Sap2000 - Apostila.pdf
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- Words: 6,267
- Pages: 220
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 5
2
ABRINDO O SOFTWARE ................................................................................... 6 2.1 Janela de inicialização ....................................................................... 6 2.2 Menu principal .................................................................................... 6 2.2.1 File - Arquivo ................................................................................. 8 2.2.2 Edit – Editar ................................................................................. 13 2.2.3 View – Visualizar ......................................................................... 14 2.2.4 Define – Definir ............................................................................ 15 2.2.5 Draw – Desenhar......................................................................... 16 2.2.6 Select – Selecionar...................................................................... 18 2.2.7 Assign – Atribuir .......................................................................... 18 2.2.8 Analyze – Analisar ....................................................................... 19 2.2.9 Display – Tela .............................................................................. 20 2.2.10 Design – Dimensionar ................................................................ 21 2.2.11 Options – Opções ...................................................................... 21 2.2.12 Tools - Ferramentas .................................................................. 22 2.2.13 Help – Ajuda .............................................................................. 23 2.3 Barra de Ferramentas ...................................................................... 23
3
MODELANDO ESTRUTURA 2D ....................................................................... 24 3.1 Exemplo 1 - Viga bi apoiada ............................................................ 24 3.1.1 Novo modelo ............................................................................... 24 3.1.2 Adicionar condições de vinculações ............................................ 27 3.1.3 Definir Carregamento .................................................................. 29
3.1.4 Rodar análise .............................................................................. 34 3.1.5 Interpretação de análise .............................................................. 36 3.2 Exemplo 2 – Viga com rótula ........................................................... 40 3.2.1 Novo modelo ............................................................................... 41 3.2.2 Desenhando estrutura ................................................................. 42 3.2.3 Adicionar condições de vinculações ............................................ 48 3.2.4 Adicionar rótulas .......................................................................... 51 3.2.5 Definir Carregamento .................................................................. 54 3.2.6 Rodar análise .............................................................................. 60 3.2.7 Interpretação de análise .............................................................. 62 3.3 Pórtico 2D ........................................................................................ 66 3.3.1 Novo modelo ............................................................................... 67 3.3.2 Desenhando estrutura ................................................................. 69 3.3.3 Adicionar condições de vinculações ............................................ 75 3.3.4 Adicionar rótulas .......................................................................... 78 3.3.5 Definir Carregamento .................................................................. 81 3.3.6 Rodar análise .............................................................................. 88 3.3.7 Interpretação de análise .............................................................. 90 4
MODELANDO ESTRUTURA 3D ....................................................................... 95 4.1 Novo modelo .................................................................................... 95 4.2 Retirar linha de referência ................................................................ 97 4.3 Definir Carregamento ....................................................................... 98 4.3.1 Carregamento Triangular .......................................................... 100 4.3.2 Carregamento trapezoidal ......................................................... 103 4.3.1 Carregamento força concentrada em barras ............................. 107
4.3.2 Carregamento inclinado ............................................................ 111 4.4 Rodar análise ................................................................................. 121 4.5 Interpretação de análise ................................................................. 123 4.5.1 Modelo deformada..................................................................... 128 4.5.2 Reações .................................................................................... 131 5
VIGA EM MODELO 3D – ANÁLISE MODAL .................................................. 133 5.1 Novo Modelo .................................................................................. 133 5.2 Definir propriedades ....................................................................... 135 5.3 Desenhar Retângulo e Dividir Em Elementos Finitos ..................... 140 5.4 Definir Vinculações......................................................................... 149 5.5 VISUALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS ................... 151 5.5.1 Rodar análise ............................................................................ 153 5.5.2 Interpretação de análise ............................................................ 154
6
DIMENSIONAMENTO EM CONCRETO ARMADO ........................................ 157 6.1 Dimensionamento de Viga ............................................................. 157 6.1.1 Novo modelo ............................................................................. 157 6.1.2 Definir Material .......................................................................... 159 6.1.3 Definir seção da viga ................................................................. 165 6.1.4 Desenhando barra ..................................................................... 169 6.1.5 Adicionar condições de vinculações .......................................... 169 6.1.6 Definir Carregamento ................................................................ 172 6.1.7 Rodar análise ............................................................................ 178 6.1.8 Interpretação de análise ............................................................ 181 6.1.9 Definir combinações .................................................................. 185 6.1.10 Configurar dimensionamento ................................................... 186
6.2 Dimensionamento de Laje .............................................................. 192 6.2.1 Novo modelo ............................................................................. 192 6.2.2 Definir Material .......................................................................... 194 6.2.3 Definir seção da viga ................................................................. 200 6.2.4 Desenhando barra ..................................................................... 203 6.2.5 Adicionar condições de vinculações .......................................... 204 6.2.6 Definir Laje ................................................................................ 205 6.2.7 Dividir Laje Em Elementos Finitos ............................................. 209 6.2.8 Definir Carregamento ................................................................ 213 6.2.9 Coeficiente de torção da viga .................................................... 214 6.2.10 Rodar análise ........................................................................... 216 6.2.11 Interpretação de análise........................................................... 217 6.2.12 Dimensionamento .................................................................... 219
5
1
INTRODUÇÃO
O SAP2000 é um programa de análise tridimensional de estruturas, que permite a utilização de análises lineares e não-lineares estáticas e dinâmicas. Este documento tem por finalidade auxiliar a sua utilização mostrando passo-a-passo algumas das ferramentas mais utilizadas para análises lineares, tendo como exemplo aplicações de vigas, pórticos planos, pórticos espaciais, a modelagem tridimensional de estruturas de concreto armado, utilizando o SAP2000 (V19).
6
2
2.1
ABRINDO O SOFTWARE
Janela de inicialização
Ao abrir o software, aparecerá a tela de trabalho, onde poderá ser inicializado um novo projeto.
Tela Inicial
2.2
Menu principal
Na barra de menu principal, como mostra a figura abaixo, tem as seguintes funções, respectivamente:
Menu principal
File – Arquivo; Edit – Editar; View – Visualizar; Define – Definir; Draw – Desenhar;
7
Select – Selecionar; Assign – Atribuir; Analyze – Analisar; Display - Tela Design - Dimensionar Options – Opções; Tools – Ferramentas; Help – Ajuda.
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2.2.1 File - Arquivo
Aba File
2.2.1.1 New Model – Novo Modelo
Nesta aba, pode-se iniciar um novo modelo com Templates que o software oferece como padrão de inicialização, como mostra a figura abaixo. :
9
Novo Modelo
Blank – Modelo em Branco Grid Only – Modelo apenas em grelha Beam – Viga 2D Trusses – Treliça 2D 3D Trusses – Treliça 3D 2D Frame – Pórtico 2D 3D Frame – Pórtico 3D Wall – Parede Flat Slab – Modelo de Laje
10
Shells – Modelo de Casca Staircases – Modelo de Escadas
Em novo modelo de inicialização pode-se utilizar um modelo com unidades padrão, como mostra a figura abaixo, ou utilizar um modelo existente de outro projeto.
Unidades de projeto
Ainda em novo modelo, pode-se descrever o projeto na caixa Project Information, conforme figura abaixo:
11
Informações do novo projeto
2.2.1.2 Open – Abrir
Nesta aba, pode-se abrir os projetos executados anteriormente e fazer novas alterações.
2.2.1.3 Import – Importar
O SAP2000 dispõe de vários tipos de formatos para a importação de um novo projeto. Os mais utilizados são a importação de um arquivo de AutoCad, um arquivo de Revit, arquivo no formato BIM – IFC.
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Importar
2.2.1.4 Export – Exportar
O SAP2000 dispõe de vários tipos de formatos para a exportação do projeto executado. Os mais utilizados são a exportação de um arquivo de AutoCad, um arquivo de Revit, arquivo no formato BIM – IFC, planilhas em Excel.
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Exportar
2.2.2 Edit – Editar
Nesta aba, pode-se editar os desenhos já inseridos, dividindo seus elementos em pontos, barras, áreas dentre outros. Pode-se desfazer e refazer qualquer tipo de comando, copiar, colar, mover, replicar, fazer uma extrusão dentre outros.
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Editar
2.2.3 View – Visualizar
Nesta aba, está inserindo os tipos de visualizações que irão aparecer na tela de trabalho, como por exemplo modelo 3D ou 2D da estrutura, os eixos das barras, as linhas de referências, dentre outros.
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Visualizar
2.2.4 Define – Definir
Nesta aba, insere-se as propriedades geométricas das barras da estrutura, o tipo de material, as combinações de carregamentos, tipos de carregamentos, dentre outros.
16
Definir
2.2.5 Draw – Desenhar
Nesta aba, pode-se desenhar um elemento barra, um nó, uma área dentre outros e acessar elementos de desenho como por exemplo intercessão de duas barras, dentre outros comandos.
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Desenhar
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2.2.6 Select – Selecionar
Nesta aba, seleciona-se as barras pelo tipo de propriedade das barras do projeto, por grupos criados, dentre outras funções.
Selecionar
Seleção por configurações
2.2.7 Assign – Atribuir
Aba mais importante do SAP 2000, nela atribui-se os tipos de vinculações dos nós das estruturas, o tipo de propriedades dos elementos barras e placas, os carregamentos nos nós, barras e placas, dentre outros.
19
Atribuir
2.2.8 Analyze – Analisar
Após configurado todos os elementos acima, nesta aba, irá se processar a estrutura e analisar os esforços da estrutura, como por exemplo, momentos fletores, cortantes, dentre outros.
20
Analisar
2.2.9 Display – Tela
Nesta aba, poderá se visualizar todos resultados após a estrutura processada, como por exemplo, sua deformada, estrutura não deformada, animação com deformações, esforços de tensões, momentos, cortantes e normais.
Tela
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2.2.10 Design – Dimensionar
Nesta aba, pode-se dimensionar a estrutura a partir dos modelos, como por exemplo, dimensionar a estrutura metálica, estrutura de concreto, perfis formados a frio, dentre outros.
Dimensionar
2.2.11 Options – Opções
Nesta aba, encontra-se as configurações padrões de tela, como por exemplo, modificar a cor de fundo da área de trabalho, modificar a cor das barras, dentre outros.
22
Opções
2.2.12 Tools - Ferramentas
O SAP2000 permite que o usuário adicione plugins, na aba tools.
Ferramentas
23
2.2.13 Help – Ajuda
No software SAP2000 está toda a documentação de ajuda para o usuário, assim como o número da licença do software, atualizações, dentre outros.
Ajuda
2.3
Barra de Ferramentas
O software SAP2000, como a maioria dos softwares, dispõe de uma barra de ferramentas para acesso rápido dos comandos mais utilizados pelo usuário. Todos os comandos de acesso rápido são encontrados no menu principal.
Barra de Ferramentas
24
3
3.1
MODELANDO ESTRUTURA 2D
Exemplo 1 - Viga bi apoiada
O modelo da viga está conforme a figura abaixo, com um vão de 5 metros:
Viga – Ftool
3.1.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Beam (Viga).
25
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
Viga
Number of Spans – Número de Vãos: Quantidade de vãos que a viga irá ter. Neste caso, uma viga com dois apoios extremos, será apenas um vão. Span Length – Comprimento do Vão: Comprimento em que cada vão irá ter.
26
Restraints – Vinculações: O software lança automaticamente as vinculações ao final de cada nó que forma o vão. Neste caso, não iremos lançar nenhuma vinculação automática, pois lançaremos manualmente posteriormente.
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
Tela de trabalho
Adicionar uma nova vista e Teclas de atalho para vistas
27
3.1.2 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
Modo de seleção
Nó selecionado
28
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
Tipos de vinculação
29
Fazendo o mesmo processo para o nó do outro lado, porem com um nó de primeiro gênero, temos as vinculações definidas, conforme a figura abaixo.
Vinculações
3.1.3 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
30
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
31
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
32
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
33
Carregamento
Carregamento inserido
34
3.1.4 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
35
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
36
3.1.5 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
37
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
38
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
39
Elemento barra
Fazendo uma comparação com o Ftool, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
40
Momento Fletor
Esforço Cortante
3.2
Exemplo 2 – Viga com rótula
O modelo da viga está conforme a figura abaixo.
Viga exemplo
41
3.2.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade t, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Blank (Vazio).
Novo Modelo
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
42
Tela de trabalho
3.2.2 Desenhando estrutura
Para desenhar a viga, utilizaremos as barras da lateral esquerda do software, conforme a figura abaixo.
43
Barra Lateral
Iremos começar lançando os nós da estrutura, com a opção desenhar nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar nó
44
Selecione inicialmente em qualquer ponto, como nó inicial, conforme a figura abaixo.
Primeiro nó
Em seguida, selecione o nó clicando uma vez com o botão direito e abrirá uma janela, conforme a figura abaixo.
45
Nó selecionado
Para colocar o nó no eixo inicial, devemos selecionar a aba Location (localização), e preencher conforme a figura abaixo e clicar em Ok.
46
Nó
Nó na origem
Após esses passos executados, clicamos novamente em desenhar um nó e iremos preencher a aba que aparecer conforme a figura abaixo. Após feito isso, o software tem que saber a partir que ponto o nó ira ser executado com a distância de x de 1,5 metros. Selecionamos o nó da origem.
47
Novo nó
Novo nó
Após criar todos os nós conforme o exemplo, temos os seguintes nós:
48
Todos os nós
Após desenhar os nós, devemos desenhar as barras, com o comando lateral Draw Frame/ Cable (Desenhar Barra/Cabo), desenhamos todas as barras da esquerda para direita, nó por nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar barra
Barras
3.2.3 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
49
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
50
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de terceiro gênero.
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para os demais nós, temos, conforme a figura abaixo.
51
Vinculações
3.2.4 Adicionar rótulas
Para adicionar as rótulas, deve-se selecionar a barra que será rotulada e em seguidas seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
Barra selecionada
52
Releases (Liberar)
Como queremos rotular o final dessa barra, selecionamos conforme a figura abaixo.
53
Liberar momento final da barra
Barra rotulada
Fazendo isso para a outra rótula, temos a estrutura a seguir:
Estrutura rotulada
54
3.2.5 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
55
Definir Carregamento
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
56
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
57
Carregamento
Carregamento inserido
Para adicionar o carregamento pontual, devemos selecionar o nó, e seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
58
Adicionar força em nó
59
Força de 5t.
Força adicionada
60
3.2.6 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
61
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
62
3.2.7 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
63
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
64
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
65
Elemento barra
Fazendo uma comparação com os resultados obtidos no cálculo analítico, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
66
3.3
Pórtico 2D
O modelo do pórtico está conforme a figura abaixo.
67
Pórtico exemplo
3.3.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade t, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Blank (Vazio).
68
Novo Modelo
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
Tela de trabalho
69
3.3.2 Desenhando estrutura
Para desenhar a viga, utilizaremos as barras da lateral esquerda do software, conforme a figura abaixo.
Barra Lateral
Iremos começar lançando os nós da estrutura, com a opção desenhar nó, conforme a figura abaixo.
70
Desenhar nó
Selecione inicialmente em qualquer ponto, como nó inicial, conforme a figura abaixo.
Primeiro nó
Em seguida, selecione o nó clicando uma vez com o botão direito e abrirá uma janela, conforme a figura abaixo.
71
Nó selecionado
Para colocar o nó no eixo inicial, devemos selecionar a aba Location (localização), e preencher conforme a figura abaixo e clicar em Ok.
72
Nó
Nó na origem
Após esses passos executados, clicamos novamente em desenhar um nó e iremos preencher a aba que aparecer conforme a figura abaixo. Após feito isso, o software tem que saber a partir que ponto o nó ira ser executado com a distância de x de 3 metros. Selecionamos o nó da origem.
73
Novo nó
Após criar todos os nós conforme o exemplo, temos os seguintes nós:
Todos os nós
74
Após desenhar os nós, devemos desenhar as barras, com o comando lateral Draw Frame/ Cable (Desenhar Barra/Cabo), desenhamos todas as barras da esquerda para direita, nó por nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar barra
Barras
75
3.3.3 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
76
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de terceiro gênero.
77
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para os demais nós, temos, conforme a figura abaixo.
78
Vinculações
3.3.4 Adicionar rótulas
Para adicionar as rótulas, deve-se selecionar a barra que será rotulada e em seguidas seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
Barra selecionada
79
Releases (Liberar)
Como queremos rotular o final dessa barra, selecionamos conforme a figura abaixo.
80
Liberar momento final da barra
Barra rotulada
Fazendo isso para a outra rótula, temos a estrutura a seguir:
81
Estrutura rotulada
3.3.5 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
82
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) –
83
Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
84
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
85
Carregamento
Carregamento inserido
Para adicionar o carregamento pontual, devemos selecionar o nó, e seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
86
Adicionar força em nó
87
Força de 2t.
88
Força adicionada
3.3.6 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
89
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
90
3.3.7 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
91
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
92
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
93
Elemento barra
Fazendo uma comparação com os resultados obtidos no cálculo analítico, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
94
95
4 4.1
MODELANDO ESTRUTURA 3D Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade Tonf, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template 3D Frame (Pórtico 3D).
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
96
Pórtico 3D
Number of Stories – Número de Andares: Quantidade de andares que o pórtico irá ter. Number of Bays, X – Número de vãos em x: Quantidade de vãos que o pórtico irá ter no eixo x. Number of Bays, Y – Número de vãos em y: Quantidade de vãos que o pórtico irá ter no eixo y. Story Height – Altura do andar: Altura que cada andar do pórtico irá ter. Bay Width, X – Largura do vão, X: Largura de cada vão no eixo x. Bay Width, Y – Largura do vão, Y: Largura de cada vão no eixo y. Restraints – Vinculações: O software lança automaticamente as vinculações ao final de cada nó que forma o vão. Neste caso, não iremos lançar nenhuma vinculação automática, pois lançaremos manualmente posteriormente. O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos a vista 3D, conforme a figura abaixo.
97
Tela de trabalho
4.2
Retirar linha de referência
Nas estruturas em 3D é mais limpo a tela de trabalho quando se retira as linhas de referência. Para retirar, segue os seguintes passos View (Visualizar) – Show Grid (Mostrar Grade) ou a tecla de atalho Ctrl + D, conforme figura abaixo.
Mostrar grade
98
Tela de trabalho sem grade
4.3
Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
99
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
100
4.3.1 Carregamento Triangular
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
101
Carregamento distribuído
102
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribui o carregamento na sua coordenada absoluta. Neste exemplo, temos que no início da barra selecionada terá um carregamento 0 e no seu final a 2,5 metros de comprimento, terá um carregamento de 1 tonelada, fazendo assim um carregamento triangular.
103
Carregamento inserido
4.3.2 Carregamento trapezoidal
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
104
Selecionando a barra
105
Carregamento distribuído
106
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribui o carregamento na sua coordenada absoluta. Neste exemplo, temos que no início da barra selecionada terá um carregamento de 2 t e no seu final a 2,5 metros de comprimento, terá um carregamento de 4 tonelada, fazendo assim um carregamento trapeizodal.
107
Carregamento inserido
4.3.1 Carregamento força concentrada em barras
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Point (Pontual), conforme figura abaixo.
108
Selecionando a barra
109
Carregamento concentrado
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
110
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribuí o carregamento na sua coordenada absoluta. Para cada distância será adicionada o carregamento solicitado.
111
Carregamento inserido
4.3.2 Carregamento inclinado
Para adicionar um carregamento inclinado, deve-se rotacionar o eixo do nó em que será aplicado a força inclinada. Para isso, deve seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
112
Configuração de display ou tecla de atalho Ctrl +W
113
Configuração de Display
Em Joint (Nó) deve-se marcar a opção Local Axes (Eixo Local), conforme figura abaixo.
114
Eixo local
115
Visualização do eixo local dos nós da estrutura
Para inclinar o eixo de um nó especifico, seleciona o nó em questão, conforme figura abaixo.
116
Selecionar o nó
Definir eixo local
117
Definir a rotação no eixo Y em 30 graus.
118
Eixo rotacionado
Após rotacionar o eixo, insere-se o carregamento, conforme figura abaixo.
119
Atribuir força concentrada
120
Atribuir força
Em Coordinate System (Coordenada Do Sistema) deve-se selecionar local, para atribuir a força no eixo local do nó selecionado.
121
Força inclinada lançada
4.4
Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
122
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
123
4.5
Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
124
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
125
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
126
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
127
Elemento barra
128
4.5.1 Modelo deformada
Forma deformada
129
Display de configuração
130
Estrutura deformada e não deformada
Repousando o mouse no nó tem-se os resultados obtidos por nó
131
4.5.2 Reações
Reações
132
Janela de Reações
Resultado das reações
133
5
VIGA EM MODELO 3D – ANÁLISE MODAL
Análise modal é o estudo das propriedades dinâmicas sob excitação por vibrações. Corresponde a análise modal o campo de medições e a análise da resposta da dinâmica estrutural ou de fluidos quanto excitados em todo o espectro de frequência. Como resultado obtemos as frequências naturais da estrutura e seus modos (formas assumidas pela estrutura em cada uma das frequências naturais). A resposta dinâmica de uma estrutura excitada por uma força externa é comumente chamada de resposta forçada.
5.1
Novo Modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, mm, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Grid Only (Grelha).
Novo Modelo
134
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
Viga
Number of Grid Lines – Número de linhas: Quantidade de linhas que a viga irá ter em cada direção. Grid Spacing – Espaçamento das linhas: Espaçamento em que cada linha irá ter. First Grid Line Location – Primeiro ponto em que a grelha ficará fixada.
135
Tela de trabalho
5.2
Definir propriedades Para definir as propriedades clique no Menu Define (Definir) – Section
Properties (Propriedades Da Seção) -Area Sections (Área da seção), conforme a figura abaixo.
Definir
136
Novo
Clique em Add New Section (Adicionar Nova Seção) para aparecer a seguinte janela:
Proriedades da área de seção
137
No Section Name digite “ALMA”, selecione + Material Name, e aparecerá uma janela, conforme figura a seguir.
Definir material
Clique em Add New Material (Adicionar Novo Material) para aparecer a seguinte janela, após preencher corretamente, clique em OK:
138
Aço
Defina o Thickness (Espessura) igual a 20 mm tanto para Membrane (Membrana) quanto para Bending (Flexão) e clique em OK.
Alma
139
Clique novamente em Add New Section e no Section Name digite “MESA”, selecione o material A36 e defina o Thickness (Espessura) igual a 20 mm tanto Para Membrane (Membrana) quanto para Bending (Flexão) e clique em OK → OK.
Mesa
Área definida
140
5.3
Desenhar Retângulo e Dividir Em Elementos Finitos
Clique no plano X-Y. Observe que o X-Y Plane @ Z=1000 estará ativo.
Plano X-Y
X-Y Z=1000
Clique em Draw - Draw Rectangular Area - selecione a opção MESA, conforme figura abaixo.
141
Desenhar Retângulo
Mesa
Selecionando Área
142
Selecione o elemento retangular criado dando um clique sobre o mesmo. Clique no Menu Edit - Divide Areas para aparecer a seguinte janela. Preencha os campos conforme figura abaixo e clique em OK.
Dividir Área
143
Dividir Área Selecionada
144
Área dividida
Selecione todos os objetos ou aperte (CTRL+A) e clique no Menu Edit – Replicate ou a tecla de atalho Ctrl + R para aparecer a seguinte janela.
Replicar
145
Replicar
O comando acima possibilita a replicação dos objetos selecionas para um nível inferior. Neste caso em exemplo, irá replicar para o nível Z=0, conforme figura a seguir.
Z=0
Clique no plano X-Z. Observe que o X-Z Plane @ Y=400 estará ativo, conforme figura a seguir.
146
Y=400
Queremos fixar em Y=200, para isso, clicamos no botão conforme figura a seguir.
Setas para mudar posição
Y=200
Clique em Draw - Draw Rectangular Area - selecione a opção ALMA, conforme figura abaixo.
147
Alma
Objeto selecionado
Selecione o elemento retangular criado dando um clique sobre o mesmo. Clique no Menu Edit - Divide Areas para aparecer a seguinte janela. Preencha os campos conforme figura abaixo e clique em OK.
148
Dividir área
Área dividida
149
Estrutura 3D
5.4
Definir Vinculações
Segundo gênero
150
Apoio acima
Primeiro gênero
Apoio acima
151
Apoios inseridos
5.5
VISUALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Clique no Menu View - Set Display Options - General - Extrude - View - Ok, para visualizar os elementos com suas seções transversais preenchidas, conforme figura a seguir.
152
Visualização da Viga
153
5.5.1 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
154
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
5.5.2 Interpretação de análise
Agora o programa executará a análise de vibrações livres da estrutura, calculando períodos naturais e seus respectivos modos de vibração. Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
155
Resultados nas barras - Shells
Esforços
156
Resultados
Resultados
157
6
DIMENSIONAMENTO EM CONCRETO ARMADO
Neste capitulo, será apresentado alguns dimensionamentos de concreto armado, como exemplo: vigas e lajes.
6.1
Dimensionamento de Viga
6.1.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Grid Only (Grelha).
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
158
Grelha
Tela de trabalho, plano X-Z
159
6.1.2 Definir Material
Para definir o material deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura abaixo:
Definir material
160
Adicionar novo material
Concreto
161
C20
162
Barra de aço
163
CA-50
164
Materiais definidos
6.1.2.1 Calculadora SAP2000
O SAP2000 possui uma calculadora interna para cálculos rápidos. Para usá-la, deve-se selecionar na aba de número, pressionar a tecla SHIFT + dois cliques com o botão direito do mouse.
165
Calculadora
6.1.3 Definir seção da viga
Para definir a seção da viga deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
166
Seção da barra
Adicionar uma nova propriedade
167
Seção Retangular
Definindo seção
168
Configurando barra de aço
Configuração de barra
169
6.1.4 Desenhando barra
Desenhar barra
Barra 20x40
6.1.5 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
170
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
171
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para o nó do outro lado, porem com um nó de primeiro gênero, temos as vinculações definidas, conforme a figura abaixo.
172
Vinculações
6.1.6 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
173
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
174
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
175
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
176
Carregamento
Carregamento inserido
177
Carregamento pontual
Carregamento lançado
178
6.1.7 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
Opções
179
Plano 2D
180
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento DEAD. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
181
6.1.8 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
182
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
183
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
184
Elemento barra
185
6.1.9 Definir combinações
Combinação de carregamento
Adicionar novo combinação
186
Carga majorada
6.1.10 Configurar dimensionamento
O SAP2000 não possui a norma NBR6118:2014, mas tem as principais normas mundiais, como por exemplo ACI 318 (Norma Americana), Eurocode (Norma Européia). Para acessar as configurações de dimensionamento, deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
187
Configurações de concreto
Normas Cadastradas
188
A norma que utilizaremos, será a Eurocode 2-2004, e modificaremos algumas modificações conforme figura abaixo.
Coeficiente do concreto
Selecionar casos de combinações
189
Adicionar combo
190
Dimesionar estrutura
Área de aço
Após dimensionar a estrutura, irá aparecer a área de aço que a viga necessita, tanto para o positivo quanto negativo. Para ver mais detalhes do dimensionamento, pode seguir com o mesmo procedimento de análise, clicando com o botão direito na barra em questão.
191
Tabela de área de aço
Detalhes de dimensionamento
192
6.2
Dimensionamento de Laje
6.2.1 Novo modelo
Novo modelo
193
Modelo grelha
194
Plano XY
6.2.2 Definir Material
Para definir o material deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura abaixo:
195
Definir material
Adicionar novo material
196
Concreto
197
C25
198
Barra de aço
199
CA-50
200
Materiais definidos
6.2.3 Definir seção da viga
Para definir a seção da viga deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
Seção da barra
201
Adicionar uma nova propriedade
Seção Retangular
202
Definindo seção
203
6.2.4 Desenhando barra
Desenhar barra
Barra 20x50
204
6.2.5 Adicionar condições de vinculações Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
205
Tipos de vinculação
Vinculações
6.2.6 Definir Laje
206
Definir seção
Adicionar nova seção
207
Dados da laje
208
Desenhar Área
Clicando no meio da laje
209
6.2.7 Dividir Laje Em Elementos Finitos
Clicando no meio da laje
210
Dividir área
211
Divisao em elementos 20x20
212
2D
213
3D
6.2.8 Definir Carregamento
Apenas peso proprio
214
6.2.9 Coeficiente de torção da viga
Modificar
215
15% coeficiente de torção
216
6.2.10 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento DEAD. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
217
Rodar Agora
6.2.11 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados da laje
218
Esforços
Momento Fletor
219
6.2.12 Dimensionamento
Laje
Armadura em X, inferior.
0,5 cm²/m
1
INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 5
2
ABRINDO O SOFTWARE ................................................................................... 6 2.1 Janela de inicialização ....................................................................... 6 2.2 Menu principal .................................................................................... 6 2.2.1 File - Arquivo ................................................................................. 8 2.2.2 Edit – Editar ................................................................................. 13 2.2.3 View – Visualizar ......................................................................... 14 2.2.4 Define – Definir ............................................................................ 15 2.2.5 Draw – Desenhar......................................................................... 16 2.2.6 Select – Selecionar...................................................................... 18 2.2.7 Assign – Atribuir .......................................................................... 18 2.2.8 Analyze – Analisar ....................................................................... 19 2.2.9 Display – Tela .............................................................................. 20 2.2.10 Design – Dimensionar ................................................................ 21 2.2.11 Options – Opções ...................................................................... 21 2.2.12 Tools - Ferramentas .................................................................. 22 2.2.13 Help – Ajuda .............................................................................. 23 2.3 Barra de Ferramentas ...................................................................... 23
3
MODELANDO ESTRUTURA 2D ....................................................................... 24 3.1 Exemplo 1 - Viga bi apoiada ............................................................ 24 3.1.1 Novo modelo ............................................................................... 24 3.1.2 Adicionar condições de vinculações ............................................ 27 3.1.3 Definir Carregamento .................................................................. 29
3.1.4 Rodar análise .............................................................................. 34 3.1.5 Interpretação de análise .............................................................. 36 3.2 Exemplo 2 – Viga com rótula ........................................................... 40 3.2.1 Novo modelo ............................................................................... 41 3.2.2 Desenhando estrutura ................................................................. 42 3.2.3 Adicionar condições de vinculações ............................................ 48 3.2.4 Adicionar rótulas .......................................................................... 51 3.2.5 Definir Carregamento .................................................................. 54 3.2.6 Rodar análise .............................................................................. 60 3.2.7 Interpretação de análise .............................................................. 62 3.3 Pórtico 2D ........................................................................................ 66 3.3.1 Novo modelo ............................................................................... 67 3.3.2 Desenhando estrutura ................................................................. 69 3.3.3 Adicionar condições de vinculações ............................................ 75 3.3.4 Adicionar rótulas .......................................................................... 78 3.3.5 Definir Carregamento .................................................................. 81 3.3.6 Rodar análise .............................................................................. 88 3.3.7 Interpretação de análise .............................................................. 90 4
MODELANDO ESTRUTURA 3D ....................................................................... 95 4.1 Novo modelo .................................................................................... 95 4.2 Retirar linha de referência ................................................................ 97 4.3 Definir Carregamento ....................................................................... 98 4.3.1 Carregamento Triangular .......................................................... 100 4.3.2 Carregamento trapezoidal ......................................................... 103 4.3.1 Carregamento força concentrada em barras ............................. 107
4.3.2 Carregamento inclinado ............................................................ 111 4.4 Rodar análise ................................................................................. 121 4.5 Interpretação de análise ................................................................. 123 4.5.1 Modelo deformada..................................................................... 128 4.5.2 Reações .................................................................................... 131 5
VIGA EM MODELO 3D – ANÁLISE MODAL .................................................. 133 5.1 Novo Modelo .................................................................................. 133 5.2 Definir propriedades ....................................................................... 135 5.3 Desenhar Retângulo e Dividir Em Elementos Finitos ..................... 140 5.4 Definir Vinculações......................................................................... 149 5.5 VISUALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS ................... 151 5.5.1 Rodar análise ............................................................................ 153 5.5.2 Interpretação de análise ............................................................ 154
6
DIMENSIONAMENTO EM CONCRETO ARMADO ........................................ 157 6.1 Dimensionamento de Viga ............................................................. 157 6.1.1 Novo modelo ............................................................................. 157 6.1.2 Definir Material .......................................................................... 159 6.1.3 Definir seção da viga ................................................................. 165 6.1.4 Desenhando barra ..................................................................... 169 6.1.5 Adicionar condições de vinculações .......................................... 169 6.1.6 Definir Carregamento ................................................................ 172 6.1.7 Rodar análise ............................................................................ 178 6.1.8 Interpretação de análise ............................................................ 181 6.1.9 Definir combinações .................................................................. 185 6.1.10 Configurar dimensionamento ................................................... 186
6.2 Dimensionamento de Laje .............................................................. 192 6.2.1 Novo modelo ............................................................................. 192 6.2.2 Definir Material .......................................................................... 194 6.2.3 Definir seção da viga ................................................................. 200 6.2.4 Desenhando barra ..................................................................... 203 6.2.5 Adicionar condições de vinculações .......................................... 204 6.2.6 Definir Laje ................................................................................ 205 6.2.7 Dividir Laje Em Elementos Finitos ............................................. 209 6.2.8 Definir Carregamento ................................................................ 213 6.2.9 Coeficiente de torção da viga .................................................... 214 6.2.10 Rodar análise ........................................................................... 216 6.2.11 Interpretação de análise........................................................... 217 6.2.12 Dimensionamento .................................................................... 219
5
1
INTRODUÇÃO
O SAP2000 é um programa de análise tridimensional de estruturas, que permite a utilização de análises lineares e não-lineares estáticas e dinâmicas. Este documento tem por finalidade auxiliar a sua utilização mostrando passo-a-passo algumas das ferramentas mais utilizadas para análises lineares, tendo como exemplo aplicações de vigas, pórticos planos, pórticos espaciais, a modelagem tridimensional de estruturas de concreto armado, utilizando o SAP2000 (V19).
6
2
2.1
ABRINDO O SOFTWARE
Janela de inicialização
Ao abrir o software, aparecerá a tela de trabalho, onde poderá ser inicializado um novo projeto.
Tela Inicial
2.2
Menu principal
Na barra de menu principal, como mostra a figura abaixo, tem as seguintes funções, respectivamente:
Menu principal
File – Arquivo; Edit – Editar; View – Visualizar; Define – Definir; Draw – Desenhar;
7
Select – Selecionar; Assign – Atribuir; Analyze – Analisar; Display - Tela Design - Dimensionar Options – Opções; Tools – Ferramentas; Help – Ajuda.
8
2.2.1 File - Arquivo
Aba File
2.2.1.1 New Model – Novo Modelo
Nesta aba, pode-se iniciar um novo modelo com Templates que o software oferece como padrão de inicialização, como mostra a figura abaixo. :
9
Novo Modelo
Blank – Modelo em Branco Grid Only – Modelo apenas em grelha Beam – Viga 2D Trusses – Treliça 2D 3D Trusses – Treliça 3D 2D Frame – Pórtico 2D 3D Frame – Pórtico 3D Wall – Parede Flat Slab – Modelo de Laje
10
Shells – Modelo de Casca Staircases – Modelo de Escadas
Em novo modelo de inicialização pode-se utilizar um modelo com unidades padrão, como mostra a figura abaixo, ou utilizar um modelo existente de outro projeto.
Unidades de projeto
Ainda em novo modelo, pode-se descrever o projeto na caixa Project Information, conforme figura abaixo:
11
Informações do novo projeto
2.2.1.2 Open – Abrir
Nesta aba, pode-se abrir os projetos executados anteriormente e fazer novas alterações.
2.2.1.3 Import – Importar
O SAP2000 dispõe de vários tipos de formatos para a importação de um novo projeto. Os mais utilizados são a importação de um arquivo de AutoCad, um arquivo de Revit, arquivo no formato BIM – IFC.
12
Importar
2.2.1.4 Export – Exportar
O SAP2000 dispõe de vários tipos de formatos para a exportação do projeto executado. Os mais utilizados são a exportação de um arquivo de AutoCad, um arquivo de Revit, arquivo no formato BIM – IFC, planilhas em Excel.
13
Exportar
2.2.2 Edit – Editar
Nesta aba, pode-se editar os desenhos já inseridos, dividindo seus elementos em pontos, barras, áreas dentre outros. Pode-se desfazer e refazer qualquer tipo de comando, copiar, colar, mover, replicar, fazer uma extrusão dentre outros.
14
Editar
2.2.3 View – Visualizar
Nesta aba, está inserindo os tipos de visualizações que irão aparecer na tela de trabalho, como por exemplo modelo 3D ou 2D da estrutura, os eixos das barras, as linhas de referências, dentre outros.
15
Visualizar
2.2.4 Define – Definir
Nesta aba, insere-se as propriedades geométricas das barras da estrutura, o tipo de material, as combinações de carregamentos, tipos de carregamentos, dentre outros.
16
Definir
2.2.5 Draw – Desenhar
Nesta aba, pode-se desenhar um elemento barra, um nó, uma área dentre outros e acessar elementos de desenho como por exemplo intercessão de duas barras, dentre outros comandos.
17
Desenhar
18
2.2.6 Select – Selecionar
Nesta aba, seleciona-se as barras pelo tipo de propriedade das barras do projeto, por grupos criados, dentre outras funções.
Selecionar
Seleção por configurações
2.2.7 Assign – Atribuir
Aba mais importante do SAP 2000, nela atribui-se os tipos de vinculações dos nós das estruturas, o tipo de propriedades dos elementos barras e placas, os carregamentos nos nós, barras e placas, dentre outros.
19
Atribuir
2.2.8 Analyze – Analisar
Após configurado todos os elementos acima, nesta aba, irá se processar a estrutura e analisar os esforços da estrutura, como por exemplo, momentos fletores, cortantes, dentre outros.
20
Analisar
2.2.9 Display – Tela
Nesta aba, poderá se visualizar todos resultados após a estrutura processada, como por exemplo, sua deformada, estrutura não deformada, animação com deformações, esforços de tensões, momentos, cortantes e normais.
Tela
21
2.2.10 Design – Dimensionar
Nesta aba, pode-se dimensionar a estrutura a partir dos modelos, como por exemplo, dimensionar a estrutura metálica, estrutura de concreto, perfis formados a frio, dentre outros.
Dimensionar
2.2.11 Options – Opções
Nesta aba, encontra-se as configurações padrões de tela, como por exemplo, modificar a cor de fundo da área de trabalho, modificar a cor das barras, dentre outros.
22
Opções
2.2.12 Tools - Ferramentas
O SAP2000 permite que o usuário adicione plugins, na aba tools.
Ferramentas
23
2.2.13 Help – Ajuda
No software SAP2000 está toda a documentação de ajuda para o usuário, assim como o número da licença do software, atualizações, dentre outros.
Ajuda
2.3
Barra de Ferramentas
O software SAP2000, como a maioria dos softwares, dispõe de uma barra de ferramentas para acesso rápido dos comandos mais utilizados pelo usuário. Todos os comandos de acesso rápido são encontrados no menu principal.
Barra de Ferramentas
24
3
3.1
MODELANDO ESTRUTURA 2D
Exemplo 1 - Viga bi apoiada
O modelo da viga está conforme a figura abaixo, com um vão de 5 metros:
Viga – Ftool
3.1.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Beam (Viga).
25
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
Viga
Number of Spans – Número de Vãos: Quantidade de vãos que a viga irá ter. Neste caso, uma viga com dois apoios extremos, será apenas um vão. Span Length – Comprimento do Vão: Comprimento em que cada vão irá ter.
26
Restraints – Vinculações: O software lança automaticamente as vinculações ao final de cada nó que forma o vão. Neste caso, não iremos lançar nenhuma vinculação automática, pois lançaremos manualmente posteriormente.
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
Tela de trabalho
Adicionar uma nova vista e Teclas de atalho para vistas
27
3.1.2 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
Modo de seleção
Nó selecionado
28
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
Tipos de vinculação
29
Fazendo o mesmo processo para o nó do outro lado, porem com um nó de primeiro gênero, temos as vinculações definidas, conforme a figura abaixo.
Vinculações
3.1.3 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
30
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
31
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
32
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
33
Carregamento
Carregamento inserido
34
3.1.4 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
35
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
36
3.1.5 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
37
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
38
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
39
Elemento barra
Fazendo uma comparação com o Ftool, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
40
Momento Fletor
Esforço Cortante
3.2
Exemplo 2 – Viga com rótula
O modelo da viga está conforme a figura abaixo.
Viga exemplo
41
3.2.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade t, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Blank (Vazio).
Novo Modelo
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
42
Tela de trabalho
3.2.2 Desenhando estrutura
Para desenhar a viga, utilizaremos as barras da lateral esquerda do software, conforme a figura abaixo.
43
Barra Lateral
Iremos começar lançando os nós da estrutura, com a opção desenhar nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar nó
44
Selecione inicialmente em qualquer ponto, como nó inicial, conforme a figura abaixo.
Primeiro nó
Em seguida, selecione o nó clicando uma vez com o botão direito e abrirá uma janela, conforme a figura abaixo.
45
Nó selecionado
Para colocar o nó no eixo inicial, devemos selecionar a aba Location (localização), e preencher conforme a figura abaixo e clicar em Ok.
46
Nó
Nó na origem
Após esses passos executados, clicamos novamente em desenhar um nó e iremos preencher a aba que aparecer conforme a figura abaixo. Após feito isso, o software tem que saber a partir que ponto o nó ira ser executado com a distância de x de 1,5 metros. Selecionamos o nó da origem.
47
Novo nó
Novo nó
Após criar todos os nós conforme o exemplo, temos os seguintes nós:
48
Todos os nós
Após desenhar os nós, devemos desenhar as barras, com o comando lateral Draw Frame/ Cable (Desenhar Barra/Cabo), desenhamos todas as barras da esquerda para direita, nó por nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar barra
Barras
3.2.3 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
49
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
50
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de terceiro gênero.
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para os demais nós, temos, conforme a figura abaixo.
51
Vinculações
3.2.4 Adicionar rótulas
Para adicionar as rótulas, deve-se selecionar a barra que será rotulada e em seguidas seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
Barra selecionada
52
Releases (Liberar)
Como queremos rotular o final dessa barra, selecionamos conforme a figura abaixo.
53
Liberar momento final da barra
Barra rotulada
Fazendo isso para a outra rótula, temos a estrutura a seguir:
Estrutura rotulada
54
3.2.5 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
55
Definir Carregamento
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
56
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
57
Carregamento
Carregamento inserido
Para adicionar o carregamento pontual, devemos selecionar o nó, e seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
58
Adicionar força em nó
59
Força de 5t.
Força adicionada
60
3.2.6 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
61
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
62
3.2.7 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
63
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
64
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
65
Elemento barra
Fazendo uma comparação com os resultados obtidos no cálculo analítico, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
66
3.3
Pórtico 2D
O modelo do pórtico está conforme a figura abaixo.
67
Pórtico exemplo
3.3.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade t, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Blank (Vazio).
68
Novo Modelo
O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos apenas a vista XZ, conforme as figuras abaixo.
Tela de trabalho
69
3.3.2 Desenhando estrutura
Para desenhar a viga, utilizaremos as barras da lateral esquerda do software, conforme a figura abaixo.
Barra Lateral
Iremos começar lançando os nós da estrutura, com a opção desenhar nó, conforme a figura abaixo.
70
Desenhar nó
Selecione inicialmente em qualquer ponto, como nó inicial, conforme a figura abaixo.
Primeiro nó
Em seguida, selecione o nó clicando uma vez com o botão direito e abrirá uma janela, conforme a figura abaixo.
71
Nó selecionado
Para colocar o nó no eixo inicial, devemos selecionar a aba Location (localização), e preencher conforme a figura abaixo e clicar em Ok.
72
Nó
Nó na origem
Após esses passos executados, clicamos novamente em desenhar um nó e iremos preencher a aba que aparecer conforme a figura abaixo. Após feito isso, o software tem que saber a partir que ponto o nó ira ser executado com a distância de x de 3 metros. Selecionamos o nó da origem.
73
Novo nó
Após criar todos os nós conforme o exemplo, temos os seguintes nós:
Todos os nós
74
Após desenhar os nós, devemos desenhar as barras, com o comando lateral Draw Frame/ Cable (Desenhar Barra/Cabo), desenhamos todas as barras da esquerda para direita, nó por nó, conforme a figura abaixo.
Desenhar barra
Barras
75
3.3.3 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
76
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de terceiro gênero.
77
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para os demais nós, temos, conforme a figura abaixo.
78
Vinculações
3.3.4 Adicionar rótulas
Para adicionar as rótulas, deve-se selecionar a barra que será rotulada e em seguidas seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
Barra selecionada
79
Releases (Liberar)
Como queremos rotular o final dessa barra, selecionamos conforme a figura abaixo.
80
Liberar momento final da barra
Barra rotulada
Fazendo isso para a outra rótula, temos a estrutura a seguir:
81
Estrutura rotulada
3.3.5 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
82
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) –
83
Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
84
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
85
Carregamento
Carregamento inserido
Para adicionar o carregamento pontual, devemos selecionar o nó, e seguir os seguintes passos, conforme a figura abaixo.
86
Adicionar força em nó
87
Força de 2t.
88
Força adicionada
3.3.6 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
89
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
90
3.3.7 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
91
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
92
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
93
Elemento barra
Fazendo uma comparação com os resultados obtidos no cálculo analítico, temos os mesmos resultados, conforme figura abaixo.
94
95
4 4.1
MODELANDO ESTRUTURA 3D Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade Tonf, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template 3D Frame (Pórtico 3D).
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
96
Pórtico 3D
Number of Stories – Número de Andares: Quantidade de andares que o pórtico irá ter. Number of Bays, X – Número de vãos em x: Quantidade de vãos que o pórtico irá ter no eixo x. Number of Bays, Y – Número de vãos em y: Quantidade de vãos que o pórtico irá ter no eixo y. Story Height – Altura do andar: Altura que cada andar do pórtico irá ter. Bay Width, X – Largura do vão, X: Largura de cada vão no eixo x. Bay Width, Y – Largura do vão, Y: Largura de cada vão no eixo y. Restraints – Vinculações: O software lança automaticamente as vinculações ao final de cada nó que forma o vão. Neste caso, não iremos lançar nenhuma vinculação automática, pois lançaremos manualmente posteriormente. O software permite a visualização de duas vistas simultâneas. Neste exemplo, utilizaremos a vista 3D, conforme a figura abaixo.
97
Tela de trabalho
4.2
Retirar linha de referência
Nas estruturas em 3D é mais limpo a tela de trabalho quando se retira as linhas de referência. Para retirar, segue os seguintes passos View (Visualizar) – Show Grid (Mostrar Grade) ou a tecla de atalho Ctrl + D, conforme figura abaixo.
Mostrar grade
98
Tela de trabalho sem grade
4.3
Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
99
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
100
4.3.1 Carregamento Triangular
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
101
Carregamento distribuído
102
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribui o carregamento na sua coordenada absoluta. Neste exemplo, temos que no início da barra selecionada terá um carregamento 0 e no seu final a 2,5 metros de comprimento, terá um carregamento de 1 tonelada, fazendo assim um carregamento triangular.
103
Carregamento inserido
4.3.2 Carregamento trapezoidal
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
104
Selecionando a barra
105
Carregamento distribuído
106
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribui o carregamento na sua coordenada absoluta. Neste exemplo, temos que no início da barra selecionada terá um carregamento de 2 t e no seu final a 2,5 metros de comprimento, terá um carregamento de 4 tonelada, fazendo assim um carregamento trapeizodal.
107
Carregamento inserido
4.3.1 Carregamento força concentrada em barras
Para adicionar o carregamento distribuído triangular na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Point (Pontual), conforme figura abaixo.
108
Selecionando a barra
109
Carregamento concentrado
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
110
Carregamento
A opção Absolute Distance From End-I reconhece a barra selecionada e atribuí o carregamento na sua coordenada absoluta. Para cada distância será adicionada o carregamento solicitado.
111
Carregamento inserido
4.3.2 Carregamento inclinado
Para adicionar um carregamento inclinado, deve-se rotacionar o eixo do nó em que será aplicado a força inclinada. Para isso, deve seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
112
Configuração de display ou tecla de atalho Ctrl +W
113
Configuração de Display
Em Joint (Nó) deve-se marcar a opção Local Axes (Eixo Local), conforme figura abaixo.
114
Eixo local
115
Visualização do eixo local dos nós da estrutura
Para inclinar o eixo de um nó especifico, seleciona o nó em questão, conforme figura abaixo.
116
Selecionar o nó
Definir eixo local
117
Definir a rotação no eixo Y em 30 graus.
118
Eixo rotacionado
Após rotacionar o eixo, insere-se o carregamento, conforme figura abaixo.
119
Atribuir força concentrada
120
Atribuir força
Em Coordinate System (Coordenada Do Sistema) deve-se selecionar local, para atribuir a força no eixo local do nó selecionado.
121
Força inclinada lançada
4.4
Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
122
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
123
4.5
Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
124
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
125
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z e cortante no eixo Y, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
126
Cortante
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
127
Elemento barra
128
4.5.1 Modelo deformada
Forma deformada
129
Display de configuração
130
Estrutura deformada e não deformada
Repousando o mouse no nó tem-se os resultados obtidos por nó
131
4.5.2 Reações
Reações
132
Janela de Reações
Resultado das reações
133
5
VIGA EM MODELO 3D – ANÁLISE MODAL
Análise modal é o estudo das propriedades dinâmicas sob excitação por vibrações. Corresponde a análise modal o campo de medições e a análise da resposta da dinâmica estrutural ou de fluidos quanto excitados em todo o espectro de frequência. Como resultado obtemos as frequências naturais da estrutura e seus modos (formas assumidas pela estrutura em cada uma das frequências naturais). A resposta dinâmica de uma estrutura excitada por uma força externa é comumente chamada de resposta forçada.
5.1
Novo Modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, mm, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Grid Only (Grelha).
Novo Modelo
134
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
Viga
Number of Grid Lines – Número de linhas: Quantidade de linhas que a viga irá ter em cada direção. Grid Spacing – Espaçamento das linhas: Espaçamento em que cada linha irá ter. First Grid Line Location – Primeiro ponto em que a grelha ficará fixada.
135
Tela de trabalho
5.2
Definir propriedades Para definir as propriedades clique no Menu Define (Definir) – Section
Properties (Propriedades Da Seção) -Area Sections (Área da seção), conforme a figura abaixo.
Definir
136
Novo
Clique em Add New Section (Adicionar Nova Seção) para aparecer a seguinte janela:
Proriedades da área de seção
137
No Section Name digite “ALMA”, selecione + Material Name, e aparecerá uma janela, conforme figura a seguir.
Definir material
Clique em Add New Material (Adicionar Novo Material) para aparecer a seguinte janela, após preencher corretamente, clique em OK:
138
Aço
Defina o Thickness (Espessura) igual a 20 mm tanto para Membrane (Membrana) quanto para Bending (Flexão) e clique em OK.
Alma
139
Clique novamente em Add New Section e no Section Name digite “MESA”, selecione o material A36 e defina o Thickness (Espessura) igual a 20 mm tanto Para Membrane (Membrana) quanto para Bending (Flexão) e clique em OK → OK.
Mesa
Área definida
140
5.3
Desenhar Retângulo e Dividir Em Elementos Finitos
Clique no plano X-Y. Observe que o X-Y Plane @ Z=1000 estará ativo.
Plano X-Y
X-Y Z=1000
Clique em Draw - Draw Rectangular Area - selecione a opção MESA, conforme figura abaixo.
141
Desenhar Retângulo
Mesa
Selecionando Área
142
Selecione o elemento retangular criado dando um clique sobre o mesmo. Clique no Menu Edit - Divide Areas para aparecer a seguinte janela. Preencha os campos conforme figura abaixo e clique em OK.
Dividir Área
143
Dividir Área Selecionada
144
Área dividida
Selecione todos os objetos ou aperte (CTRL+A) e clique no Menu Edit – Replicate ou a tecla de atalho Ctrl + R para aparecer a seguinte janela.
Replicar
145
Replicar
O comando acima possibilita a replicação dos objetos selecionas para um nível inferior. Neste caso em exemplo, irá replicar para o nível Z=0, conforme figura a seguir.
Z=0
Clique no plano X-Z. Observe que o X-Z Plane @ Y=400 estará ativo, conforme figura a seguir.
146
Y=400
Queremos fixar em Y=200, para isso, clicamos no botão conforme figura a seguir.
Setas para mudar posição
Y=200
Clique em Draw - Draw Rectangular Area - selecione a opção ALMA, conforme figura abaixo.
147
Alma
Objeto selecionado
Selecione o elemento retangular criado dando um clique sobre o mesmo. Clique no Menu Edit - Divide Areas para aparecer a seguinte janela. Preencha os campos conforme figura abaixo e clique em OK.
148
Dividir área
Área dividida
149
Estrutura 3D
5.4
Definir Vinculações
Segundo gênero
150
Apoio acima
Primeiro gênero
Apoio acima
151
Apoios inseridos
5.5
VISUALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Clique no Menu View - Set Display Options - General - Extrude - View - Ok, para visualizar os elementos com suas seções transversais preenchidas, conforme figura a seguir.
152
Visualização da Viga
153
5.5.1 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
154
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento Carregamento. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
5.5.2 Interpretação de análise
Agora o programa executará a análise de vibrações livres da estrutura, calculando períodos naturais e seus respectivos modos de vibração. Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
155
Resultados nas barras - Shells
Esforços
156
Resultados
Resultados
157
6
DIMENSIONAMENTO EM CONCRETO ARMADO
Neste capitulo, será apresentado alguns dimensionamentos de concreto armado, como exemplo: vigas e lajes.
6.1
Dimensionamento de Viga
6.1.1 Novo modelo
Para iniciar um novo modelo, seleciona FILE-NEW MODEL, ou aperte a telha de atalho CTRL+N. Na aba que abrir, selecione a unidade KN, m, C, conforme a figura abaixo, em seguida selecione a template Grid Only (Grelha).
Novo Modelo
Surgirá uma nova aba, conforme a figura abaixo. Após preencher, selecione OK.
158
Grelha
Tela de trabalho, plano X-Z
159
6.1.2 Definir Material
Para definir o material deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura abaixo:
Definir material
160
Adicionar novo material
Concreto
161
C20
162
Barra de aço
163
CA-50
164
Materiais definidos
6.1.2.1 Calculadora SAP2000
O SAP2000 possui uma calculadora interna para cálculos rápidos. Para usá-la, deve-se selecionar na aba de número, pressionar a tecla SHIFT + dois cliques com o botão direito do mouse.
165
Calculadora
6.1.3 Definir seção da viga
Para definir a seção da viga deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
166
Seção da barra
Adicionar uma nova propriedade
167
Seção Retangular
Definindo seção
168
Configurando barra de aço
Configuração de barra
169
6.1.4 Desenhando barra
Desenhar barra
Barra 20x40
6.1.5 Adicionar condições de vinculações
Para adicionar as condições de vinculações nos nós, deve-se selecionar o nó, clicando o mouse da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo.
170
Modo de seleção
Nó selecionado
Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
171
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
Tipos de vinculação
Fazendo o mesmo processo para o nó do outro lado, porem com um nó de primeiro gênero, temos as vinculações definidas, conforme a figura abaixo.
172
Vinculações
6.1.6 Definir Carregamento
Para definir o carregamento, deve inicialmente adicionar um carregamento padrão, selecionando Define (Definir) - Load Patterns (Carregamento Padrão), conforme figura abaixo.
173
Carregamento
Neste exemplo, adicionaremos apenas um caso de carregamento.
Definir Carregamento
174
Para adicionar o carregamento distribuído na barra, deve seguir os seguintes passos: Selecionar a barra e selecionar os comandos Assign (Atribuir) – Frame Loads (Carregamentos Em Barras) – Distributed (Distribuída), conforme figura abaixo.
Selecionando a barra
175
Carregamento distribuído
Selecionado conforme figura abaixo, o carregamento está inserido.
176
Carregamento
Carregamento inserido
177
Carregamento pontual
Carregamento lançado
178
6.1.7 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
Opções
179
Plano 2D
180
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento DEAD. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
Rodar Agora
181
6.1.8 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados nas barras
182
Esforços
Em componentes, temos os seguintes termos: Axial Force – Força normal Shear 2-2 - Cortante no eixo Y-Y Shear 3-3 - Cortante no eixo Z-Z Torsion – Torção Moment 2-2 – Momento Y-Y Moment 3-3 - Momento Z-Z
183
Neste exemplo, somente analisaremos o momento no eixo Z, conforme figura abaixo.
Momento Fletor
Para vermos detalhes da barra, podemos com o botão direito selecionar em cima da barra, dessa forma, poderemos ver reações e todos os esforços da barra, conforme figura abaixo.
184
Elemento barra
185
6.1.9 Definir combinações
Combinação de carregamento
Adicionar novo combinação
186
Carga majorada
6.1.10 Configurar dimensionamento
O SAP2000 não possui a norma NBR6118:2014, mas tem as principais normas mundiais, como por exemplo ACI 318 (Norma Americana), Eurocode (Norma Européia). Para acessar as configurações de dimensionamento, deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
187
Configurações de concreto
Normas Cadastradas
188
A norma que utilizaremos, será a Eurocode 2-2004, e modificaremos algumas modificações conforme figura abaixo.
Coeficiente do concreto
Selecionar casos de combinações
189
Adicionar combo
190
Dimesionar estrutura
Área de aço
Após dimensionar a estrutura, irá aparecer a área de aço que a viga necessita, tanto para o positivo quanto negativo. Para ver mais detalhes do dimensionamento, pode seguir com o mesmo procedimento de análise, clicando com o botão direito na barra em questão.
191
Tabela de área de aço
Detalhes de dimensionamento
192
6.2
Dimensionamento de Laje
6.2.1 Novo modelo
Novo modelo
193
Modelo grelha
194
Plano XY
6.2.2 Definir Material
Para definir o material deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura abaixo:
195
Definir material
Adicionar novo material
196
Concreto
197
C25
198
Barra de aço
199
CA-50
200
Materiais definidos
6.2.3 Definir seção da viga
Para definir a seção da viga deve-se seguir os seguintes passos, conforme figura a seguir.
Seção da barra
201
Adicionar uma nova propriedade
Seção Retangular
202
Definindo seção
203
6.2.4 Desenhando barra
Desenhar barra
Barra 20x50
204
6.2.5 Adicionar condições de vinculações Para adicionar a vinculação, segue os passos Assign (Atribuir) -Joint (Nó) -Restraints (Vinculação), conforme a figura abaixo:
Vinculação
Para o nó selecionado, conforme a figura do exemplo, será um apoio de segundo gênero.
205
Tipos de vinculação
Vinculações
6.2.6 Definir Laje
206
Definir seção
Adicionar nova seção
207
Dados da laje
208
Desenhar Área
Clicando no meio da laje
209
6.2.7 Dividir Laje Em Elementos Finitos
Clicando no meio da laje
210
Dividir área
211
Divisao em elementos 20x20
212
2D
213
3D
6.2.8 Definir Carregamento
Apenas peso proprio
214
6.2.9 Coeficiente de torção da viga
Modificar
215
15% coeficiente de torção
216
6.2.10 Rodar análise
Para fazer a análise da estrutura deve-se seguir os seguintes passos Analyze (Análise) – Run Analysis (Rodar Análise) ou utilizar a tecla de atalho F5, conforme figura abaixo.
Rodar análise
Para estrutura desde exemplo, iremos rodar apenas o caso de carregamento DEAD. Para rodar apenas ele, deve-se selecionar os outros carregamentos e selecionar o comando Run/Do Not Run. Após esse processo, seleciona o botão run now (rodar agora).
217
Rodar Agora
6.2.11 Interpretação de análise
Para mostrar os resultados, deve-se utilizar o comando de atalho, conforme figura abaixo.
Resultados
Resultados da laje
218
Esforços
Momento Fletor
219
6.2.12 Dimensionamento
Laje
Armadura em X, inferior.
0,5 cm²/m
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