3D Detail – sapatas de betão armado (BETA)
A IDEA StatiCa apresenta o Detail (3D Beta) para resolver tarefas 3D, como a ancoragem em blocos de betão. A solução permite realizar o dimensionamento sem simplificações excessivas e obter verificações com base no Estado Limite Último (ULS). O método implementado no IDEA StatiCa Detail (3D Beta) baseia-se no já comprovado Método do Campo de Tensões Compatível, que foi adaptado para resolver problemas 3D (tensão triaxial). Além disso, o elemento base é modificado para a terceira dimensão. O bloco sólido é o elemento base que representa o betão e pode ser deformado nas três direções. Para tornar possível a criação de um modelo complexo para sapatas, foram implementadas entidades como apoio superficial, placa de base, âncoras e mais. Todas estas entidades são descritas, bem como a sua funcionalidade, no artigo seguinte.
A forma do bloco sólido
O bloco de betão pode ser modelado graças ao tipo de elemento denominado "Bloco sólido", cuja geometria pode ser definida de duas formas:
- Forma retangular – Esta opção é adequada para definir a sapata com base retangular e altura constante. A definição de desvios para todos os lados do bloco permite também modelar sapatas inclinadas.
- Base poligonal com altura definida – A segunda opção para definir a forma da sapata consiste na definição da forma da base como um polígono geral. No entanto, não é possível criar sapatas inclinadas como descrito na opção anterior.
Apoios superficiais
O apoio superficial é o único tipo de apoio que pode ser definido para o modelo sólido. Existem duas opções para a definição da forma – pode ser definido para a superfície inteira ou como uma área geral cujo contorno é determinado por polilinha.
A vantagem do apoio superficial é a possibilidade de definir a rigidez e configurar o comportamento não linear que simula o contacto com o solo. Os apoios definidos por forma geral (polilinha) podem ser utilizados para simular estacas.
Dispositivos de transferência de carga
Especialmente para a ancoragem, foram desenvolvidas duas entidades para transferência de cargas:
- Placa de base – A forma da placa de base pode ser definida como um retângulo ou uma polilinha geral. A placa de base pode ser modelada com a parte do pilar (opção "Transferência de carga – Pilar") ou sem o pilar (opção "Transferência de carga – Forças"). Quando a opção "Transferência de carga – Forças" é selecionada, a carga definida é aplicada diretamente à placa de base. Quando o pilar de aço é definido (pela sua secção transversal e comprimento), a carga é aplicada ao topo do pilar, e a sua rigidez ajuda a distribuir corretamente a tensão para a placa de base.
- Âncora individual – Uma âncora individual é um elemento 1D que permite a transferência de carga axial. A âncora pode ser interligada automaticamente com a placa de base ou pode ser carregada diretamente por carga pontual*.
*Existem várias limitações para as âncoras na versão BETA.
A âncora transmite apenas compressão e tração. O corte, se importado do Connection, é transferido por atrito entre o bloco de betão e a placa de base. Apenas a força axial pode ser aplicada à âncora.
Existem dois tipos diferentes de âncoras disponíveis na aplicação Detail:
- Moldada no local – Armadura
- Âncora adesiva
Para a âncora adesiva, existe outro parâmetro que entra na análise – a resistência de aderência. Este valor está definido por defeito como 2 MPa e deve ser ajustado pelo utilizador de acordo com as informações da ficha técnica do fabricante da âncora.
Ações
A adição de um grupo de forças e de carga superficial é essencial para facilitar a utilização. No total, são suportados três tipos de carga:
- Carga superficial – A carga superficial pode ser aplicada a qualquer superfície de betão. Pode ser aplicada a toda a superfície ou apenas numa parte desta, sobre uma determinada área, que é definida pelo seu contorno (polilinha).
- Carga pontual
- Grupo de forças – Um grupo de forças é uma entidade que define várias cargas pontuais que atuam como um grupo. Pode ser aplicado na placa de base ou na superfície de betão. Este tipo de carga pode ser utilizado para simular forças em soldaduras que transferem tensões do pilar para a placa de base.
Armadura
Foi desenvolvido um novo tipo de armadura, permitindo que a armadura de uma sapata seja suficientemente armada. Um Grupo de varões oferece várias opções para a definição das armaduras:
- Por dois pontos
- Na aresta da superfície – Na aresta da superfície – é criada uma camada de armadura paralela à superfície selecionada. O utilizador define vários varões numa camada e um número de camadas paralelas à superfície selecionada.
- Na aresta da superfície ou em várias arestas – Na aresta da superfície ou em várias arestas permite a modelação de camadas de armadura com forma complexa (curva plana relacionada com qualquer superfície de betão). A camada é, portanto, determinada apenas por um varão. No entanto, podem ser definidas várias camadas paralelas. O cobrimento de betão pode ser definido independentemente para cada aresta. Esta é a melhor opção para modelar estribos.
- Em polilinha
Resultados
No separador de resultados, encontrará três avaliações fundamentais de acordo com o ULS (Estado Limite Último).
Os resultados de tensões e deformações no betão e na armadura são apresentados na secção "Resistência". A tensão de aderência e os valores relacionados encontram-se na verificação "Ancoragem". Um valor muito importante de deformação não linear é apresentado na verificação "Auxiliar".
Limitações da versão BETA 3D
O objetivo da versão BETA lançada é dar aos nossos utilizadores a oportunidade de se familiarizarem com ela, testarem a solução e fornecerem feedback. Para clarificar as expectativas relativamente à versão BETA do 3D Detail, existem algumas limitações na versão atual:
- Não existe transferência de força de corte nas âncoras – o corte é transferido apenas por atrito entre a placa de base e a superfície do bloco de betão.
- Os resultados da análise e as verificações normativas estão limitados ao ULS (estado limite último)
- O tempo de cálculo de um modelo único de um bloco de betão e placa de base com uma grelha de âncoras pode demorar até 10 minutos
- As secções para a visualização de resultados estarão disponíveis na BETA 2
- O peso próprio dos elementos do modelo não é tido em conta
- Apenas um bloco de betão sólido pode ser utilizado no modelo
A solução 3D para o Detail está a ser submetida a um desenvolvimento intensivo e ao processo de verificação. Com a versão 24.0, é lançada a primeira BETA do 3D Detail; a BETA 2 está prevista para julho de 2024, com melhorias na interpretação dos resultados, redução da lista de limitações atuais e introdução de funcionalidades adicionais. A BETA do 3D Detail será transferida para a versão ALPHA após a conclusão de um processo de verificação exaustivo e lançada com a versão 24.1.
Descrição do modelo e verificações
Para saber mais sobre o modelo analítico do 3D Detail, leia o artigo de base teórica:
Além disso, as primeiras verificações do modelo e dos resultados do 3D Detail foram publicadas nos seguintes artigos:
- Verificação do 3D Detail: Ensaio de Flexão Simples
- Verificação do 3D Detail: Ensaio de âncoras
- Verificação do 3D Detail: Ensaios de corte em vigas com baixas quantidades de estribos
Pode também consultar os artigos de base teórica do Detail, válidos tanto para modelos 2D como 3D, relativamente aos elementos finitos e à interpretação dos resultados ULS:
Estamos a dar-lhe acesso antecipado a esta versão Beta para que a possa experimentar por si mesmo, enquanto continuamos a submetê-la ao nosso rigoroso processo de verificação. Esta versão está acessível aos utilizadores atuais com a versão mais recente e manutenção válida. Se cumprir os pré-requisitos, pode solicitar acesso gratuito clicando no ícone Beta Detail na faixa de opções da aplicação Connection, que o redirecionará para esta página de destino, onde preenche o formulário e solicita a adesão ao programa Beta e obtém acesso gratuito ao 3D Detail.
Nota: As verificações normativas no 3D Detail são atualmente apenas para o Eurocódigo (EN).