Os efeitos de longo prazo, tais como a fluência e a retração no dimensionamento de betão armado, podem ter um impacto significativo na durabilidade, estabilidade e estado limite de utilização das estruturas ao longo do tempo. Ignorar esses efeitos pode levar ao desenvolvimento de deformações, fissuras e redistribuições de tensões inesperados, podendo afetar a segurança e a funcionalidade da estrutura. Ao considerar a fluência e a retração, os engenheiros garantem que os seus dimensionamentos mantenham o desempenho pretendido ao longo de toda a vida útil da estrutura.
No RFEM 6 e no módulo Dimensionamento de betão, é possível considerar uma deformação a longo prazo através de três métodos diferentes. Antes de explorar esses métodos mais detalhadamente, é importante notar que os cálculos de flecha são sempre recalculados no módulo Dimensionamento de betão, considerando o momento de inércia efetivo Ie, conforme especificado na ACI 318-19 Tabela 24.2.3.5 [1] ou CSA A23.3 Cláusula 9.8.2.3 [2]. As flechas imediatas calculadas na análise estática do RFEM 6 utilizando o momento de inércia bruto, Ig, não são utilizadas no módulo Dimensionamento de betão para verificações da deformação do estado limite de utilização. Por isso, as deformações de barras e superfícies calculadas no RFEM 6 podem não corresponder às deformações no módulo Dimensionamento de betão.
Método 1: fator em função do tempo (método simplificado)
Nos parâmetros do módulo Dimensionamento de betão do estado limite de utilização, encontra-se disponível uma opção para determinar a deformação de longo prazo utilizando um "fator dependente do tempo".
Este método utiliza a flecha calculada comIe, como explicado acima, e aplica o fator relevante com base na duração da carga de entrada, referenciando a ACI 318-19 Tabela 24.2.4.1.3 ou a CSA A23.3, Cláusula 9.8.2.5. Este é o método simplificado aprovado pelas normas para a aproximação de efeitos de longo prazo, tais como fluência e retração, em cálculos de verificações de flechas.
O cálculo da deformação a longo prazo utiliza um diagrama linear de material para a compressão do betão e um diagrama linear para a influência da armadura. O efeito da rigidez à tração pode ser considerado no cálculo. A análise estática permanece não afetada por esta opção de método.
Método 2: Propriedades do material dependentes do tempo (fluência/retração)
Também na configuração do estado limite de utilização do módulo Dimensionamento de betão, está disponível uma opção alternativa para determinar a deformação a longo prazo utilizando "propriedades do material dependentes do tempo (fluência/retração)".
Para este método, é utilizada a norma ACI 435 para incorporar a flecha calculada para além das propriedades de fluência e retração do material atribuídas na verificação da flecha de longo prazo. Esta abordagem é mais detalhada do que a abordagem de fatores dependentes do tempo do método 1.
A fluência e a retração do material de betão podem ser encontradas no separador Propriedades em função do tempo do betão. As configurações e a modificação da maturação do betão (lado esquerdo) afetarão diretamente o coeficiente de fluência final e a deformação de retração para t = 36,525 dias. Para mais informação sobre estas várias opções de entrada, consulte o manual online Dimensionamento de betão.
Os dados da função (lado direito) são apenas para visualização, conforme indicado nesta caixa de diálogo. O coeficiente de fluência e os valores de deformação de retração em t = 36 525 dias serão sempre utilizados no cálculo da deformação de longo prazo do dimensionamento de betão para o método 2. Não pode ser especificado outro momento.
O cálculo da deformação a longo prazo utiliza um diagrama linear de material para a compressão do betão e um diagrama linear para a influência da armadura. O efeito da rigidez à tração pode ser considerado no cálculo. A análise estática permanece não afetada por esta opção de método.
Método 3: Módulo Análise em função do tempo
O método 3 utiliza o módulo Análise em função do tempo (TDA). A principal diferença entre este método e os métodos anteriores é que os efeitos de longo prazo, tais como fluência e retração, são considerados diretamente na análise estática do RFEM 6, afetando tanto as forças internas como as deformações. São consideradas barras e superfícies.
É importante notar que os efeitos da retração serão mais evidentes dependendo do tipo de restrição do elemento. Por exemplo, uma viga totalmente restringida com apoios fixos experimentará maiores efeitos de longo prazo em comparação com uma viga com uma condição de apoio de rolos articulados.
Assim que o módulo TDA é ativado nos dados gerais do RFEM 6, o tipo de análise "Análise estática | a análise em função do tempo (TDA)" está agora disponível num caso de carga ou numa combinação de carga criada manualmente (por exemplo, o assistente de combinações é desativado) para a ativação do utilizador. Os tempos de início e fim da carga de longo prazo também são definidos aqui.
O número de incrementos para a análise TDA é definido nas configurações de análise estática TDA para todos os tipos de análise incluindo Geometricamente Linear, Segunda ordem ou Grandes deformações.
O utilizador também pode guardar o resultado de cada incremento de carga no separador Geral nos Parâmetros de análise estática.
O coeficiente de fluência e os valores da deformação de retração são aplicados a cada conjunto de incrementos de carga TDA, considerando a idade do betão no momento da entrada de carregamento/início mais a duração de tempo TDA. Por exemplo, 10 incrementos a 300 dias de duração com a idade do betão no momento do carregamento/iniciação definido para 10 dias aplicarão o coeficiente de fluência correspondente e os valores da deformação de retração a t = 31 dias, 62 dias, 93 dias etc. sobre, como apresentado no Diagrama de tempo apenas para visualização.
Para ativar as configurações de TDA para combinações de carga geradas automaticamente (por exemplo, quando utiliza o assistente de combinações com ASCE 7, NBC etc.), é necessário o módulo Análise das fases de construção (CSA). Assim que este módulo é ativado nos dados gerais, pode definir uma nova fase de construção com a correspondente duração de tempo TDA. As mesmas configurações utilizadas na Análise estática para definir os incrementos TDA também se aplicam aqui. Assegure-se que a análise estática é da mesma ordem que as combinações de carga, por exemplo, de segunda ordem.
Assegure-se que os casos de carga relevantes são considerados nos Objetos atribuídos para a fase de construção no separador Casos de carga.
Por fim, na situação de dimensionamento que será utilizada para os cálculos da deformação do estado limite de utilização, a fase de construção pode ser ativada no separador principal assistente de combinações ativando a caixa de seleção Considerar estado inicial. O separador seguinte, Estado inicial, permite ao utilizador atribuir a fase de construção definida.
Agora, todas as combinações de carga geradas automaticamente terão o tipo de análise TDA definido automaticamente.
O modelo está agora pronto para o cálculo. Enquanto as forças internas modificadas da análise estática TDA são consideradas nas verificações de resistência e estado limite de utilização do módulo Dimensionamento de betão, as deformações não são influenciadas. Os cálculos de flecha na análise estática TDA e no módulo Dimensionamento de betão utilizam diferentes métodos e cálculos. A análise estática TDA utiliza um diagrama de material linear sem considerar a influência da armadura. Em contrapartida, conforme mencionado no método 2, o módulo Dimensionamento de betão utiliza um diagrama não linear (parabólico) com reforço de tração no betão e um diagrama bilinear para a influência da armadura.
Para obter resultados de flecha semelhantes na análise estática TDA e no módulo Dimensionamento de betão, seria necessário considerar propriedades de dimensionamento de betão não lineares que, no momento em que este artigo é escrito, ainda não estão disponíveis. Enquanto isso, o módulo Dimensionamento de betão continuará a utilizar os métodos 1 ou 2 para calcular a rigidez modificada para deformações a longo prazo. Portanto, a melhor abordagem atualmente é comparar manualmente as deformações da análise estática TDA com os valores limite das deformações.
O artigo KB 1793 explica os conceitos básicos do módulo TDA. Também existem muitos planos de desenvolvimento para o futuro, incluindo a integração com a análise de betão não linear (assim que for lançada) e a extensão do módulo para outros materiais além do betão.
