Introdução

As estruturas reais combinam frequentemente vários materiais, vazios, camadas distintas de armadura, cabos de pré-esforço ou elementos de aço embebidos. A análise exige uma representação que preserve a geometria e a lei constitutiva de cada componente.

Definição de uma secção avançada

Uma secção avançada combina várias famílias de objetos mecânicos. O núcleo conserva a sua posição no referencial da secção e avalia a contribuição através da lei atribuída.

• GeoDomains. Contorno exterior com possíveis vazios; uma secção pode reunir vários domínios com leis de material próprias.
• Armadura passiva. Camadas independentes de varões definidos por posição, diâmetro e lei do aço.
• Pré-esforço. Famílias de cabos definidas por posição, área, parâmetros de aderência e estado inicial.
• Perfis de aço. Biblioteca de 535 perfis em onze famílias europeias, representados pela área real com concordâncias ou por elementos TSP.
• Elementos TSP. Linha média reta ou curva e espessura de uma chapa, integradas linearmente com tensão uniforme na espessura.
• Leis dos materiais. Modelos normativos integrados ou relação geral tensão–extensão definida pelo utilizador.

Exemplo: ponte em caixão

O exemplo é uma secção crítica sobre apoio de uma viga caixão unicelular com 12,00 m de largura e 2,70 m de altura. O domínio de betão C45/55 contém um vazio, 186 varões HA16 e oito cabos 19T15S, quatro ao longo de cada alma.

Esforços de secção e pré-esforço

O vetor de esforços é decomposto em ações permanentes G, variáveis Q e pré-esforço P. O modelo estrutural no LFEM fornece G+Q; os efeitos primário e eventualmente secundário do pré-esforço devem integrar o vetor aplicado.

A tensão efetiva de 1116 MPa define o estado inicial dos cabos. A sua contribuição resistente decorre da variação de tensão induzida pela extensão de equilíbrio, incluindo a eventual descompressão do betão adjacente.

Resultados no modelo completo

Características mecânicas

O SectionPro calcula propriedades brutas, líquidas e homogeneizadas. Apenas as bainhas de pré-esforço são deduzidas da secção líquida; a armadura passiva é mantida. As propriedades de torção e esforço transverso usam a mesma geometria.

Equilíbrio no ELS e ELU

O solver determina o estado de extensão que equilibra os esforços externos. As tensões decorrem das leis do betão, da armadura e dos cabos. São mostradas as combinações ELS característica e ELU fundamental.

No ELS característico, as tensões ficam bem abaixo dos limites do Eurocódigo 2 e a abertura calculada de fissura é pequena: wk = 0,174 mm. No ELU, o betão da laje inferior atinge localmente o patamar plástico e os cabos são claramente mobilizados.

Domínios de interação

A curva N–Mz é um corte para My = 0; a superfície N–Mz–My abrange todas as direções de flexão. A caixa envolvente vai de −26,70 a 231,62 MN, de −100,41 a 105,35 MN·m em z e de −287,82 a 287,82 MN·m em y.

O vetor final está imediatamente junto à fronteira resistente. O módulo de distância fornece FS = 0,983, ligeiramente inferior à unidade e muito próximo do limite.

Desempenho

Os tempos medem apenas o núcleo SectionPro, sem interface ou renderização. Mesmo o equilíbrio não linear e o domínio tridimensional são calculados quase instantaneamente.

Conclusão

O modo avançado permite analisar praticamente qualquer secção, independentemente da geometria e dos materiais, sob as hipóteses usuais: as secções planas permanecem planas e os componentes ligados satisfazem a compatibilidade de extensões.