A análise dinâmica é um aspeto fundamental da análise estrutural, crucial para compreender como as estruturas respondem a forças dependentes do tempo, tais como sismos, vento, vibrações de máquinas e cargas de veículos. Ao contrário da análise estática, que assume que as cargas são aplicadas gradualmente e permanecem constantes, a análise dinâmica tem em consideração os efeitos de inércia, amortecimento e dissipação de energia. Isto torna-o essencial para o dimensionamento de estruturas elásticas que suportam ações sísmicas, evitam vibrações excessivas e garantem a estabilidade a longo prazo. Consequentemente, na engenharia civil, a análise dinâmica é amplamente utilizada em:
- Dimensionamento sísmico
- Controlo da vibração
- Fundações de máquinas
- Análise de frequências naturais
A Dlubal Software oferece soluções poderosas para resolver estes desafios dinâmicos. Com o RFEM 6 e o RSTAB 9, em conjunto com os módulos especializados para análises modais, de espectro de resposta, pushover e de histórico de tempo, pode realizar análises sísmicas, dimensionar estruturas resistentes a vibrações, avaliar fundações de máquinas e avaliar frequências naturais com relativa facilidade. A seguir oferece uma vista geral de cada módulo, bem como recursos de aprendizagem valiosos da página web da Dlubal para o ajudar na aplicação prática.
Módulo Análise modal
A análise modal é uma ferramenta crucial na engenharia estrutural, pois fornece informações sobre as características de vibração natural de uma estrutura. Ao identificar as frequências naturais e as formas próprias de uma estrutura, os engenheiros podem evitar ressonâncias, otimizar o dimensionamento e aumentar a estabilidade e a segurança globais.
O módulo Análise modal da Dlubal Software permite uma avaliação rápida e eficiente de frequências naturais e formas próprias para modelos que contêm barras, superfícies e sólidos, e é um pré-requisito para todos os outros módulos de análise dinâmica. Todos os dados de entrada necessários são facilmente importados do programa principal RFEM 6/RSTAB 9. Após o cálculo bem-sucedido, a forma própria, o valor próprio, a frequência angular, a frequência natural, o período, a massa modal efetiva e o fator de participação para cada modo são fornecidos e integrados na interface principal do programa.
- KB 1739 | Análise modal no RFEM 6 utilizando um exemplo prático
- KB 1891 | Métodos para a determinação do número de formas próprias no módulo Análise modal
- KB 1878 | Os elementos-chave da dinâmica estrutural: Forma própria, período natural e massa modal
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Módulo Análise de espectro de resposta
O módulo Análise de espectro de resposta permite análises sísmicas eficientes no RFEM 6 e RSTAB 9 utilizando o método de espectro de resposta multimodal. Os utilizadores podem selecionar espectros predefinidos com base em normas internacionais ou definir espectros personalizados, conforme necessário. O módulo também permite que a consideração da torção acidental seja considerada, garantindo uma análise mais abrangente. Ao combinar os modos de deformação dos modos individuais com as correspondentes acelerações do espectro de resposta, o software calcula diretamente as deformações e os esforços internos do sistema, eliminando a necessidade de gerar cargas estáticas equivalentes.
- Seismic Design in RFEM 6 and RSTAB 9 According to Eurocode
- KB 1721 | Análise sísmica no RFEM 6
- KB 1860 | Análise do espectro de resposta modal segundo NBC 2020 e consideração do corte horizontal no RFEM 6
- KB 1823 | Sobreposição de respostas modais na análise do espectro de resposta utilizando a combinação linear equivalente no RFEM 6/RSTAB 9
- KB 1833 | Utilização de não linearidades na análise do espectro de resposta no RFEM 6
Módulo Análise pushover
O módulo Análise pushover é uma ferramenta poderosa para avaliar o impacto dos sismos num modelo, o que ajuda a prever deformações e possíveis danos estruturais. Desta forma, os utilizadores podem definir parâmetros como distribuição de carga horizontal, direção da carga, cargas constantes e espectros de resposta para determinar o deslocamento do alvo.
Durante a análise, são aplicadas cargas horizontais em incrementos, com uma análise estática não linear realizada em cada passo até ser alcançado um limite predefinido. Os resultados obtidos providenciam todos os resultados padrão de uma análise estática, com dados disponíveis para cada intervalo de carga. Os resultados para cada passo podem então ser utilizados para criar uma curva de capacidade da estrutura, geralmente apresentada num diagrama de força-deformação.
Além disso, a capacidade da estrutura pode ser transferida para o formato de aceleração-deslocamento (AD) juntamente com o espectro de resposta. Isto resulta na criação do espectro de capacidade e do espectro de resposta de aceleração e deslocamento (ADRS). O formato de apresentação unificado permite uma comparação direta entre a capacidade de carga da estrutura e a carga sísmica no mesmo gráfico.
O deslocamento fixado é calculado automaticamente com base nos resultados da análise, que podem ser consultados graficamente e em forma de tabela. Isso facilita a avaliação dos critérios de aceitação individuais, não apenas para o incremento de carga de deslocamento mas também para todos os outros incrementos de carga. Além disso, os resultados da análise estática para cada passo estão disponíveis para uma avaliação mais detalhada.
- Seminário web | Introdução ao novo módulo Análise pushover
- KB 1829 | Determinação da bilinearização para a curva pushover (método N2)
Módulo Análise de histórico de tempo
O módulo Análise de histórico de tempo permite a análise estrutural dinâmica para excitações externas, tais como cargas sísmicas, vibrações induzidas por máquinas, forças de impacto e explosões. Os utilizadores podem introduzir diagramas força-tempo ou aceleração-tempo e definir os parâmetros de cálculo, incluindo o método de análise e o tempo de cálculo máximo. A análise é realizada através da análise modal ou do método linear implícito de Newmark. Note que este módulo é limitado para sistemas estruturais lineares, o que significa que os elementos não lineares são ignorados ou convertidos em equivalentes lineares.
Uma extensão essencial das capacidades da Análise de Histórico de Tempo é a utilização do tipo de barra Damper. Esta função permite a integração de sistemas locais de dissipação de energia, tais como amortecedores de massa sintonizados, aumentando significativamente a capacidade da estrutura para mitigar respostas dinâmicas.
Assim que o cálculo está concluído, os resultados são organizados em tabelas e podem ser visualizados para cada intervalo de tempo ou como uma envolvente. Além disso, os resultados podem ser apresentados graficamente, por exemplo, em diagramas de cálculo, e animados para análise posterior.
- Seminário web | Introduction to Time History Analysis in RFEM 6 (USA)
- Seminário web | Análise de vibrações induzidas no módulo Análise de histórico de tempo no RFEM 6
- Seminário web | Análise de vibrações induzidas por peões utilizando a análise de histórico de tempo linear no RFEM 6
Análise sísmica melhorada com o módulo Modelo do edifício no RFEM 6
O módulo Modelo do edifício no RFEM 6 também pode desempenhar um papel significativo na análise sísmica. Este módulo facilita a modelação baseada em pisos com lajes de piso rígidas, garantindo uma distribuição de massa eficiente e uma avaliação precisa da resposta estrutural. Ao utilizar a abordagem de modelação do piso "Diafragma rígido", o modelo é simplificado ainda mais através da concentração de massas ao nível do piso, que também podem ser representadas visualmente no software.
Uma das principais vantagens do módulo Modelo do edifício é a capacidade de determinar os deslocamentos entre os pisos, um parâmetro crítico no dimensionamento sísmico. A avaliação do deslocamento do piso é essencial para manter o desempenho estrutural limitando o deslocamento excessivo, o que pode levar à instabilidade do sistema ou danos em componentes não estruturais, tais como divisórias. Com esta funcionalidade, os engenheiros podem também calcular fatores de estabilidade e coeficientes de sensibilidade de deslocamento entre pisos, o que permite determinar se os efeitos P-delta necessitam de ser considerados na análise sísmica. Estes efeitos podem depois ser integrados diretamente no RFEM 6 juntamente com o módulo Análise de espectro de resposta para uma avaliação mais abrangente.
- KB 1877 | Consideração de sismos P-Delta segundo a ASCE 7-22 e a NBC 2020 no RFEM 6
- KB 1866 | Determinação do coeficiente de sensibilidade para avaliar a necessidade de uma teoria de segunda ordem para análises dinâmicas
Conclusão
A análise dinâmica desempenha um papel fundamental na engenharia estrutural, garantindo que os edifícios e as infraestruturas suportam de forma eficaz forças dinâmicas, tais como sismos, vento, vibrações de máquinas e cargas de veículos. O RFEM 6 e o RSTAB 9, em conjunto com os respetivos módulos especializados, oferecem uma abordagem abrangente e eficiente para a realização destas análises. O módulo Análise modal forma a base para as avaliações dinâmicas através da identificação de frequências naturais e formas próprias. O módulo Análise de espectro de resposta permite modelar as cargas sísmicas utilizando métodos de espectro de resposta multimodal, enquanto que o módulo Análise pushover permite avaliar o comportamento estrutural e os danos potenciais sob o efeito de forças transversais crescentes. Para estudos mais avançados dependentes do tempo, o módulo Análise de histórico de tempo permite a simulação de vibrações induzidas por máquinas e outros efeitos dinâmicos.
Além disso, o módulo Modelo de construção otimiza a análise sísmica ao suportar a modelação com base em pisos, as avaliações de deslocamentos entre os pisos e as avaliações do efeito P-delta. A sua integração perfeita com outros módulos garante que os resultados da análise sísmica sejam organizados e apresentados de forma eficaz no RFEM 6.
Ao utilizar estas ferramentas avançadas, os engenheiros podem refinar os projetos estruturais, melhorar a resistência às forças dinâmicas e garantir o cumprimento das normas de dimensionamento sísmico, contribuindo, em última análise, para infraestruturas mais seguras e fiáveis.
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