelo, aparecendo uma janela onde o usuário deverá optar por análise linear ou não linear geométrica. Após o término do processamento do modelo, o usuário pode navegar pelos resultados das 3 combinações efetuadas, exibindo os 3 graus de liberdade na tela, bem como os esforços atuantes na estrutura. Os esforços nas barras são apresentados em variação de cores e na forma tradicional de diagramas de esforços. Algumas imagens são apresentadas a seguir para a opção de análise linear.
Acredita-se ser este manual suficiente para a utilização do AcadFrame. Qualquer dúvida pode-se utilizar um dos canais disponíveis no site do programa para entrar em contato com os desenvolvedores.
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