Manual de Inicia‡Æo R pida - Programa Tricalc

Departamento de Formação

Tricalc

Manual de Iniciação Rápida

Programa Arktec Tricalc

Arktec Portugal, Lda Página 2


Conteúdo 1. Âmbito de Aplicação ....................................................................................................... 5

2. Preparação da Área de Trabalho ..................................................................................... 6

3. Explicação dos Menus do programa ................................................................................. 7

4. Visualização do modelo estrutural.................................................................................... 8

5. Eixos Gerais, Principais e Locais .................................................................................... 11

6. Definição de um pórtico 2D ........................................................................................... 14

7. Cálculo, Dimensionamento, Análise e Pormenorização do Pórtico .................................... 24

8. Introdução de lajes, paredes e muros ............................................................................ 27

9. Funções ‘Copiar’, ‘Colar’, ‘Reverter’, ‘Repetir’ e ‘Conjuntos’ .............................................. 30

10. Métodos de Definição de Estruturas Tridimensionais ....................................................... 32

a) Os ficheiros DXF\DWG ............................................................................................ 32

Importar DXF 2D e 3D como estrutura ....................................................................... 32

Importar DXF\DWG como vegetais\layers de arquitectura ........................................... 33

b) Os Modelos BIM e o formato IFC ............................................................................. 38

c) Funções automáticas do programa Tricalc ................................................................ 41

A partir do assistente ‘Nave’ do programa Tricalc ....................................................... 41

A partir do assistente ‘Rede’ do programa Tricalc ....................................................... 42

11. Acções ......................................................................................................................... 43

a) Opções de Combinação de Acções ........................................................................... 43

b) Definição e Introdução de Acções ............................................................................ 43

c) Acção do Sismo ...................................................................................................... 44

12. Pré-dimensionamento do modelo Estrutural ................................................................... 46

a) Materiais ................................................................................................................ 46

b) Pré-dimensionamento realizado pelo Projectista ....................................................... 46

c) Pré-dimensionamento realizado pelo Programa ........................................................ 49

13. Verificação de Geometria .............................................................................................. 51

14. Cálculo de Esforços ...................................................................................................... 53

Opções de Cálculo de Esforços ................................................................................ 53

15. Dimensionamento e Comprovação de Elementos Estruturais ........................................... 55

Opções de Dimensionamento e Comprovação ............................................................ 55

Lajes Unidireccionais: Vigotas, Chapa Perfilada, Alveolares, In-situ, etc ....................... 60

Cálculo ao Fogo ........................................................................................................ 68

16. Resultados e Gráficos ................................................................................................... 69

Listagens .................................................................................................................... 69


Gráficos ...................................................................................................................... 70

17. Armaduras de Elementos e Desenhos de Planos ............................................................. 72

18. Composição de Folhas .................................................................................................. 74

19. Peritagem e Edição de Armaduras ................................................................................. 77

20. Exercício Final: Modelação de uma Estrutura 3D............................................................. 80


Tricalc - Cálculo Tridimensional de Estruturas

1. Âmbito de Aplicação

Tricalc realiza um cálculo tridimensional de estruturas de betão armado, aço, madeira e de qualquer outro material, desde que se especifiquem as suas características. O cálculo tridimensional efectuado pelo Tricalc realiza-se com base numa única matriz de rigidez para toda a estrutura, com as vantagens inerentes em termos de minimização de possíveis erros de modelação e na ausência de simplificações inerentes a cálculos realizados em separado. Tricalc permite a inclusão no modelo estrutural de pilares, vigas, diagonais, sapatas simples, sapatas conjuntas, vigas de equilíbrio, lajes de fundação, vigas flutuantes, paredes de contenção periférica, maciços de encabeçamento, estacas, placas de ancoragem, lajes de vigotas pré-esforçadas, metálicas, in-situ, lajes alveolares, lajes de cofragem perfilada, lajes maciças vigadas, lajes maciças fungiformes, lajes fungiformes aligeiradas, alvenarias de termoargila e blocos de betão, muros de cave e em consola, escadas e rampas. O cálculo de todos os elementos realiza-se de forma integrada. Tricalc permite ainda o dimensionamento e pormenorização de todos os elementos de betão armado, bem como a comprovação dos elementos de aço, alumínio e madeira. Como facilmente se pode depreender da extensa lista acima apresentada, Tricalc permite o cálculo, dimensionamento e pormenorização de estruturas com tipologias bastante diversas.


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=1IDO2fJcon8

2. Preparação da Área de Trabalho

O objectivo deste ponto é organizar as barras de ícones e as caixas de selecção de planos e pórticos de forma a optimizar o trabalho com o programa. Com o botão direito do rato clica-se num dos bordos do programa e activam-se, dimensionam-se e encastram-se as barras de ícones representadas na imagem seguinte (indicam-se os respectivos nomes). Para desencastrar qualquer barra de ícones ou janela de resultados basta clicar 2x com o botão esquerdo do rato no seu friso lateral. Para visualizar uma janela que fique parcialmente fora da área de trabalho sem a encastrar pressionar a tecla ‘Ctrl’ enquanto se move e solta a janela.


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=eAH6_gY5RGs

3. Explicação dos Menus do programa

A organização de menus no programa Tricalc é bastante lógica e directa:

Ficheiro

Semelhante aos restantes programas Windows este menu permite abrir e criar projectos, definir opções de trabalho, importar ficheiros externos, etc.

Edição Igualmente semelhante aos restantes programas Windows, permite copiar e colar estruturas ou parte de estruturas dentro do mesmo projecto ou para projectos diferentes.

Geometria Introduzir ou modificar elementos no modelo estrutural. Definir a geometria do modelo estrutural.

Acções Definir ou modificar as acções sobre o modelo estrutural. Definir as opções de combinação de acções e a análise sísmica a realizar.

Secções e Dados Pré-dimensionar automaticamente ou manualmente as secções das barras. Criação de novas secções não existentes na base de dados.

Cálculo Opções de cálculo de esforços e de dimensionamento de elementos. Dimensionamento de elementos do modelo estrutural.

Resultados Listagens e gráficos com os resultados da análise (esforços, deslocamentos, tensões, etc.). Pormenorização de armaduras. Preparação das folhas finais. Peritagens de armaduras.

Ajudas Funções que ajudam a trabalhar com o programa.

Se analisarmos a sequência é directa: modelamos a estrutura no menu ‘Geometria’, carregamos a estrutura no menu ‘Acções’, pré-dimensionamos (automaticamente ou manualmente) no menu ‘Secções’, calculamos no menu ‘Cálculo’ e obtemos as listagens, gráficos e desenhos no menu ‘Resultados’.


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=TrvoT_uZmx4

4. Visualização do modelo estrutural

Existem várias formas de visualizar o modelo estrutural: modo ‘Arame’ (analítico), modo ‘Sólido’ (renderização da estrutura) ou modo misto ‘Sólido e Arame’. Para visualizar a estrutura em modo ‘Sólido’ ou ‘Sólido e Arame’ deve activar a visualização da janela em modo ‘Render’.

Só é possível editar o modelo estrutural se estivermos em modo ‘Arame’ ou ‘Sólido e Arame’.

Também é possível controlar a parte da estrutura que se visualiza de um modo bastante simples, com a barra de ícones ‘G.Plano’ e ‘Pré-definir Plano’



Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=Y3mIe4jA_4o

Tabelas de Consulta Rápida

Teclas Aceleradoras

F1 Activa\Desactiva representação da numeração das barras F2 Shift+F2

Activa\Desactiva representação da numeração dos nós Activa a função ‘Geometria\Nó\Translação…’

F5 Activa\Desactiva representação das acções Shift+F5 Acções\Definir F6 Activa\Desactiva representação do nome das secções Shift+F6 Activa\Desactiva representação do corte das secções F8 F9

Centra a imagem no ecrã optimizando o zoom Redesenhar (actualizar informação do ecrã)

Shift+F9 Rebater plano de trabalho (vista em planta) F10 Subir para a cota imediatamente acima Shift+F10 Descer para a cota imediatamente abaixo Alt+F10 Ir para a cota que se indique F12 BackSpace

Activa visualização do plano de pórtico Retoma função anterior

Utilização do Rato

Botão Esquerdo Captura elementos existentes (nós, barras, lajes, etc) Botão Direito Captura qualquer ponto do plano Botão Direito + Arrastar Abrir janela de selecção Roda + Shift Roda estrutura cima-baixo Roda + Ctrl Roda estrutura esquerda-direita Roda Zoom dinâmico Roda + Pressionar\Empurrar Pan dinâmico


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=yZi-cZWJuI0

5. Eixos Gerais, Principais e Locais

No Tricalc existem três tipos de eixos:

o Gerais – servem essencialmente para localizar os elementos no espaço o Principais – servem essencialmente para a análise de esforços o Locais – servem essencialmente para saber se a secção está rodada


Fx – Esforço axial Esforço ao longo do eixo longitudinal X, com origem no nó de menor numeração e terminus no nó de maior numeração, podendo ser de tracção ou compressão. Fy – Esforço transverso (Vy) Esforço de corte no plano Yp. Fz – Esforço transverso (Vz) Esforço de corte no plano Zp. Mx – Momento Torsor Momento em torno do eixo X. My – Momento Flector Y (lateral em vigas) Momento em torno do eixo Y. Mz – Momento Flector Z (principal em vigas) Momento em torno do eixo Z.


Tabelas de Consulta Rápida

Esforços e Eixos em Tricalc Esforço Axial Fx Forças segundo o eixo longitudinal (eixo X) Momento Torsor Mx Rotação em torno do eixo longitudinal (eixo X) Transverso em Y Fy Forças segundo o eixo Y Momento Flector em Y My Rotação em torno do eixo Y (flexão lateral em vigas) Transverso em Y Fz Forças segundo o eixo Z Momento Flector em Y Mz Rotação em torno do eixo Z (flexão principal em

vigas)

Eixos Gerais (definição de geometria)

Eixos Principais (análise de esforços)


6. Definição de um pórtico 2D

Vamos começar por introduzir, calcular e analisar um pórtico 2D.

Em ‘Geometria\Rede’ inserir a seguinte informação

Seguidamente seleccionar a função ‘Geometria\Sapata\Introduzir isolada’ e abrir uma janela com o botão direito do rato envolvendo a totalidade da estrutura (ou clicar com o botão esquerdo do rato nos nós dos apoios)

Introduzir os lintéis de fundação (vigas de equilíbrio) seleccionando a função ‘Geometria\Lintéis de fundação\Por N Nós’ clicando com o botão esquerdo do rato nos nós dos apoios ou no primeiro e último nó (o Tricalc coloca os nós intermédios).


Fazer consolas e um piso superior em parte do pórtico. Para tal vamos utilizar a função ‘Geometria\Nó\Translação…’ que permite modificar a estrutura com coordenadas relativas.

i. Seleccionar a função ‘Geometria\Nó\Translação…’ e preencher de acordo com a imagem seguinte.


ii. Seleccionar os nós 10 e 15 com uma janela de selecção


iii. Realizar uma translação vertical dos nós 11, 12 e 13 conforme imagem seleccionando os nós 11, 12 e 13 com uma janela de selecção (poderá rodar a estrutura com os comandos da barra de ícones ‘Perspectivas’ por forma a procurar uma vista que facilite a selecção simultânea dos três nós).


iv. Criar um lado inclinado através do deslocamento vertical do nó 18 (150cm em Ygeral)


Realizar a introdução, através da função ‘Acções\Definir’ das seguintes acções em barras e nós:

1. Acção contínua de 15 kN/m em todas as vigas

(após definir a acção clicar em ‘Introduzir >>’ e clicar com o botão esquerdo do rato em todas as vigas. Caso não apareçam representadas as acções carregar na tecla F5).

2. Acção descontínua de 50 kN/m na viga 4 com a direcção (0,+1,0) (após definir a acção clicar em ‘Introduzir >>’ e clicar com o botão esquerdo do rato na viga 4. Caso não apareça representada a acção carregar na tecla F5).

3. Acção pontual a meia altura do pilar 9 de 15 kN e direcção (+1,0,0) (após definir a acção clicar em ‘Introduzir >>’ e clicar com o botão esquerdo no pilar 9. Caso não apareça representada a acção carregar na tecla F5).


4. Acção pontual de 300 kN no nó 7. (após definir a acção clicar em ‘Introduzir >>’ e clicar com o botão esquerdo no nó 7. Caso não apareça representada a acção carregar na tecla F5).


Aspecto final da estrutura após introdução das acções

Realizar o pré-dimensionamento automático, através da função ‘Secções e Dados\Pré-dimensionar: Automático’

Realizar o pré-dimensionamento manual do pilar 9, 10 e 25 com um HEB 300, através da função ‘Secções e Dados\Definir…’.


Definir as opções de dimensionamento para as barras de betão, de comprovação para os pilares metálicos e de fundações para as sapatas e lintéis através das funções (mais adiante no Manual explicam-se as opções de dimensionamento e comprovação): Cálculo\Armaduras de barras\Opções\Gerais Cálculo\Perfis metálicos\Opções\Gerais Cálculo\Fundações\Opções\Gerais


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=zVwNc_QeQro

Realizar a definição de pórticos de forma automática (para armar a viga como contínua) através da função ‘Geometria\Pórtico\Automáticos’


7. Cálculo, Dimensionamento, Análise e Pormenorização do Pórtico Tricalc permite realizar o cálculo automático da estrutura através da função ‘Cálculo\Cálculo automático’

Análise de esforços e Pormenorização de armaduras Finalmente realizar a análise de esforços da estrutura e a visualização de armaduras com as funções:

i. Resultados\Gráficos\M. flectores Z (ou qualquer outro esforço) ii. Resultados\Gráficos\Deslocamentos iii. Resultados\Listagens\Esforços\Esforços em nós 1 iv. Resultados\Listagens\Armaduras+Esforços Pilares v. Resultados\Armaduras\Pórticos\Desenhar pórtico vi. Resultados\Desenhos\Ver plano/desenho\Cota 0


Após realizar a modelação, carregamento, cálculo, análise e pormenorização de armaduras deste pórtico o utilizador deverá ser capaz de realizar outros pórticos semelhantes sem dificuldade de maior. Refira-se que muitas estruturas tridimensionais geram-se a partir da repetição de um pórtico tipo (armazéns, fábricas, etc.) pelo que o utilizador pode desde já, experimentar a gerar estruturas 3D a partir de pórticos, utilizando a função ‘Geometria\Nó\Translação’ com n cópias do pórtico espaçadas de x cm no eixo geral Zg, como na imagem seguinte, em que partindo do pórtico que criámos se gera uma estrutura tridimensional.


Ver vídeo explicativo em: http://www.youtube.com/watch?v=VBHVlu8ZqdM


8. Introdução de lajes, paredes e muros

Todas as funções utilizadas no caso bidimensional (pórtico) podem servir para definir, calcular, analisar e pormenorizar também uma estrutura tridimensional. No nosso exemplo anterior realizámos, no final, uma translação do pórtico em Zgeral obtendo uma estrutura tridimensional.

Podemos igualmente definir uma nova rede geométrica, conforme imagem (com a função ‘Geometria\Rede’) e seguidamente, com a função ‘Geometria\Nó\Translação’, realizar qualquer modificação que se pretenda no modelo definido.

As funções de cálculo, análise e obtenção de desenhos são similares às realizadas para o pórtico. Apenas existem alguns elementos novos que se podem introduzir e que vamos analisar de seguida.

Introdução de lajes

Utiliza-se a função ‘Geometria\Lajes aligeiradas-cofragem perfilada\Introduzir’ ou a função ‘Geometria\Lajes fung. ali.- maciças – fundação\Introduzir’


Ver vídeo explicativo em: www.youtube.com

Seguidamente clica-se com o botão esquerdo do rato nos nós que definem o contorno da laje e após voltar a clicar no primeiro nó (perímetro fechado) carregar na tecla ‘Esc’ e clicar em dois nós que definam a direcção das vigotas ou a direcção Xg para a armadura das lajes de grelha.


Introdução de paredes resistentes

Utiliza-se a função ‘Geometria\Paredes resistentes\Introduzir’ e clica-se em dois nós que definam a largura da parede. Seguidamente preenchem-se os dados da parede conforme imagens.

Introdução de muros de cave

Utiliza-se a função ‘Geometria\Muros de cave\Introduzir’ e clica-se em dois nós que definam a largura do muro e num terceiro nó que defina a sua altura. Seguidamente preenchem-se os dados do muro conforme imagens.


9. Funções ‘Copiar’, ‘Colar’, ‘Reverter’, ‘Repetir’ e ‘Conjuntos’ Neste capítulo vamos analisar um conjunto de 5 funções que, pela sua grande utilidade, merecem um destaque especial. Estas 5 funções podem agrupar-se em 3 tipos distintos de acordo com a sua funcionalidade.

As funções de ‘Copiar’ e ‘Colar’ foram desenvolvidas com o intuito de permitir ao utilizador copiar determinados elementos ou partes da estrutura e colocá-los em outras zonas da mesma estrutura ou inclusive em outras estruturas. Pelas suas características estas duas funções estão vocacionadas para copiar elementos individualmente (pilares, vigas, lajes, escadas, etc.) ou partes da estrutura que sejam modulares e se repitam (por exemplo na repetição de pórticos ou no desenvolvimento em altura de torres metálicas). As funções de ´Repetir’ e ‘Reverter’ (muitas vezes conhecidas como função ‘undo’ e ‘redo’) permitem ao utilizador reverter uma ou mais operações (que tenha efectuado e que não deseje manter) e repetir uma ou mais operações que tenha efectuado. As operações só são reversíveis se entretanto não tiverem sido efectuadas operações de armazenamento ou cálculo da estrutura. A função de ‘Conjuntos’ permite criar conjuntos de barras e vigas de laje, que poderão ser explorados pelo utilizador para modificar ou atribuir propriedades de forma célere (atribuir ou modificar a característica do conjunto em vez de atribuir ou modificar a característica para cada um dos elementos individualmente).

‘Copiar’ e ‘Colar + Girar’

Esta função permite copiar uma parte da estrutura e colá-la na mesma estrutura ou numa estrutura diferente. Vamos utilizar o pórtico que definimos anteriormente Seleccionamos a função ‘Edição\Copiar, abrimos uma janela de selecção para a totalidade do pórtico, carregamos na tecla ‘Esc’ (para indicar que terminámos a selecção dos elementos a copiar) e seleccionamos o ponto de inserção (nó da sapata do pilar metálico) para quando formos ‘Colar’ a estrutura ou parte da estrutura. Seguidamente seleccionamos a função ‘Edição\Colar+Girar’ e vamos ter a oportunidade de ‘colar’ o pórtico girado de -90º.



Conjuntos Sobre o mesmo pórtico vamos criar os seguintes conjuntos: o Vigas Vão Grande o Vigas Vão Pequeno o Pilares Betão o Pilares Aço

Para o efeito utilizamos a função ‘Geometria\Conjunto\Definir…’ e com o ícone ‘Novo Conjunto’ (primeiro à esquerda), criamos os conjuntos acima referidos.

Seguidamente seleccionamos cada um dos conjuntos criados e com o ícone ‘Agregar Barras’ vamos seleccionar as barras pretendidas uma a uma ou com uma janela de selecção (ver imagem). Após a criação de conjuntos a manipulação da estrutura torna-se muito mais ágil.



10. Métodos de Definição de Estruturas Tridimensionais Existem várias formas de definir estruturas no programa Tricalc, podendo o utilizador optar pela que mais lhe convém em qualquer momento. Método de Introdução Tipo de Informação Importada ASCII Ficheiro de texto com geometria da estrutura DXF 3D Importação de estrutura com conversão da linhas em barras e

pontos em nós DXF\DWG Importação da arquitectura como vegetais com os eixos dos

pilares marcados para ajudar a definir a estrutura. BIM\IFC Importação do modelo 3D em formato IFC com estrutura e

parte da arquitectura. NAVE

Função interna do Tricalc que permite gerar naves industriais tipo com opções parametrizáveis

REDE Definição de rede geométrica tridimensional através da introdução dos afastamentos entre pórticos em X e Z e em altura Y. Extremamente útil para a geração de pórticos ou plantas regulares que se modificam com a translação de nós, barras paralelas e perpendiculares.

Ao longo deste capítulo apresentam-se alguns dos métodos mais utilizados no Tricalc, ficando no entanto alguns outros métodos por abordar como por exemplo a introdução de estruturas por ficheiro de dados, por coordenadas, através de sub-estruturas, etc. a) Os ficheiros DXF\DWG

No Tricalc existem duas formas de lidar com os ficheiros DXF\DWG: ou se importam como estrutura e convertem-se automaticamente as linhas em barras e os pontos em nós do nosso modelo estrutural ou importam-se como vegetais de arquitectura com os quais podemos interagir de forma a facilitar a introdução do nosso modelo estrutural.

Importar DXF 2D e 3D como estrutura Para quem domine bem o Autocad este pode ser um processo rápido para definir a maior parte do modelo estrutural, poupando assim o tempo de aprendizagem das funções de definição do modelo estrutural com o Tricalc. Para o efeito utiliza-se a função ‘Ficheiro\Importar DXF3D’ e selecciona-se o ficheiro pretendido. O Tricalc importará e converterá cada linha do DXF como barra e cada ponto como nó. Após concluir a importação o Tricalc solicitará a realização de uma verificação de geometria, de forma a verificar a coerência do modelo importado. Este passo deve ser cancelado caso existam nós da estrutura que não estejam ligados a barras e assim os queiramos manter (a verificação de geometria elimina de forma automática os nós que existam sem estarem ligados a qualquer elemento barra).


Importar DXF\DWG como vegetais\layers de arquitectura É um dos sistemas mais utilizados na altura de definir o modelo estrutural, embora comece a perder terreno para as ligações de importação\exportação de modelos tridimensionais realizados através do formato IFC. As funções para a importação, associação e gestão dos ficheiros DXF\DWG encontram-se todas em ‘Ajudas\Desenho-raster’.

A primeira função a utilizar será a função ‘Ajudas\Desenho-raster\Desenho…’ que permitirá criar as cotas (pisos) aos quais queremos associar os ficheiros DXF\DWG com as arquitecturas e os pontos dos eixos dos pilares.


Seguidamente seleccionamos cada uma das cotas na parte inferior da caixa de diálogo e clicamos no primeiro ícone para associar um DXF\DWG à cota seleccionada. Ao importar o desenho DXF\DWG o Tricalc questiona o utilizador sobre a unidade utilizada na concepção da arquitectura. Na caixa que apresentamos o arquitecto tinha utilizado 1 unidade = 1 mm no Autocad. As restantes opções podem manter-se tal e qual como apresentadas na caixa.

Após este passo clicamos no botão ‘Sim’ e surge-nos uma mensagem alertando para o facto de não termos ainda definido nenhum plano de trabalho (ainda não existem nós na estrutura).


O programa solicita-nos ainda para seleccionarmos um plano de trabalho através da função ‘Geometria\Plano\À cota’ onde devemos de escrever a cota onde queremos começar a trabalhar. Nas imagens seguintes ilustra-se esse processo bem como a introdução de elementos estruturais.

1. Introduzem-se os nós dos pilares (‘Geometria\Nó\Introduzir’) sobre o DWG. 2. Seguidamente realiza-se uma translação desses mesmos nós

(‘Geometria\Nó\Translação’) em Yg equivalente à altura total do pilar (face superior de laje a face superior de laje).

3. Após ter um pilar definido também posso utilizar a função ‘Geometria\Barra\Paralela por ponto’ para introduzir pilares onde pretenda ou a função de ‘Copiar’ e ‘Colar’ para copiar o pilar logo com a secção definida.

4. As vigas introduzem-se entre os nós dos pilares com a função ‘Geometria\Barra\Por dois nós’ ou ‘Geometria\Barra por n nós’.

5. Em ‘Secções\Definir’ podemos escolher a secção que pretendermos e atribui-la a qualquer barra.




Na informação fornecida encontra-se uma pasta com o nome ‘Arquitectura DWG\Edificio 01’ onde se encontram as plantas de um edifício em formato DWG geradas num programa de CAD com a unidade em ‘dm’. Sugere-se a realização de um exercício em que se realiza a introdução da estrutura sobre estes DWG.

b) Os Modelos BIM e o formato IFC O Modelo Integrado de Informação (BIM) para a construção assenta na ideia de integrar toda a informação relacionada com um edifício ou projecto num único modelo digital. Essa informação pode ser prévia é execução do edifício ou ser associada durante a construção do mesmo e durante a sua vida útil. A informação pode ser geométrica (modelo 3D) ou de qualquer outro tipo (medições, desenhos, cadernos de encargos, manutenção, etc.) sempre associado ao modelo 3D (a maquete electrónica).

No que diz respeito ao cálculo de estabilidade, a informação que é necessário transferir do modelo BIM para o Tricalc, refere-se unicamente ao denominado modelo ‘core’ ou núcleo, que mais não é que o modelo sólido do edifício em 3D. Tricalc importa todo o edifício em 3D, gera a estrutura equivalente, calcula os esforços, dimensiona e devolve a estrutura novamente em 3D. Tricalc possui funções que permitem filtrar a informação a importar, a transformar em estrutura, corrigir automaticamente erros de modelação (prolongar pilares até à face das lajes e vigas até ao nó dos pilares, por exemplo) e analisar diferenças entre

Ver vídeos explicativos em: http://www.youtube.com/watch?v=qvkIKhqyDuY http://www.youtube.com/watch?v=_W16cx4nLFA

Ciclo da Estrutura em IFC Modelo em Archicad exportado para Tricalc

Cálculo e dimensionamento em Tricalc Exportação e Integração no modelo BIM em Archicad


modelos de arquitectura antigos e novos, de forma a analisar e exportar só os elementos alterados em vez de toda a estrutura.

Após a importação do modelo BIM o Tricalc realiza os ajustes necessários para transformar o modelo recebido em modelo estrutural de uma forma simples e rápida, através da função ‘Geometria\Modelo BIM\Ajuste automático…’



Nas opções de criação do modelo estrutural, Tricalc permite logo definir as lajes e suas acções bem como atribuir novas secções aos elementos a transformar.

Após o dimensionamento é possível exportar o modelo tridimensional de volta para o programa de arquitectura através da função ‘Geometria\Modelo BIM\Criar modelo BIM’.



c) Funções automáticas do programa Tricalc

A partir do assistente ‘Nave’ do programa Tricalc Para gerar armazéns e naves industriais genéricas pode-se recorrer à função ‘Geometria\Nave’ do programa Tricalc. Esta função possui uma série de parâmetros que permitem adaptar a nave industrial às dimensões pretendidas. Após a geração da nave industrial é possível, com as funções do programa Tricalc, deslocar, copiar ou eliminar elementos. Esta estrutura pode ser adicionada a estruturas já existentes.


A partir do assistente ‘Rede’ do programa Tricalc

O gerador de malhas estruturais do Tricalc permite realizar de forma rápida e expedita, barras que simulam pisos ou pórticos e com a função ‘Geometria\Nó\Translação’ modificar, copiar e repetir elementos e pisos ou pórticos, tal como fizemos no exercício do pórtico 2D.


11. Acções

a) Opções de Combinação de Acções

O Tricalc possui já pré-programadas as combinações de acções previstas no RSA, podendo o utilizador utilizá-las de forma imediata, necessitando apenas de conferir so os valores reduzidos dos coeficientes de combinação se adequam ao seu caso (edifício de escritórios, habitação, etc.). É igualmente possível definir e utilizar combinações de acções definidas explicitamente pelo projectista através da função ‘Acções\Opções\Explicitas’ que não será abordada neste curso (para mais informação consultar manual de instruções). Para utilizar as combinações automáticas vamos a ‘Acções\Opções’ e seguimos o procedimento indicado na figura seguinte.

b) Definição e Introdução de Acções

Para realizar a definição e introdução de acções no Tricalc basta ir a ‘Acções\Definir…’ e aí escolher o tipo e características das acções a introduzir.

Designação Descrição a(cm) l(cm) Q1 Q2

Distância ao nó de menor numeração Comprimento da acção Valor da acção no nó de menor numeração Valor da acção no nó de maior numeração

Vector Define a direcção da acção a introduzir Eixo Principal sobre o qual roda o momento ou varia a

temperatura, por exemplo


c) Acção do Sismo

Tricalc permite realizar uma análise sísmica estática ou dinâmica do modelo estrutural. No caso da análise dinâmica podemos realizar uma análise denominada ‘RSA Dinâmico’ ou uma análise denominada ‘Genérico’, com as características indicadas.


Tipos de Análise Dinâmica RSA Dinâmico Análise dinâmica por sobreposição modal

espectral com combinação quadrática completa (CQC) dos vários modos de vibração. Utilização e estudo dos dois tipos de espectros de resposta indicados no RSA.

Genérico Análise dinâmica por sobreposição modal espectral. Possibilidade de escolha do método de combinação a utilizar. Possibilidade de utilização e estudo com 4 espectros de resposta introduzidos ou seleccionados pelo projectista

No nosso exemplo vamos realizar uma análise dinâmica segundo o RSA.

Após definirmos as opções realizamos o cálculo e introdução das acções sísmicas no nosso modelo estrutural, através da função ‘Acções\Introd. Acções Sísmicas’.


12. Pré-dimensionamento do modelo Estrutural O pré-dimensionamento, no Tricalc, pode ser realizado directamente pelo projectista ou pode ser gerado pelo próprio programa de acordo com opções geométricas pré-definidas e baseando-se nas áreas de influência dos elementos. No entanto, em zonas sísmicas A e B, o pré-dimensionamento automático realizado pelo programa poderá ser insuficiente pois as acções sísmicas só foram simuladas através de um factor (as acções sísmicas só podem ser introduzidas com o pré-dimensionamento realizado, o que não é o caso).

a) Materiais

A escolha dos materiais é extremamente simples de se efectuar no Tricalc, pois toda a selecção dos materiais é efectuada numa única função, nomeadamente em ‘Cálculo\Materiais…’

Como se pode constatar pela imagem anterior, a escolha dos materiais de cada família de elementos estruturais é extremamente simples de realizar, bem como a definição dos coeficientes de segurança a adoptar.

b) Pré-dimensionamento realizado pelo Projectista

O projectista pode seleccionar a secção pretendida em ‘Secções e dados\Definir…’ Aí poderá aceder, por exemplo à pasta ‘BET’ e escolher uma secção de betão


Seguidamente clicar (ou abrir uma janela) para seleccionar o(s) elemento(s) a pré-dimensionar com a secção seleccionada (só os elementos totalmente abrangidos pela janela de selecção terão a secção atribuída). De notar que durante a fase de pré-dimensionamento é importante saber manipular a perspectiva em que se está a trabalhar (perspectiva, planta, pórtico, estrutura vista de cima, estrutura vista de lado, etc.) bem como os elementos que estão visíveis (‘Geometria\Barra\Desenhar\Desenhar Pilares…’ e ‘Geometria\Plano\Modo Múltiplos Planos’). Com estas funções conseguimos colocar no ecrã só a informação que pretendemos facilitando a operação de pré-dimensionamento realizada pelo utilizador.




c) Pré-dimensionamento realizado pelo Programa

Baseando-se no método das áreas de influência o Tricalc pode realizar um pré-dimensionamento automático da estrutura. Para que o pré-dimensionamento automático do Tricalc siga alguns critérios por nós impostos podemos utilizar a opção ‘Secções e dados\Pré-dimensionamento: automático…’

Tricalc permite ao utilizador a fácil criação de novas secções. Para tal deve-se aceder à função ‘Secções e dados\Perfis de membros\Secções/Perfis…’, seleccionar a série pretendida, clicar no botão ‘Novo Perfil’, introduzir o nome e os dados geométricos da nova secção, utilizar o assistente para calcular as características mecânicas (ou introduzi-las directamente) e guardar a secção.




13. Verificação de Geometria Uma das muitas vantagens que o programa Tricalc apresenta na fase de concepção do modelo estrutural, é a possibilidade de se poder visualizar e manipular o modelo estrutural a partir de qualquer perspectiva ou conjunto de planos horizontais, verticais e inclinados. Esta facilidade de visualização e manipulação permitem ao utilizador conferir com maior clareza todo o modelo que está a definir e diminuir drasticamente a possibilidade de cometer algum erro de modelação. A segurança transmitida ao projectista pelo Tricalc, através das funções descritas no parágrafo anterior, pode ser ainda reforçada pelo excelente processador de verificação de geometria incluído no Tricalc. A ‘Verificação de Geometria’ é uma função que analisa automaticamente o modelo introduzido analisando o modelo definido e procurando erros impeditivos da construção da matriz de rigidez (por exemplo uma barra por pré-dimensionar) e lançando alertas para um grande conjunto de situações que considera poderem ser objecto de problemas na análise a realizar, mas que podem ser calculadas tal como estão definidas (por exemplo a utilização de encastramentos e apoios elásticos na fundação para diferentes sapatas permitem assentamentos nas sapatas que têm apoio elástico e impedem esse mesmo assentamento para sapatas com encastramento, situação que não será a real). A função ‘Verificação de Geometria’ encontra-se em ‘Geometria\Verificar’ e apresenta as funcionalidades abaixo apresentadas.

As opções de verificação de geometria mais comuns são as apresentadas na imagem, embora no caso de não existirem na estrutura tirantes que se cruzem se possa activar a opção ‘Dividir as barras que se cruzam’ (para corrigir, por exemplo, um pilar que intercepte uma viga sem que o projectista tenha unido os dois elementos através de um nó). A opção ‘Adaptar as vigas de laje interiores à discretização da laje’ NÃO deve ser utilizada na quase totalidade dos casos. Deverá portanto ter esta opção desactivada.



Após a verificação da geometria o programa apresenta uma janela com os resultados da verificação efectuada. Na parte superior dessa janela encontram-se funções extremamente úteis para a agilização do processo de localização e correcção do erro ou advertência.


14. Cálculo de Esforços Nesta parte da manual vamos analisar um conjunto de opções que permitem ao projectista ter um controlo bastante significativo sobre a forma como o programa calcula os esforços da estrutura e sobre as opções, gerais ou particulares, de dimensionamento ou comprovação dos vários elementos que constituem a estrutura modelada. Esta parte do manual é importante, pois vai ter consequência directa no melhor ou pior critério seleccionado para a análise, dimensionamento e comprovação dos elementos da estrutura. É com estas opções que o projectista define um critério lógico e económico de dimensionamento e comprovação da estrutura. É a correcta definição e utilização destas opções que evitam o sobredimensionamento das estruturas. Alguns exemplos da importância das opções de cálculo, dimensionamento ou comprovação:

Optar por uma análise de segunda ordem em estruturas metálicas de nós móveis, reduz substancialmente as toneladas de aço necessárias, quando comparada com uma análise de primeira ordem.

A escolha de opções de dimensionamento de pilares de betão armado com as quatros faces com a mesma armadura e sem possibilidade de combinar varões de diâmetros diferentes vai implicar a utilização de uma maior quantidade de aço na estrutura.

A opção de permitir que o diâmetro dos varões da armadura de montagem dos pilares seja substancialmente diferente dos reforços a colocar irá permitir armaduras de canto de 12mm com reforços de 25mm por exemplo.

Por estes três exemplos se pode ver que a correcta interpretação e definição das opções de análise, dimensionamento e comprovação dos elementos da estrutura é fundamental para um bom projecto e para um bom projectista. Neste manual apenas se apresentam as opções mais comuns para cada cálculo e uma pequena explicação para as mais importantes remetendo-se para o ‘Manual de Instruções’ ou para o ‘Curso Básico de Tricalc’ as explicações detalhadas. Opções de Cálculo de Esforços

Após termos concluído o modelo estrutural e a introdução de acções, passamos à fase de cálculo de esforços e deslocamentos da estrutura. As opções de cálculo de esforços encontram-se em ‘Cálculo\Esforços\Opções’ e podemos observar abaixo os valores mais comuns bem como algumas explicações importantes.


O Tricalc permite realizar um cálculo real de 2ª ordem, importante para estruturas com elementos classificados como sendo de ‘nós móveis’. A análise real de 2ª ordem vai simular mais correctamente o comportamento da estrutura e permitir analisar todos os elementos como se fossem de nós fixos. A análise real de 2ª ordem parte das deformadas para cada combinação de acção da análise de 1ª ordem e, carrega novamente a estrutura, calculando a sua nova deformada. Este processo iterativo continua até se obter um deslocamento entre dois cálculos de 2ª ordem inferiores ao critério de paragem definido pelo utilizador.

No final do cálculo de esforços é possível obter uma listagem com os totais ao nível da fundação (por exemplo para saber o cortante basal ou o total de cada tipo de acções). A listagem obtém-se em ‘Cálculo\Esforços\Equilibrio…’.


15. Dimensionamento e Comprovação de Elementos Estruturais Como já se reparou o programa Tricalc é um único programa que realiza um cálculo integrado de toda a estrutura, pelo que quando falamos de módulos do Tricalc, estaremos a falar de uma forma de comercializar o programa com preços mais adequados às necessidades de cada projectista. Assim no menu de ‘Cálculo’ é onde se nota de forma mais evidente a divisão do programa em módulos, pois cada linha desse menu representa normalmente um módulo do programa. O módulo 1 já foi utilizado no cálculo integrado dos esforços da estrutura, pelo que os restantes módulos estão relacionados com o dimensionamento ou comprovação de distintos elementos da estrutura (armaduras de sapatas, lajes, vigas, etc… tensões e verificações do EC3 para aço, etc…). Para cada módulo existem opções gerais (ou particulares) de dimensionamento ou comprovação. Opções de Dimensionamento e Comprovação

Barras de Betão As opções de dimensionamento das barras de betão (vigas, pilares e diagonais) afectam o algoritmo de cálculo e definição das armaduras das barras. É portanto importante adoptar um correcto procedimento de dimensionamento assente em opções gerais e particulares bem definidas. Nas imagens abaixo representadas, identificam-se algumas das opções de dimensionamento existentes e representam-se as opções iniciais mais comuns. De salientar que um correcto dimensionamento assenta em ter opções particulares distintas para vigas de pequeno vão e pequenas cargas e para vigas de grande vão e cargas elevadas. A armadura de montagem e de reforço para os dois casos referidos deverá ser obrigatoriamente diferente. Um bom método passa por definir opções gerais com armaduras mais reduzidas (montagem de 12mm e reforços de 10mm a 12mm para vigas por exemplo). Realiza-se um primeiro cálculo de armaduras e, para as vigas que não se consigam armar com estas opções devem-se definir opções particulares (uma a uma, por pórticos, por cotas ou por conjuntos) com armadura ligeiramente superior (montagem de 16mm e reforços de 12mm a 16mm por exemplo). Caso persistam vigas por armar dever-se-á aumentar as opções de armadura (montagem de 20mm e reforços de 16mm a 20mm por exemplo) e assim sucessivamente.


O aumento de armadura poderá não ser suficiente, passando a resolução do problema por aumento da secção por exemplo. De notar que esta metodologia é utilizada para problemas de resistência da armadura longitudinal, pois para problemas de transverso, torção, torção associada a transverso, armadura de suspensão as opções a tomar poderão passar pela armadura de estribos (diâmetro e espaçamentos). No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.

Perfis de Aço Apresentam-se as principais caixas de diálogo com opções de comprovação de perfis metálicos (aço). A comprovação da esbelteza, muitas vezes não é exigida pelas regulamentações, sendo uma função opcional que o Tricalc coloca à disposição do projectista. O cálculo de 2ª ordem possibilita a realização de uma análise à encurvadura de estruturas de nós móveis como se fossem de nós fixos, com o consequente ganho económico inerente. Esta permissão advém do cálculo de 2ª ordem ser um cálculo que permite estudar com muito maior fiabilidade e segurança o comportamento da estrutura.


No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.

Perfis de Madeira Apresentam-se as principais caixas de diálogo com opções de comprovação de perfis de madeira (maciças serradas, laminadas e microlaminadas). A comprovação da esbelteza, muitas vezes não é exigida pelas regulamentações, sendo uma função opcional que o Tricalc coloca à disposição do projectista. O cálculo de 2ª ordem possibilita a realização de uma análise à encurvadura de estruturas de nós móveis como se fossem de nós fixos, com o consequente ganho económico inerente. Esta permissão advém do cálculo de 2ª ordem ser um cálculo que permite estudar com muito maior fiabilidade e segurança o comportamento da estrutura. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Fundações: Sapatas e Vigas de Equilíbrio Apresentam-se as principais caixas de diálogo com opções de dimensionamento e comprovação das fundações constituídas por sapatas simples, conjuntas e vigas de equilíbrio. O primeiro parâmetro a definir é o coeficiente de segurança que pretendemos utilizar para o cálculo das sapatas (valores comuns serão 1,5 e 1,6). Seguidamente definem-se os diâmetros mínimos e máximos dos varões a colocar nas armaduras das sapatas (aconselha-se um mínimo de 12mm devido a possíveis problemas de corrosão que podem existir, mesmo com recobrimentos de 50mm e betão de regularização de 100mm). Define-se igualmente o módulo pelo qual se guiará os espaçamentos entre varões (com módulo de 5cm teremos espaçamentos possíveis de 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, etc. – com módulo de 2cm teremos espaçamentos possíveis de 5cm, 7cm, 9cm, 11cm, 13cm, 15cm, etc.). Tricalc permite realizar comprovações adicionais para as sapatas. As comprovações de deslizamento e derrubamento das sapatas poderão ser activadas e definidos valores de majoração dos efeitos desfavoráveis sobre as sapatas e minoração dos efeitos favoráveis. Para sapatas devidamente travadas com vigas de equilíbrio nas principais direcções não será, em princípio, necessário proceder a estas comprovações adicionais. A tensão admissível do terreno é um dado da maior importância, pois vai influir de forma directa nas dimensões das sapatas.

A definição da altura da sapata pode ser realizada através de um valor fixo. Caso não se imponha um valor fixo para a altura da sapata, esta será calculada de acordo com o módulo definido (módulos pequenos implicam menor uniformização das dimensões das sapatas, neste caso da altura). A forma das sapatas pode ser definida como quadrada (normalmente sapatas centradas), com relações de lados fixa (por exemplo 3:2) ou proporcionalmente aos momentos actuantes. A largura mínima e máxima das sapatas pode igualmente ser definida pelo projectista. Mais uma vez se recorda que a utilização de módulo pequeno implica uma menor uniformização dos tamanhos das sapatas. A comprovação de esperas do pilar é uma opção fundamental e que deve estar sempre activada. A activação desta opção vai obrigar o programa a ter em consideração, na definição da altura das sapatas, a altura necessária para amarrar as armaduras de esperas para os pilares (armaduras que saem da sapata e vão ser emendadas com as


armaduras dos pilares fabricados em estaleiro – ver pormenor construtivo na pasta DXF fornecida com o programa). No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Lajes Unidireccionais: Vigotas, Chapa Perfilada, Alveolares, In-situ, etc. As opções de dimensionamento e comprovação de lajes aligeiradas englobam as opções de lajes do tipo aligeirado com vigota pré-esforçada + abobadilha, vigota in-situ + abobadilha, pré-laje da Maxit, lajes de cofragem perfilada, lajes de painéis alveolares, lajes de vigota de aço + abobadilhas, etc. Nas caixas seguintes podemos visualizar as opções mais importantes e as opções mais comuns seleccionadas. De salientar a possibilidade de considerar as lajes de cofragem perfilada com a chapa como elemento resistente ou não e de se poderem uniformizar os panos de laje de um piso (plano) completo. O cálculo de esforços e flechas pode ser realizado pelo método isostático (vigotas simplesmente apoiadas, similar ao cálculo manual) ou com diferentes graus de encastramento (elástico, plástico e plástico com redistribuição limitada).

Existem ainda opções para definição de materiais, verificação de flecha e preferência de selecção da chapa de cofragem perfilada para uma espessura superior de forma a diminuir o número de prumos em obra. A laje aligeirada aparecerá com os eixos das vigotas, nervuras, etc. representadas a traço contínuo nos desenhos 2D sempre que comprovem e a tracejado sempre que não comprovem. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de

dimensionamento ou comprovação dos elementos.

Lajes Fungiformes Aligeiradas As armaduras das lajes têm muitos aspectos em comum, como a existência de opções semelhantes para as armaduras de base, de reforço, de ábaco e de punçoamento além


das opções ‘Vários’ e ‘Ampliação’ (a caixa de diálogo ‘Ampliação’ perdeu importância com a implementação do cálculo de 2ª ordem pelo que não será de considerar).

As armaduras de base assentam na definição de uma armadura fixa para cada uma das direcções e para cada uma das faces da laje. Essa armadura poderá ser definida através de uma percentagem do momento máximo existente na laje (de difícil avaliação) ou através da definição de um diâmetro de varão e de um espaçamento (por exemplo varão de 12mm afastados de 15cm em cada uma das direcções e em cada uma das faces). No caso das lajes fungiformes aligeiradas existe a particularidade de a armadura inferior se centrar nas nervuras, pelo que se terá de definir directamente a armadura a colocar (número e diâmetro). A armadura de reforço será colocada nas nervuras da grelha que modela a laje, nos locais estritamente necessários, podendo posteriormente ser uniformizada (distribuída) com as funções do programa (distribuir por zona e pela concentração máxima ou média de armadura existente em cada nervura). No cálculo da armadura de punçoamento deverá sempre ter activada a opção de consideração da excentricidade do punçoamento devido aos momentos no nó do pilar. De salientar que o perímetro crítico com a opção do REBAP como regulamento de dimensionamento implica o cálculo do perímetro crítico a 0,5xd do pilar e com a opção do EC2 implica o cálculo do perímetro crítico a 2,0xd do pilar, situações muito distintas. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Lajes Maciças As armaduras de base assentam na definição de uma armadura fixa para cada uma das direcções e para cada uma das faces da laje. Essa armadura poderá ser definida através de uma percentagem do momento máximo existente na laje (de difícil avaliação) ou através da definição de um diâmetro de varão e de um espaçamento (por exemplo varão de 12mm afastados de 15cm em cada uma das direcções e em cada uma das faces). A armadura de reforço será colocada nas nervuras da grelha que modela a laje, nos locais estritamente necessários, podendo posteriormente ser uniformizada (distribuída) com as funções do programa (distribuir por zona e pela concentração máxima ou média de armadura existente em cada nervura). No cálculo da armadura de punçoamento deverá sempre ter activada a opção de consideração da excentricidade do punçoamento devido aos momentos no nó do pilar. De salientar que o perímetro crítico com a opção do REBAP como regulamento de dimensionamento implica o cálculo do perímetro crítico a 0,5xd do pilar e com a opção do EC2 implica o cálculo do perímetro crítico a 2,0xd do pilar, situações muito distintas. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Lajes de Fundação As armaduras de base assentam na definição de uma armadura fixa para cada uma das direcções e para cada uma das faces da laje. Essa armadura poderá ser definida através de uma percentagem do momento máximo existente na laje (de difícil avaliação) ou através da definição de um diâmetro de varão e de um espaçamento (por exemplo varão de 12mm afastados de 15cm em cada uma das direcções e em cada uma das faces). A armadura de reforço será colocada nas nervuras da grelha que modela a laje, nos locais estritamente necessários, podendo posteriormente ser uniformizada (distribuída) com as funções do programa (distribuir por zona e pela concentração máxima ou média de armadura existente em cada nervura). No cálculo da armadura de punçoamento deverá sempre ter activada a opção de consideração da excentricidade do punçoamento devido aos momentos no nó do pilar. De salientar que o perímetro crítico com a opção do REBAP como regulamento de dimensionamento implica o cálculo do perímetro crítico a 0,5xd do pilar e com a opção do EC2 implica o cálculo do perímetro crítico a 2,0xd do pilar, situações muito distintas. De salientar que no cálculo das armaduras das lajes de fundação se tem em consideração, na verificação ao punçoamento, a existência de aberturas ou contornos exteriores de lajes a uma distância de 5xd, o que para lajes com espessuras elevadas poderá ser demasiado exigente.

No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Escadas e Rampas

As opções de dimensionamento das escadas têm muitos aspectos similares às opções de lajes já vistas anteriormente, pelo que aproveitamos para, além de apresentar as imagens com as opções mais comuns, referir que a maior dificuldade no dimensionamento da estrutura advém das acções horizontais dos pisos e patamares (elementos de elevada massa) sobre a escada. Uma escada que facilmente verifica quando calculada de forma isolada poderá ter muitas dificuldades em

comprovar quando incorporada em estruturas com acções horizontais significativas. Muitas vezes a solução passa por criar elementos de grande rigidez perto da zona de escadas, que absorverão uma grande parte das acções horizontais e que poderão estabilizar essa zona no que diz respeito aos efeitos de torção. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Muros de Cave e Contenção

Sempre que possível, é preferível recorrer à modelação dos muros com elementos finitos através do elemento ‘parede resistente’ do Tricalc. Esta preferência deriva do facto da discretização por elementos finitos permitir ao projectista ter mais versatilidade na definição da geometria do muro, na aplicação de acções e na análise de resultados. Por exemplo a introdução de aberturas, lados inclinados, a aplicação de acções em qualquer parte do muro e a possibilidade de visualizar o andamento dos deslocamentos e tensões ao longo de toda a parede são alguns dos motivos que levam a sugerir, sempre que possível, a utilização das paredes resistentes em vez dos muros de cave. Ao nível do dimensionamento o muro de cave é modelado através da rigidez das barras que existem no seu plano, sendo no mínimo exigíveis barras no lado esquerdo, direito e superior. Para as barras verticais que estejam no plano do muro o programa aumenta a sua secção a 30º desde o topo do muro até à base do muro, conferindo-lhe assim uma rigidez ligeiramente maior. Como se depreende do processo de modelação do muro de cave, é importante que as barras existentes no plano do muro tenham uma rigidez similar a da totalidade do muro pelo que é comum recorrer-se a barras verticais espaçadas de 3m a 4m, com secções alongadas (25x50 por exemplo) e viga de grande altura (100cm por exemplo). Nas opções de dimensionamento importa chamar a atenção para os campos ‘Sobrecarga’, ‘Cota da Rasante’ e ‘Ângulo do terreno’. O campo ‘Sobrecarga’ permite definir uma acção em kN/m2 devido à existência de uma carga especial (por exemplo uma estrada poderia introduzir-se como uma acção vertical de 10kN/m2), o campo ‘Cota da Rasante’ permite definir até que cota existe terreno e o campo ‘Ângulo do Terreno’ permite definir o ângulo do terreno com a horizontal à cota da rasante. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.


Paredes Resistentes

As opções de dimensionamento das paredes resistentes têm algumas similaridades com as opções de dimensionamento de lajes por+em existem alguns aspectos que são totalmente diferentes e que passamos a explicar. A análise das paredes resistentes é realizada em tensão plana e flexão de placa com elementos finitos de 4 nodos. A armadura é calculada como sendo duas malhas de armadura de base (uma em cada face da parede) não sendo colocada armadura de reforço. Existe a possibilidade de colocar estribos consoante seja necessário, sempre ou nunca. Nas opções de comprovação da parede existe a possibilidade de indicar que área da parede pretendemos comprovar sendo habitual indicar valores entre 85% a 95%. Este opção está relacionada com o facto de na ligação entre elementos lineares e os elementos laminares (parede de elementos finitos), surgirem normalmente ‘picos’ de tensões muito superiores às tensões existentes na quase totalidade da área da parede. Ao indicarmos que pretendemos calcular armadura suficiente para validar 90% da área da parede, estaremos a desprezar os 10% de área da parede que têm tensões mais altas (normalmente os tais ‘picos de tensões nas ligações dos elementos laminares com os elementos lineares). A zona excluída (que pode ser localizada através do gráfico de erros da parede) deve ser objecto de armadura de reforço.


Ter em atenção que, devido ao tipo de elemento finito utilizado, o projectista deve ter sempre o cuidado de na ligação de barras a paredes resistentes segundo o plano destas, dever-se prolongar a barra ao longo da parede (mais explicações no Manual de Instruções no capítulo referente às paredes resistentes e ao tipo de elemento finito utilizado). No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.

Paredes de Contenção (moldadas, berlim, estaca-prancha)

Apresentam-se aqui as opções mais comuns para o dimensionamento\comprovação das paredes de contenção. De salientar que neste módulo é importante definir correctamente as diferentes etapas de escavação e construção das paredes de contenção pois os gráficos de deslocamentos e esforços serão calculados em função da ordem de execução de cada um dos passos de escavação, ancoragem, travamento e construção


da parede de contenção. No ‘Manual de Instruções’ encontra-se toda a informação teórica relevante para a percepção do significado de cada um dos parâmetros utilizados nas opções de dimensionamento ou comprovação dos elementos.

Cálculo ao Fogo A configuração das opções e recintos de comprovação ao fogo e de dimensionamento do isolamento ao fogo para os vários elementos da estrutura realiza-se em ‘Calculo\Opções de fogo’. Aqui existe a possibilidade, através da função ‘Gerais…’, de definir as opções de comprovação ao fogo e de dimensionamento do isolamento pretendido. Existe ainda a possibilidade, através da função ‘Recintos’ de definir zonas na estrutura para a atribuição de condições particulares de comprovação ao fogo (por exemplo pode-se definir um recinto para as garagens de um edifício terem opções de comprovação ao fogo diferentes do restante edifício). Abaixo apresentam-se imagens comentadas com a forma de configurar correctamente as opções de comprovação ao fogo.

Para estruturas de aço existe igualmente a possibilidade de definir opções particulares por tipo de elemento, como por exemplo para as vigas de aço, conforme exemplificado na imagem adjunta. A introdução da base de dados dos isolamentos a utilizar realiza-se através da função ‘Secções e Dados\Isolantes contra fogo…’ onde se tem acesso a uma tabela onde podemos indicar um texto identificativo do isolante, as suas características isolantes, forma de aplicação, espessuras permitidas e elementos aos quais se aplica.



16. Resultados e Gráficos A obtenção de informação relativa à estrutura modelada é realizada no menu ‘Resultados’. A informação pode ser meramente descritiva das opções e método de cálculo, numérica com os resultados da análise e gráfica com informação de gráficos de esforços, deformadas e isovalores:

as listagens encontram-se agrupadas nas funções ‘Resultados\Listagens’, e ‘Resultados\Relatórios’.

os gráficos obtêm-se em ‘Resultados\Gráficos’ a pormenorização de armaduras dos elementos em ‘Resultados\Armaduras’ os desenhos das plantas dos pisos em ‘Resultados\Desenhos’.

Existe ainda uma função que possibilita a preparação de folhas finais de projecto, com margens, marcas de dobragem, esquadria, margem de encadernação, legendas e todas as pormenorizações de armaduras, desenhos, vistas renderizadas da estrutura e pormenores construtivos. Estas folhas podem ser impressas directamente desde o Tricalc ou exportadas em formato DXF\DWG para serem retocadas em programas de CAD. A referida função encontra-se em ‘Resultados\Composição de Folhas\Automática’. Listagens A sua principal função é a apresentação de resultados detalhados relativos ao cálculo efectuado pelo programa. É possível obter as listagens no formato resumido ou completo (normalmente o formato resumido só apresenta valores para a envolvente e o formato completo apresenta valores por tipo de acção e para a envolvente). As listagens podem ser configuradas para listar a informação no número de secções por barra ou nervura que se pretenda. Numa primeira análise a informação gráfica permite-nos uma excelente pré-visualização do comportamento da estrutura, sendo as listagens mais utilizadas para detalhar em pormenor valores para cálculos efectuados.


Principais Listagens

Resumo Descrição Localização Dados de Cálculo

Apresenta todas as opções definidas pelo utilizador para o cálculo realizado bem como as acções introduzidas.

‘Resultados\Listagens\Dados de Cálculo’

Memória Descritiva

Explicação teórica de todo o cálculo efectuado pelo Tricalc (para todos os módulos). É uma memória de cálculo generalista pelo que se aconselha a utilização dos textos referentes só aos módulos utilizados.

‘Resultados\Listagens\Memória de Cálculo’

Deslocamentos A possibilidade de obter os valores dos deslocamentos nos nós por tipo de acção e para a envolvente.

‘Resultados\Listagens\Esforços\Deslocamentos’

Esforços em Nós A possibilidade de obter os valores dos esforços nos nós e secções das barras por tipo de acção e para a envolvente. Existem dois formatos de apresentação diferentes.

‘Resultados\Listagens\Esforços\Esforços em Nós 1’ ou ‘Esforços em Nós 2’ ou ‘Esforços por Secções’

Reacções As reacções nos apoios, sem majoração e com a informação listada em função dos eixos gerais.

‘Resultados\Listagens\Esforços\Reacções’

Armaduras + Esforços Pilares

São listagens mais adequadas à apresentação de dados em Câmaras. Incluem informação para cada pilar dos esforços em flexão composta desviada para cada troço, comprimentos de encurvadura, excentricidades consideradas e a armadura resultante.

‘Resultados\Listagens\Armadura de barras\Armaduras + Esforços Pilares’

Armaduras + Esforços Vigas

São listagens mais adequadas à apresentação de dados em Câmaras. Incluem informação para cada viga dos esforços em flexão para cada troço e a armadura resultante.

‘Resultados\Listagens\Armadura de barras\Armaduras + Esforços Vigas’

Medições São listagens que permitem obter uma estimativa de custo da estrutura pois englobam as medições dos elementos modelados associadas aos respectivos preços.

‘Resultados\Medições’

Gráficos É a forma mais intuitiva, abrangente e completa de análise dos resultados da estrutura. Os gráficos de deslocamentos, com a deformada da estrutura representada por hipótese de acção, com cores identificativos do valor do deslocamento, com identificação automática dos limites superiores e inferiores dos deslocamentos existentes em qualquer parte da estrutura, numa vista em planta, perspectiva ou pórtico, de toda ou parte da estrutura, é uma ferramenta fundamental para analisar facilmente e com rigor o comportamento da estrutura. Da mesma forma, os gráficos de esforços com numeração associada, visualizados em pórtico ou perspectiva, para a totalidade ou parte da estrutura, são uma ferramenta fundamental para o projectista.


Finalmente, os gráficos de isovalores, apresentam-se como a ferramenta ideal para visualizar os deslocamentos, esforços e tensões em elementos laminares (lajes de grelha, paredes resistentes e placas de ancoragem). Também aqui é possível pedir os gráficos por tipo de acção ou para a envolvente, de parte ou da totalidade da estrutura. Principais Gráficos

Resumo Descrição Localização Centros de Massa e Rigidez

Representa de forma gráfica e numérica o Centro de Massa e o Centro de Rigidez de cada piso. É uma informação vital para permitir ao projectista aproximar o mais possível o centro de massa do centro de rigidez através da manipulação da rigidez dos pilares e paredes de cada piso.

‘Resultados\Gráficos\Centros de Massa e Rigidez’

Animação Sísmica Permite visualizar um vídeo com os cinco primeiros modos de vibração calculados para o sismo.

‘Resultados\Gráficos\Sismo\Criar Animação’

Deslocamentos É um gráfico fundamental pois permite-nos ter uma ideia muito boa do comportamento da estrutura. Pode ser pedido por hipótese de acção, para a envolvente, para parte da estrutura ou para a sua totalidade. É representado com um código de cores que permite ter uma ideia muito aproximada da grandeza dos deslocamentos representados.

‘Resultados\Gráficos\Deslocamentos’

Esforços Os gráficos de MZp e FXp em vistas de pórtico são extremamente úteis para verificar o correcto comportamento da estrutura modelada. Todos os gráficos têm associada informação numérica e podem ser obtidos por hipótese de acção ou envolvente, para parte ou totalidade da estrutura. Os gráficos de esforços axiais são apresentados com cor vermelha para compressão e azuis para tracção.

‘Resultados\Gráficos\M.Flectores’ e ‘Resultados\Gráficos\E. Axiais’

Tensões Aço e Madeira

Para as barras de aço é possível solicitar a representação de um gráfico de cores ilustrativo do grau de aproveitamento ao longo da barra.

‘Resultados\Gráficos\Tensões Aço’ e ‘Resultados\Gráficos\Tensões Madeira’

Isovalores São a representação gráfica por excelência para a visualização de gráficos de deslocamentos, esforços e tensões em superfícies laminares. Os gráficos de isovalores podem ser obtidos por hipótese de acção ou envolvente, para parte ou totalidade da estrutura. Uma das visualizações obrigatórias é o gráfico de isovalores para os deslocamentos em Y para o valor mínimo nos ELU nas lajes de cada piso (saber imediatamente qual o deslocamento máximo em cada laje e a deformada do piso).

‘Resultados\Gráficos\Isovalores…’


17. Armaduras de Elementos e Desenhos de Planos

A apresentação da pormenorização das armaduras calculadas pelo programa distribui-se por dois grandes grupos de funções: as armaduras de elementos estruturais (pórticos, muros, sapatas, lintéis, etc.) e os desenhos de planos (plantas de pisos, de fundação, planos de coberturas, escadas, etc.) O acesso à pormenorização das armaduras dos elementos da estrutura obtém-se através da função ‘Resultados\Armaduras’ e o acesso aos desenhos dos planos de lajes e paredes obtém-se através da função ‘Resultados\Desenhos’. Todas as pormenorizações de armaduras ou desenhos podem ser impressos directamente a partir do Tricalc para qualquer impressora ou plotter instalada no

Windows ou podem ser exportados para o formato DXF ou DWG para posterior edição em programas de CAD. É ainda possível, como veremos mais adiante, compor todos os desenhos em folhas finais com legendas, marcas de dobragem, margens de encadernação e esquadria. A selecção do periférico de saída é realizada em ‘Resultados\Armaduras\Opções’ e em ‘Resultados\Desenhos\Opções’. Um dos importantes factores para a correcta visualização dos desenhos é a correcta definição da altura e aspectos dos textos. A altura é definida em escala real e em cm (ou seja um texto com 30cm de altura num pórtico com vigas de 25cm sairá fora do contorno da mesma) e o aspecto é a relação entre a altura e a largura dos caracteres (por exemplo a escolha de um texto com aspecto 0,30 é mais estreito que um texto com aspecto 0,6). Valores de altura entre 5cm e 15cm com aspecto entre 0,3 e 0,4 são comuns. A visualização de qualquer pormenorização de armaduras ou desenho pode ser configurada através do botão direito do rato, quando se está a visualizar a armadura ou desenho. Pode-se ainda recorrer a funções para distribuição de armadura de reforço (calculada por nervura da laje) por zonas. Na imagem seguinte apresenta-se um esquema onde se mostra como distribuir as armaduras.




18. Composição de Folhas A função ‘Resultados\Composição folhas\Automática’ permite distribuir de forma automática e célere toda a informação de armaduras em folhas de papel com as dimensões pretendidas e com legendas programáveis, esquadrias, marcas de dobragem e margens de encadernação. Quando se solicita a função ‘Resultados\Composição folhas\Automática’ surge-nos no ecrã informação sobre todas as armaduras e desenhos passíveis de serem incluídos na composição bem como as opções de configuração das armaduras, desenhos e folha de composição.

O primeiro passo passa por seleccionar no botão ‘Opções de Desenho\Composição\Papel’ o tamanho das folhas que queremos gerar, sendo possível optar pelos formatos standard (A0, A1, A2, etc.) ou por folhas com dimensões indicadas pelo projectista. Ainda no botão ‘Opções de Desenho’ é possível definir todos os parâmetros relacionados com a composição que pretendemos realizar. Seguidamente apresentamos uma pequena tabela com os passos fundamentais para a realização de uma composição

de folhas.


Composição Automática de Desenhos

Passo Função Descrição

01 Função ‘Resultados\Composição Folhas\Automática’

Entrar na função de composição de desenhos em folhas

02 Botão ‘Opções de desenhos\Composição\Papel’

Permite escolher o tipo de folha sobre a qual vamos realizar a composição dos desenhos.

03 Botão ‘Opções de desenhos\Composição\Legendas e Esquadrias’

Permite escolher um tipo de legenda para as folhas de composição. Normalmente opta-se por uma legenda da norma portuguesa (nome começa por PT).

04 Botão ‘Opções de desenhos\Composição\Armaduras’

Definir as preferências de representação pretendidas para as armaduras, incluindo a escala das mesmas (não poderá estar em ‘Autocentrado’).

05

Botão ‘Opções de desenhos\Composição\Desenhos’

Definir as preferências de representação pretendidas para os desenhos dos planos (lajes, paredes, planta de fundações, etc.), incluindo a escala das mesmas (não poderá estar em ‘Autocentrado’).

06

Restantes botões da caixa ‘Resultados\Composição Folhas\Automática\Opções de desenhos’

Definir todas as opções de visualização e representação pretendidas. Estas opções ficarão guardadas em memória para as composições futuras, no mesmo ou noutro projecto.

07

Caixa ‘Resultados\Composição Folhas\Automática’

Definir as armaduras e desenhos (planos) a incluir nas folhas que se vão gerar, bem como o seu método de agrupamento e colocação (por pórticos, por cotas, armaduras de direcções diferentes em folhas diferentes, cotas diferentes em folhas independentes, etc.).

08 Botão ‘Resultados\Composição Folhas\Automática\Compor’

Realiza a operação de composição das folhas.

09

Função ‘Resultados\Composição Folhas\Ver Composição…’

Permite visualizar as folhas criadas, seleccionando-se o nome da folha e clicando no botão ‘Folhas’. Se o periférico escolhido previamente for DXF\DWG realizar-se-á a exportação para esse mesmo formato.

Após conclusão das folhas com as composições pretendidas é possível visualizá-las no ecrã e, com o botão direito do rato, seleccionar funções de movimentação de desenhos dentro da própria folha ou entre folhas diferentes, alteração da escala dos desenhos, alteração do conteúdo da legenda da folha, alteração das opções de representação de cada desenho de forma individual e até importação de desenhos externos em formato DXF\DWG\JPEG entre outros (por exemplo importar os DXF de pormenores construtivos fornecidos com o programa, imagens de renderização de parte ou da totalidade da estrutura ou qualquer outro desenho). Na imagem seguinte apresentam-se 4 folhas em simultâneo no ecrã com visualização das operações passíveis de serem realizadas e com um exemplo da caixa de programação dos campos da legenda automática.




19. Peritagem e Edição de Armaduras A transparência de cálculo é um aspecto fundamental num programa de cálculo de estruturas sendo importante para o projectista aceder a gráficos e listagens que lhe permitam compreender com simplicidade e rapidez o comportamento do modelo estrutural calculado. Vimos, num capítulo anterior, como Tricalc permite uma inegulável combinação de um conjunto de gráficos, listagens e perspectivas do modelo estrutural que permitem ao projectista uma capacidade de análise e interpretação dos resultados ímpar. No entanto, para o dimensionamento e comprovação dos restantes elementos da estrutura é também importante perceber a forma como o programa trabalhou para assim podermos ser criteriosos na análise que realizamos. Tricalc dispõe de um conjunto de listagens de peritagem de resultados que poderão ser consultados no Manual de Instruções do programa. Neste Manual de Iniciação abordaremos apenas as funções de peritagem de armaduras de vigas, pilares e diagonais de betão armado, as funções de comprovação de perfis de aço e a possibilidade de edição das armaduras de pórticos e lajes de betão armado, que são as situações mais comuns.





20. Exercício Final: Modelação de uma Estrutura 3D

Estrutura tridimensional a modelar

Malha Tridimensional: X (cm): 500 500 500 500 500 (5 vãos) Z (cm): 500 500 500 500 (4 vãos) Cotas dos pisos: Piso -01: -300cm Sapatas isoladas, maciços e estacas, laje fundação e muros de cave Piso +00: 000cm Laje maciça vigada Piso +01: +300cm Laje maciça fungiforme Piso +02: +600cm Laje fungiforme aligeirada Piso +03: +900cm Laje aligeirada de vigotas Piso +04: +1200cm Laje aligeirada de vigotas Topo Caixa Elevador +1350cm Laje maciça Outros: Varandas 120cm de vão Abertura semi-circular 250cm de raio Abertura caixa elevador 500cm x 250cm Pilares de madeira e metálicos com 200cm de altura



Ver vídeos explicativo em: www.youtube.com

Sequência de Trabalho Geometria

a. Malha da Planta b. Apoios, Sapatas, Vigas de Equilibrio, Maciços, Estacas e Muros de Cave c. Paredes Resistentes d. Laje de Fundação e. Laje Maciça Vigada – Piso 0 f. Laje Fungiforme Maciça – Piso 1 g. Laje Fungiforme Aligeirada – Piso 2 h. Lajes Aligeiradas de Vigotas Pré-esforçadas – Piso 3, Piso 4 e Cobertura i. Estrutura Metálica e Estrutura de Madeira j. Definição de Conjuntos k. Verificação de Geometria l. Correcções de Erros

Secções

a. Pré-dimensionamento Automático b. Pré-dimensionamento Manual

Acções

a. Opções de Combinações de Acções b. Introdução de Acções Sísmicas c. Introdução da Acção do Vento

Cálculo

a. Materiais b. Opções de Cálculo de Esforços (inclui impulsos) c. Cálculo de Esforços (simples ou recursivo) d. Opções gerais e opções particulares de Dimensionamento e. Opções mais comuns no Dimensionamento f. Erros de Dimensionamento

Resultados

a. Resultados Analíticos e Gráficos b. Pormenorização Armaduras de Elementos e Planos c. Composição final das Folhas d. Relatório Dados de Cálculo e Memória Descritiva e. Relatório de Medição f. Ligação com o programa Gest

FIM

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Manual de Inicia‡Æo R pida - Programa Tricalc