Introdução
No início deste texto, vamos definir para que serve a aplicação. Na versão atual, desenvolvemos ferramentas e verificámos a solução apenas para ancoragem de estruturas de aço em blocos simples de betão armado.
O texto seguinte está dividido em duas partes: limitações da aplicação e do método em si, e limitações da importação a partir do IDEA StatiCa Connection.
Limitações da aplicação
Betão armado
O CSFM 3D não foi concebido para betão simples ou betão ligeiramente armado. Neste caso, o resultado do cálculo pode levar a resultados enganadores ou à divergência do cálculo não linear.
Pode ler mais em Fundamentos teóricos.
A principal razão pela qual apenas os elementos de betão armado precisam de ser modelados na aplicação é que a resistência à tração do betão é negligenciável. Toda a tensão de tração deve, portanto, ser transferida pela armadura.
A segunda razão é: no IDEA StatiCa Detail 3D, não é utilizada a mecânica da fratura. O modelo não simula a propagação explícita de fendas, nem utiliza parâmetros de mecânica da fratura do betão (G_f, K_IC, forma da superfície de fratura). O betão é modelado como um material dúctil com um ramo plástico horizontal em compressão – uma vez atingida a tensão de compressão limite, a tensão permanece constante e apenas as deformações continuam a aumentar até um limite prescrito. Como consequência, o Detail 3D consegue captar a redistribuição plástica de tensões e deformações nas regiões D, mas não modela explicitamente mecanismos de rotura frágil governados pela mecânica da fratura (por exemplo, rotura por corte puro do betão simples, propagação instável de uma única fenda dominante, etc.).
Em resumo, os seus modelos devem cumprir a definição de betão armado apresentada nas normas internacionais. Siga as regras de pormenorização e obtenha resultados corretos.
Estado Limite Último
Todos os cálculos e verificações normativas estão implementados apenas para o ULS. A definição dos materiais e a forma do próprio cálculo devem ser diferentes para o SLS. Pode ver esta diferença no Detail 2D.
Amolecimento à compressão
Antes de mais, vamos definir o que é o amolecimento à compressão: o betão em compressão perde resistência e rigidez quando está simultaneamente muito fendilhado em tração, isto é, quando estão presentes grandes deformações transversais de tração.
Nos casos em que a resistência é governada por uma escora comprimida (diagonal comprimida) que atravessa betão muito fendilhado, o Detail 3D tende a sobrestimar a capacidade (isto é, a ficar ligeiramente do lado inseguro) se o resultado for interpretado diretamente como a capacidade última real.
Por estas razões, o módulo 3D é adequado apenas para verificar a resistência de ancoragens em blocos simples de betão armado.
Embora seja possível modelar, por exemplo, um maciço de encabeçamento de estacas usando apoios numa pequena área, a verificação não é fiável, pois o efeito de amolecimento torna-se significativo, particularmente em problemas relacionados com punçoamento. A mesma situação pode ocorrer no caso de uma laje fina com um pilar colocado sobre ela, e noutros casos semelhantes.
Para estas situações, é necessário implementar o amolecimento do betão, que atualmente está disponível apenas no módulo 2D. Portanto, o módulo 3D só pode ser utilizado para verificar roturas em que este efeito não tem influência.
Verificação de âncoras
O elemento da âncora é definido como sendo capaz de transferir forças normais de tração ou compressão, bem como forças de corte, considerando também a rigidez à flexão, conforme descrito nos Fundamentos teóricos.
Suportamos verificações normativas de acordo com as normas relevantes (apenas EN), portanto o IDEA StatiCa Detail pode ser utilizado de forma independente para a avaliação de âncoras (âncoras, armadura, betão).
Normas implementadas: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Para verificar outros componentes da ligação (soldaduras, chapas, etc.), é necessário utilizar o IDEA StatiCa Connection, onde também é possível realizar a verificação completa das âncoras para betão simples. A ancoragem no Connection —juntamente com as forças aplicadas— pode ser exportada para o Detail para dimensionamento adicional da armadura.
Para as normas ACI e australiana, as verificações normativas de âncoras ao corte e à combinação de corte e tração ainda não estão implementadas, pelo que é sempre necessário utilizar ambas as aplicações para verificações normativas completas das âncoras.
Derrubamento
Se a introdução da carga provocar o derrubamento do modelo, o modelo irá calcular até à divergência ou até atingir um critério. Isto normalmente demora muito tempo e obtém-se o seguinte resultado:
É apresentada a percentagem da carga transferida. Além disso, nos Resultados auxiliares é mostrada a deformação extrema.
Solução alternativa: recomenda-se calcular primeiro qualquer modelo com o Multiplicador do tamanho de malha predefinido definido para um valor elevado (4-5). Este multiplicador pode ser encontrado em Definições -> Definições de malha. O cálculo será rápido e será possível ver se o derrubamento é ou não o problema.
É necessário verificar se o peso próprio do bloco de betão está incluído, pois pode impedir o derrubamento do modelo. Note que, ao importar da aplicação Connection, o peso próprio não é introduzido automaticamente no modelo — consulte o texto abaixo para mais detalhes.
Limitações da importação a partir do Connection
Contactos
De um modo geral, a importação de forças que atuam na placa de base através de contacto com outra chapa de aço não é suportada. Isto aplica-se tanto ao contacto aresta-superfície como aos tipos de contacto superfície-superfície. Saiba mais neste artigo.
Ancoragem por elemento
Apenas os modelos ancorados através da placa de base podem ser corretamente importados para a aplicação Detail. Para modelos em que os elementos estão ligados diretamente a blocos de betão, a placa de ligação do elemento com âncoras é importada sem cargas.
O peso próprio não é adicionado automaticamente
O peso próprio não é calculado/adicionado automaticamente. Deve ser incluído manualmente no projeto para o Detail. Isto pode afetar principalmente a verificação da ancoragem às fundações, onde a não consideração do peso próprio pode levar ao derrubamento da fundação, conforme mencionado no parágrafo acima.
Tipos de ancoragem não suportados para exportação
As âncoras com gancho não são suportadas no Detail. Em vez disso, será utilizada uma placa de anilha no ficheiro exportado.
A placa de anilha é modelada como um elemento de placa/casca ligado diretamente à haste da âncora, transferindo a carga para o betão exclusivamente através de contacto de compressão. A própria placa é modelada linearmente, sem plasticidade, e não é sujeita a verificações de resistência. Uma vez que a haste tem resistência de aderência nula, toda a carga é transferida para o betão através da placa de anilha. Mais informações sobre os tipos de âncoras podem ser encontradas no artigo: Definição de âncora individual.
Combinações não suportadas para tipos de âncoras
A aplicação Detail não suporta a combinação de pinos com cabeça ou armadura com outros tipos de âncoras. Estes tipos de âncoras não serão incluídos na saída. Mais informações sobre as opções de placas podem ser encontradas no artigo: Opções de placas de ancoragem.
Combinação de cargas importadas e cargas introduzidas pelo utilizador
As cargas importadas e as cargas introduzidas pelo utilizador não podem ser combinadas num único modelo. Pelas razões descritas nos Fundamentos teóricos. As âncoras são importadas desligadas das placas de base. Se criar um caso de carga definido pelo utilizador, é evidente que a carga não será transferida corretamente.
Solução alternativa: copie o item de Projeto importado, elimine todas as cargas importadas, interligue todas as âncoras com a placa de base e, em seguida, poderá introduzir o seu caso de carga definido pelo utilizador.
Mais blocos de betão
Apenas um bloco de betão é suportado no Detail. No entanto, o bloco de betão pode ser modificado utilizando o Volume negativo, o Plano de corte e a operação de Corte. Assim, é possível modelar formas mais complexas, como pedestais, extensões de sapatas de fundação, ancoragem junto a aberturas, etc.
Também é possível importar dois blocos de betão independentes a partir do Connection, que são importados para o Detail como duas entidades de modelo que podem ser posteriormente modificadas utilizando a operação de corte.
Mais do que uma placa de base no mesmo bloco
A exportação de várias placas de base num só bloco é suportada, embora não seja recomendável importar a chamada ancoragem de borda.
Na aplicação Connection, o betão é modelado de forma simplificada utilizando a fundação elástica de Winkler. Por outro lado, o modelo da parte de aço acima do bloco de betão é modelado em detalhe, incluindo a plasticidade dos materiais. Para uma verificação mais detalhada do betão armado sob a placa de base, é possível exportar a placa de base, as âncoras e as cargas para a aplicação Detail. Aí, o betão é modelado de forma plástica.
As âncoras são exportadas axialmente desligadas, e a carga entre elas é substituída por um par de forças iguais mas opostas (precisamente devido à falta de rigidez da parte de aço acima da placa de base). Assim, não é possível que as forças axiais nas âncoras se alterem caso a camada de recobrimento no canto do bloco de betão se torne plástica. De forma semelhante, as soldaduras das placas de base são exportadas desligadas, sendo a ligação substituída por forças iguais mas opostas. Assim, não pode haver alteração da tensão na soldadura em caso de plastificação do canto do betão.
Conclui-se que, após a exportação, embora todas as forças que atuam nas placas de base estejam em equilíbrio, as condições de deformação não serão satisfeitas.
Aplica-se à versão atual 25.1.2. Pode diferir em versões anteriores, uma vez que estamos a trabalhar gradualmente para eliminar estas limitações. Pode encontrar mais informações sobre cada versão nas notas de versão.