Fluxo de trabalho e objetivos
O objetivo das ferramentas de cálculo de armadura no CSFM é ajudar os projetistas a determinar a localização e a quantidade necessária de varões de armadura de forma eficiente. As seguintes ferramentas estão disponíveis para ajudar / orientar o utilizador neste processo: cálculo linear e otimização topológica.
As ferramentas de cálculo de armadura consideram modelos constitutivos mais simplificados do que os modelos utilizados para a verificação final da estrutura. Por isso, a definição da armadura nesta etapa deve ser considerada um pré-dimensionamento a ser confirmado/refinado durante a etapa de verificação final. A utilização das diferentes ferramentas de cálculo de armadura será ilustrada no modelo apresentado na Fig. 3, que consiste numa extremidade de uma viga simplesmente apoiada com altura variável, sujeita a uma carga uniformemente distribuída.
Análise linear
A análise linear considera propriedades de material elástico linear e negligencia a armadura na região de betão. Trata-se, portanto, de um cálculo muito rápido que fornece uma primeira perceção da localização das zonas de tração e compressão. Um exemplo deste tipo de cálculo é apresentado na Fig. 4.
Otimização topológica
A otimização topológica é um método que visa encontrar a distribuição ótima de material num determinado volume para uma certa configuração de carga. A otimização topológica implementada no Idea StatiCa Detail utiliza um modelo de elementos finitos lineares. Cada elemento finito pode ter uma densidade relativa de 0 a 100 %, representando a quantidade relativa de material utilizado. Estas densidades dos elementos são os parâmetros de otimização no problema de otimização. A distribuição de material resultante é considerada ótima para o conjunto de cargas dado se minimizar a energia de deformação total do sistema. Por definição, a distribuição ótima é também a geometria que apresenta a maior rigidez possível para as cargas dadas.
O processo iterativo de otimização começa com uma distribuição de densidade homogénea. O cálculo é realizado para múltiplas frações de volume total (20%, 40%, 60% e 80%), o que permite ao utilizador selecionar o resultado mais prático. A forma resultante consiste em treliças com escoras e tirantes e representa a forma ótima para os casos de carga considerados (Fig. 5).
