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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 ElementosFinitos ............................................. 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 ABRINDO O SOFTWARE 2.1 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 MODELANDO ESTRUTURA 2D 3.1 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), conformea 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 reaçõese 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 MODELANDO ESTRUTURA 3D 4.1 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 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) – FrameLoads (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 teclade 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 Dimensionamentode 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 Capa.pdf Apostila SAP2000.pdf
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