Software Educacional Livre para Análise Não-Linear e ... · Software Educacional Livre para Análise Não-Linear e Dimensionamento de Pórtico Plano em Estruturas Metálicas Autor

Software Educacional Livre para Análise

Não-Linear e Dimensionamento de Pórtico Plano em Estruturas Metálicas

Autor : Paulo Cavalcante Ormonde

Orientador: Alex Sander Clemente de Souza

São Paulo, 14 de agosto de 2012

Introdução Objetivos e histórico do programa

Softwares educacionais na engenharia civil

Desenvolvimento do programa

Considerações finais

Sumário

Introdução

Constante avanço tecnológico de computadores e softwares de projeto

Realidade nos escritórios de engenharia

Como é possível no ensino?

Teoria + Uso de softwares para fins educacionais + Desenvolvimento e pesquisa

Frequente atualização das Normas

Objetivos e histórico do programa

www.ormond.com.br

Trame 3.0

Trame 4.0

Ferramenta computacional de software livre para fins educacionais e profissionais que automatize de forma integrada a análise e o dimensionamento de pórticos planos em estruturas metálicas.

Ensino e pesquisa Desenvolvimento continuado Disponível e documentado

http://www.ormond.com.br/

Fonte: Autor - 09/05/2012.

O TRAME é um software proprietário, criado por Ormond (2004), utilizado na análise de treliças planas para projeto de treliças pré-fabricadas de madeira.


Trame 3.0


Importar arquivos DXF e definir graficamente o esquema estático e os carregamentos

Definir propriedades mecânicas dos materiais e seção das barras

Processar a análise estática linear

Representar graficamente esforços deslocamentos e deformações

Características Principais do Trame 3.0

Software Educacional Livre Quatro liberdades fundamentais com base no estudo de Falcão et al (2005) que definem um software livre são:

1. Executar o programa para qualquer propósito

2. Estudar e adaptar

3. Redistribuir cópias

4. Aperfeiçoar e distribuir aperfeiçoamentos


Trame 3.0: Software gratuito Trame 4.0: Software Livre

Fonte: Autor - 09/05/2012


Interface gráfica e interativa Pós e pré-processamento integrados

Classificação da estrutura quanto à deslocabilidade segundo o método simplificado (B1 e B2) da NBR 8800:2008

Análise não-linear geométrica (processo P-∆)

Dimensionamento de perfis laminados segundo critérios da NBR 8800:2008

Características Principais do Trame 4.0


Softwares Educacionais (Vieira, 2007)

Não descartar ou restringir a intervenção do professor Permitir ao aluno propor e testar hipóteses Integração de disciplinas Boa qualidade, clareza e integração com outros programas Qualidade de documentação (professor/aluno)


Softwares Educacionais (Azevedo, 2000)

Cursos não podem se limitar a mero treino de usuários de programas nem a uma abordagem totalmente teórica Dividir alunos com interesse na programação, utilizando softwares de código-fonte aberto.


Softwares Educacionais (Veríssimo e Paes, 2000)

Softwares isolados também permitem a análise do encadeamento das etapas de projeto. Os alunos apresentam maior interesse, motivação e uma visão mais crítica do uso de ferramentas computacionais e da importância do engenheiro.

Softwares Educacionais (Martha, 2010)

A simulação computacional do comportamento de estruturas permitiu uma nova abordagem no ensino na análise de estruturas.



Softwares Educacionais (Chamberlain Praiva e kripka , 2011)

Alertam para o uso inadequado de softwares e os cuidados necessários para avaliação de ferramentas computacionais educacionais.


Softwares Educacionais (Gama; Scheer; santos , 2008)

Trabalham com o conceito de objetos educacionais (APPLETS) e repositórios destes objetos na internet. O uso de softwares de baixa qualidade pode comprometer a aprendizagem. O desenvolvimento destes softwares ou objetos educacionais é um trabalho de pessoas de livre pensamento.

Softwares educacionais para análise de estruturas

Tela do software Ftool - web.tecgraf.puc-rio.br/ftool/



Tela do software Anest - www.ecv.ufsc.br/~ecv1hlr/ANEST



Tela do software VisualBarras - www.etools.upf.br



Tela do software Insane - www.insane.dees.ufmg.br/insane



Tela do software AutoMetal - www.fec.unicamp.br/~autmetal/



Tela do software e-Cross - web.tecgraf.puc-rio.br/etools/cross



Tela do software AcadFrame - www.set.eesc.usp.br/acadframe



Tela do software Mastan2 -www.mastan2.com



Software

Classificação da

estrutura em

termos de

deslocabilidade

Análise de

2ª ordem

Código-fonte

disponível

Recursos de entrada

gráfica da geometria

(comandos de

desenho e edição de

barras)

Dimensiona-mento

de barras

Documen-

tação

Ano da última

atualização do

programa

e-cross Não Não Não sim Não Sim 2000

AutoMetal 4.1 Não Não Não Não Sim Sim 2003

e-Frame Não Não Não sim Não Não 2005

e-Truss Não Não Não sim Não Não

Trame 3.0 Não Não Não Não Não Sim 2005

Anest 4.4 Não Não Não Não Não Sim 2006

Insane 1.1 Não Não Não Sim Não Sim 2006

AcadFrame

Beta Não Sim Não Sim Não Sim 2006

Ftool Não Não Não Sim Não Sim 2008

Visual Barras

1.6 Não Não Não Não Não Sim 2008

Mastan2 3.3.1 Não Sim Não Não Não Sim 2010

Tabela 1 - Relação dos softwares para fins educacionais


Etapa Porcentagem concluída

Módulo de pré-processamento 80%

Módulo de processamento 50%

Módulo pós-processamento 50%

Avaliação dos resultados 30%

Estratégias de divulgação, documentação e

manutenção. 20%

Conclusão das etapas de desenvolvimento


Trame 4.0 – Linguagem de desenvolvimento

Object-Pascal Disponível para windows e Linux

www.lazarus.freepascal.org

Trame 4.0 – Linguagem de desenvolvimento

Módulo de análise na plataforma Linux Ubuntu


Figura 3 – Interface gráfica do software Trame 4.0

Fonte: Autor - 09/05/2012


Comandos de desenho e edição de barras (CAD);

Comandos para definição de restrições de deslocamentos (apoios);

Comandos para definição do material e seção transversal das barras;

Comando para atribuição de articulações nas extremidades das barras;

Comandos de definição de cargas e casos de carregamento;

Comando para análise da estrutura e dimensionamento;

Comandos para exibição de resultados.



Recurso de Ponto Chave

Métodos de entrada de pontos Formato de entrada

Coordenada Absolutas X , Y

(valores de x e y em relação à origem do sistema)

Coordenadas Relativas Retangulares @ X , Y

(valores de x e y em relação ao último ponto)

Coordenadas Relativas Polares @ distância < ângulo

(valores de distância e ângulo em relação ao

último ponto)

Cam

pos p

ara

descrição d

as c

am

adas

Sele

ção d

a c

am

ada a

tiva

Destravar todos as camadas

Travar todos as camadas

Desligar todas as camadas menos a ativa

Ligar todas as camadas

Ligar / Desligar Camadas Travar / Destravar Camadas


Camadas de desenho ou barras

Casos de carregamento



Gerenciadores de cargas distribuídas e concentradas

Gerenciador de combinações de carregamentos



Gerenciador de materiais


Gerenciador de perfis


Representação gráfica dos resultados


Etapas de Processamento

1 Análise elástica em Teoria de Primeira Ordem

2 Efeito P-Δ com base no Método de Carga de Gravidade

Interativa

3 Processo aproximado da NBR8800: 2008, conhecido como

Método da Amplificação de Esforços (B1 e B2)

4 Cálculo coeficiente Gama-z (γz)

5 Dimensionamento de perfis metálicos segundo a NBR 8800:

2008


Diagrama carga-deslocamento dos tipos de análise.

αq

αH

αP αP

Δ

Parâmetro de Carga

Deslocamento lateral

1ª ordem elástica-linear

αPcr

α Pp

1ª ordem inelástica

2ª ordem elástica

(Carga limite plástica)

(Carga elástica crítica)

2ª ordem inelástica

Comportamento real

α Pu

α Pe


Cargas de gravidade aplicadas sobre a estrutura deformada.

Fonte: (Smith e Gaiotti, 1988).


Classificação das estruturas metálicas de pórticos planos, quanto a deslocabilidade, baseada no Método da amplificação de esforços (B1 e B2) da NBR8800:2008 e determinação de esforços solicitantes

Pequena B2 ≤ 1,1

Deslocabilidade Média 1,1 < B2 ≤ 1,4

Grande B2 > 1,4

Análise não-linear geométrica e a física aproximadas (80% de EI e EA) Análise P-δ dispensa B1.

Análise de 2ª de ordem rigorosa (física e geométrica)

Análise de 1ª de ordem com limitações de resistência

ltntSd

ltntSd

NBNN

MBMBM

2

21


Classificação das estruturas metálicas de pórticos planos, quanto a deslocabilidade, baseada no coeficiente Gama-Z da NBR6118:2003 e determinação de esforços solicitantes

Indeslocavel γz ≤ 1,1

Classificação Deslocavel 1,1 < γz ≤ 1,3

Deslocavel γz > 1,3

Análise não-linear geométrica e a física aproximada

Análise de 2ª de ordem rigorosa (física e geométrica)

Análise de 1ª de ordem

0,95γz Majorar ações por


Comparar com os resultados obtidos nos softwares educacionais gratuitos AcadFrame, Ftool e MASTAN2.

Lista de modelos com base nas referências bibliográficas com estreita relação com recursos implementados no software.

Validação dos resultados


Estratégias de divulgação, documentação e manutenção do programa

• Criação de um site ou blog específico para o programa e de um fórum virtual para informações sobre atualizações, projetos em desenvolvimento, colaboração entre usuários, dúvidas, reportagem de falhas, etc; • Referenciar e inserir o programa em repositórios de objetos educacionais, bancos de softwares e páginas relacionados ao tema.


Estratégias de divulgação, documentação e manutenção do programa

• Manuais de uso; • Manual técnico das bases teóricas de análise e dimensionamento empregadas pelo programa; • Tutoriais em texto e vídeo publicados na internet com exemplos resolvidos passo a passo.

Considerações finais

Página do programa Trame 4.0 na internet

Fonte: http://trame4.blogspot.com.br/ - 09/05/2012

http://trame4.blogspot.com.br/

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