Projeto de Estruturas no Software Ftool

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DO VALE DO TAQUARI - UNIVATES
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL
TRABALHO DISCENTE EFETIVO 
NÃO-PRESENCIAL MORFOLOGIA DAS ESTRUTURAS
Lucas Mattei Filipi Chiela
Lajeado, outubro de 2017
Lucas Mattei Filipi Chiela
 
TRABALHO DISCENTE EFETIVO 
NÃO-PRESENCIAL MORFOLOGIA DAS ESTRUTURAS
Projeto no software Ftool apresentado ao professor da disciplina de Morfologia das Estruturas da Universidade do Vale do Taquari – Univates 
Professor: Lober Hermany
Lajeado, outubro de 2017
PASSO A PASSO PARA REALIZAÇÃO DOS EXERCÍCIOS
Primeiramente abre-se o software Ftool, a ordem para realização dos exercícios segue abaixo:
	Na aba superior selecionamos “file”, em seguida “save as”, o primeiro passo para o exercício ser bem-sucedido é salvar o arquivo.
	Para a colocação dos pontos, na aba lateral esquerda selecionamos a opção “Keyboard mode (K)” e em seguida a opção também na barra lateral “Insert Node (N)” assim abrirá uma janela a qual devemos colocar os pontos da estrutura, primeiramente o ponto x=0 e y=0 em seguida os pontos em que contém cargas aplicadas e os vínculos que a obra apresenta, após colocar os pontos da estrutura podemos fechar a janela.
O próximo passo é ligar os pontos da estrutura, para isso devemos selecionar novamente a opção “Keyboard mode (K)” desativando a mesma, em seguida selecionamos a opção também presente na barra lateral esquerda chamada de “Insert Member (M)” e assim ligamos os pontos da estrutura um a um exatamente como o exercício nos fornece.
Seguidamente devemos selecionar os parâmetros do material a qual a nossa estrutura será feita, a opção se encontra na 3ª aba superior presente no programa, sendo o primeiro ícone, titulado de “Material Parameters”, abrirá uma aba a direita, devemos selecionar a opção “Create new material parameters”, após devemos nomear o parâmetro do material para nossa estrutura em “new label” e selecionar o mesmo na aba abaixo, “material type”, assim escolhendo o tipo de material que nossa estrutura será feito, para finalizar aperta-se em “done”, voltando automaticamente para a aba anterior podemos alterar os valores de “E”, “v” e “α” respectivamente, para aplicarmos este material na estrutura devemos apertar na opção “Apply current material to all members”, assim finalizamos a parte do tipo de material que a estrutura é feita.
Próximo passo é definir as propriedades da seção, a opção para isso se encontra na 3ª aba superior, segundo ícone, titulado de “Section Properties”, abrindo uma aba a direita, devemos selecionar a opção “Create new section properties”, após devemos nomear a nossa seção em “new label” e selecionar o tipo da seção na aba abaixo, finalizamos apertando em “done”, voltando automaticamente para a aba anterior, devemos alterar os valores de base (b) e altura (d) da nossa seção, para aplicarmos na estrutura devemos apertar na opção “Apply current section to all members”.
Para a colocação dos vínculos ou apoios devemos selecionar a opção “support conditions” presente na 3ª aba superior ao lado dos ícones selecionados anteriormente, abrirá uma janela a direta do nosso software, para vínculos de primeira ordem devemos fixar o “Y” transferindo o selecionado de “free” para “fix” no item “displac. Y”; para vínculos de segunda ordem devemos fixar o “X” e “Y” transferindo os selecionados de “free” para “fix” nos itens “displac. X” e “displac. Y”; para vínculos de terceira ordem devemos fixar “X”, “Y” e “Z” este último item é a rotação, devemos repetir os passos acima transferindo os selecionados de “free” para “fix” nos 3 itens. Caso precise de um vínculo com uma angulação diferente ela pode ser mudada na seção “angle” logo abaixo, para aplicar um vínculo selecionamos o ponto na nossa estrutura e apertamos na opção “Aplly support conditions to selected nodes”.
O passo seguinte é a aplicação das cargas, para cargas concentradas selecionamos a opção “nodal forces” presente nas abas superiores, na aba à direita aperta-se em “create new nodal forces”, nomeamos a carga e apertamos em “done”, selecionamos sua força em x, y, ma, após selecionamos o ponto em que será aplicada a carga na nossa estrutura e apertamos “Apply nodal forces to selected nodes”; Para cargas distribuídas uniformemente seguimos o mesmo passo, apenas selecionamos a barra (um ponto até o outro) na estrutura em que quisermos colocar a carga; Para cargas distribuídas linearmente segue se o mesmo passo a passo que cargas distribuídas uniformemente, diferencia-se escolhendo a força no primeiro ponto em “pxi” e “pyi” e escolhendo a força no ponto final em “pxj” e “pyj”.
Assim está pronta a nossa estrutura, para podermos visualizar as forças axiais, cisalhantes, momento fletor e deformação devemos selecionar respectivamente na aba superior lado direto os ícones “axial force”, “shear force”, “bending moment” e “deformed configuration”.
EXERCÍCIOS
	Passo a passo utilizado para realização da questão de número 1 e 2, letras “a” e “b”, posteriormente será apresentado somente para a questão “a” e após para a questão “b” a partir do momento em que se diferem uma da outra.
EXERCÍCIO Nº 1
Figura 1 – Colocação dos pontos
Fonte: Ftool 
Figura 2 – Colocação das barras
Fonte: Ftool
Figura 3 – Definição do material
Fonte: Ftool
EXERCÍCIO Nº 1 – LETRA A
Figura 4 – Definição da seção
Fonte: Ftool
Figura 5 – Colocação dos vínculos
Fonte: Ftool
Figura 6 – Colocação das cargas concentradas na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 7 – Colocação da carga distribuída uniformemente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 8 – Colocação da carga distribuída linearmente na estrutura
Fonte: Ftool
Resultados obtidos no Exercício 1 – Questão A podem ser observados abaixo, são eles, força axial, cisalhante, momento fletor e deformação respectivamente
Figura 9 – Força axial da estrutura
Fonte: Ftool
Figura 10 – Força cisalhante presente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 11 – Momento fletor presente na estrutura 
Fonte: Ftool
Figura 12 – Deformação que a estrutura adquire nessas condições 
Fonte: Ftool
EXERCÍCIO Nº 1 – LETRA B
Figura 13 – Definição da seção 
Fonte: Ftool
Figura 14 – Colocação dos vínculos
Fonte: Ftool
Figura 15 – Colocação das cargas concentradas na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 16 – Colocação da carga distribuída uniformemente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 17 – Colocação da carga distribuída linearmente na estrutura
Fonte: Ftool
Resultados obtidos no Exercício 1 – Questão B podem ser observados abaixo, são eles, força axial, cisalhante, momento fletor e deformação respectivamente
Figura 18 – Força axial da estrutura
Fonte: Ftool
Figura 19 – Força cisalhante presente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 20 – Momento fletor presente na estrutura 
Fonte: Ftool
Figura 21 – Deformação que a estrutura adquire nessas condições 
Fonte: Ftool
DISCUSSÃO EXERCÍCIO 1
Mesmo com a mudança de perfil não houve mudanças significativas, as forças axiais, cisalhantes e momento fletor se manteram semelhantes com o perfil retangular e com o perfil I, a única diferença perceptível foi no fator de deformação que o software nos disponibiliza automaticamente, indicado por uma seta vermelha no exercício A e uma seta azul no exercício B, porém este valor pode ser mudado conforme o usuário queira.
A força axial de maior valor pode ser encontrada no ponto máximo da carga distribuída linearmente no sentido oposto, sendo que o ponto máximo da carga tem um valor de 60,56 kN/m e o valor da força axial, oposto a carga neste ponto é de 138,8 kN. A respeito da força cisalhante ela sofre a maior deformação no mesmo ponto citado anteriormente como pode ser visto nas Figuras 10 e 19. Já o momento fletor é bem uniforme, em ambas seções (exercícios A e B) o valor de 60,6 está presente em grande parte da estrutura,outros valores como o valor citado anteriormente só que desta vez, negativo, e 15,1 positivo também são encontrados.
EXERCÍCIO 2
Figura 22 – Colocação dos pontos
Fonte: Ftool 
Figura 23 – Colocação das barras
Fonte: Ftool
Figura 24 – Definição do material
Fonte: Ftool
EXERCÍCIO Nº 2 – LETRA A
Figura 25 – Definição da seção
Fonte: Ftool
Figura 26 – Colocação dos vínculos
Fonte: Ftool
Figura 27 – Colocação das cargas concentradas na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 28 – Colocação da carga distribuída linearmente na estrutura
Fonte: Ftool
Resultados obtidos no Exercício 2 – Questão A podem ser observados abaixo, são eles, força axial, cisalhante, momento fletor e deformação respectivamente
Figura 29 – Força axial da estrutura
Fonte: Ftool
Figura 30 – Força cisalhante presente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 31 – Momento fletor presente na estrutura 
Fonte: Ftool
Figura 32 – Deformação que a estrutura adquire nessas condições 
Fonte: Ftool
EXERCÍCIO Nº 2 – LETRA B
Figura 33 – Definição da seção 
Fonte: Ftool
Figura 34 – Colocação dos vínculos
Fonte: Ftool
Figura 35 – Colocação das cargas concentradas na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 36 – Colocação da carga distribuída linearmente na estrutura
Fonte: Ftool
Resultados obtidos no Exercício 2 – Questão B podem ser observados abaixo, são eles, força axial, cisalhante, momento fletor e deformação respectivamente
Figura 37 – Força axial da estrutura
Fonte: Ftool
Figura 38 – Força cisalhante presente na estrutura
Fonte: Ftool
Figura 39 – Momento fletor presente na estrutura 
Fonte: Ftool
Figura 40 – Deformação que a estrutura adquire nessas condições 
Fonte: Ftool
DISCUSSÃO EXERCÍCIO 2
Mesmo com a mudança de perfil não houve mudanças significativas, as forças axiais, cisalhantes e momento fletor se manteram semelhantes com o perfil retangular e com o perfil I, diferentemente do exercício 1 não houve diferença no fator deformação que o software nos disponibiliza automaticamente, indicado por uma seta verde no exercício A e uma seta laranja no exercício B, ressaltando que este valor pode ser mudado conforme o usuário queira.
A força axial está concentrada toda no vínculo, tendo um valor de 212 kN positivos no sentido y e um valor de 954 kN/m se referindo ao momento no sentido anti-horário, portanto positivo. Já a força cisalhante tem seu valor mais alto no ponto do vínculo de 3ª ordem, com um valor de 212 depois diminui e tem seu menor valor no ponto mais alto da carga linearmente distribuída, valor de 30,3, se mantendo com este valor até a carga concentrada, cessando a força, isto pode ser visto nas Figuras 30 e 38. O momento fletor, em ambas seções (exercícios A e B) tem um valor de 954,0 negativo a cima do vínculo, depois cai gradativamente chegando a 45,4 também negativo no ponto em que a carga distribuída linearmente tem seu valor máximo, atinge o valor nulo ao chegar na carga concentrada, isto pode ser visto nas figuras 31 e 39.