Edição Nº. 26 - Janeiro/08

Começamos o ano com grandes novidades para a versão 14. Esta versão incluirá o Pórtico Não-linear Físico e Geométrico, que é um modelo estrutural que reúne diversas características inovadoras. Teremos também a análise dinâmica com time-history e a primeira versão do sistema de estruturas pré-moldadas. Além disso, os usuários TQS serão os primeiros no Brasil a poder contar com uma interface com o Revit Structure®.

TQS-PREO - Pré-Moldados

A primeira versão do TQS-PREO, sistema específico para elaboração de projetos de estruturas pré-moldadas, será disponibilizada neste primeiro semestre. Em relação ao que já foi apresentado nas edições anteriores do TQSNews (nº 24 e nº 25), foram incorporados os seguintes novos recursos:

• Definição de furos para a passagem de chumbadores em vigas. Esses chumbadores são automaticamente inseridos nos consolos a partir da definição dos furos nas vigas.
• Recorte automático de elementos de lajes alveolares em volta de pilares.
• Comando para embutimento automático de consolos retangulares em dentes Gerber.
• Definição de duto de água pluvial em pilares pré-moldados, que serão transferidos e coerentemente considerados no dimensionamento no CAD/Pilar.
• Melhoria no desenho de formas, com representação de furos, alças, pinos, dutos de água pluvial
• Comando de renumeração de consolos considerando geometria, largura de apoio, consolo duplo e geometria de pinos de engastamento de vigas.
• Programa para dimensionamento, detalhamento e desenho automático de consolos. Dimensiona, detalha e desenha considerando a envoltória de todos os consolos de mesma característica. A listagem de resultados mostra a origem das solicitações máximas. É prevista a ancoragem do tirante por barra horizontal soldada e laço horizontal. O desenho de consolos é gerado em folha A4.
• Definição de novas faixas de estribos em regiões de apoio de pilares.
• Consistência de dados com correção interativa da saída de dutos de água pluvial, alças e furos de pilares pré-moldados.
• O Editor de Esforços e Armaduras em Pilares tornou-se compatível para edição de pilares pré-moldados.
• Geração de carregamentos em pilares no formato TEP, em estruturas pré-moldadas mas com pilares moldados in-loco. O dimensionamento dos pilares moldados inloco passam a levar em conta as etapas construtivas.
• Programa que calcula quantitativos de formas de prémoldados. Mostra a quantidade de peças, volume e peso de concreto, e estimativa de volume de capa por pavimento.

Visualização 3D de ferros

• Melhorias na visualização com transparência.
• Identificação dos diferentes tipos de ferros com diferentes cores. Separada a visualização de armadura longitudinal, transversal, lateral e grampos em vigas, armaduras de furos em vigas, longitudinal e transversal em pilares, positiva e negativa em lajes. Armaduras de pilares pré-moldados e consolos também são mostrados.

Mensagem de erros dos editores gráficos

• Nova janela de erros de funcionamento assíncrono. Permite ver os erros seqüencialmente ou escolher diretamente o erro, pulando avisos que não interessam ou rever erros que já foram mostrados. Tanto o Modelador quanto outros editores gráficos passaram a ter esta janela (incluindo editor de grelhas e alvenaria estrutural).

CAD/Formas – Modelador

• Reestruturada a alteração de dados de vigas. Quando mais de um elemento é selecionado e existem trechos com dados independentes, o programa pergunta uma vez se os trechos estão incluídos na edição. Isto se refletirá nos campos em que aparecerão válidos (dados iguais) ou inválidos (em branco, dados diferentes). No final, os dados dos trechos também poderão ser alterados.

Interface com o Revit Structure®

Assinamos um importante acordo de cooperação técnica com a Autodesk para integração com o produto Autodesk Revit Structure®. Vamos descrever resumidamente o que vem a ser este produto e as implicações para os usuários TQS.

O conceito de BIM (Building information modeling, ou Modelagem de informações de edifícios) vem crescendo nos últimos tempos. Trata-se da reunião, em um único modelo digital, de informações de arquitetura, estrutura e instalações do edifício. Reunir todos os projetistas em um único modelo traz a vantagem de evitar redundância de informações e eliminar erros de transferência de dados de um para outro. No modelo único, quaisquer alterações se refletem automaticamente em todas as plantas, vistas, cortes e listas de materiais. Além disso, as informações fornecidas graficamente agregam outros dados como características físicas, custos, revisões, fornecedores, etc. Um coordenador de projeto pode visualizar o modelo com dados de todos os projetistas e verificar interferências e outros problemas.

Há cerca de 5 anos, a Autodesk adquiriu a Revit Technology Corporation, e passou a considerar este programa (Revit®), em vez do Autocad®, sua plataforma de longo prazo para aplicações de arquitetura, engenharia e construção (AEC). O Revit® é um sistema projetado desde o início dentro do conceito BIM, com objetos gráficos associados a atributos, interface de usuário simples e outros recursos. O Revit® começa aos poucos a ser utilizado em escritórios de arquitetura no Brasil. Como a maior parte dos projetos de arquitetura hoje são feitos em 2D em Autocad®, o uso do Revit® dependerá do aprendizado de uma nova cultura.

Preparamos uma interface que possibilitará:

• Lançar um modelo estrutural no Revit Structure® e importá- lo para o TQS;
• Lançar um modelo no TQS e importá-lo para o Revit Structure®;
• Introduzir alterações no modelo estrutural a partir do TQS ou Revit®, e levar essas alterações para o modelo do outro sistema.

Estamos produzindo dentro das diferentes possibilidades de cada sistema uma interface com:

• Troca de informações exclusivamente geométricas. Toda informação necessária para cálculo estrutural permanece e é lançada dentro do TQS (carregamentos e combinações, vinculações, apoios, critérios, etc).
• Modelo de transporte adaptativo simétrico. Considerase que existindo o mesmo modelo no Revit® e no TQS apenas um é alterado por vez. Ao se transportar o modelo de um sistema para outro, o sistema que importa adapta o modelo atual para ficar igual ao importado, sem perda de informação.

Assim, uma alteração estrutural realizada no Revit® pode ser trazida automaticamente para o TQS, e vice-versa. Algumas restrições quanto aos elementos transferidos poderá existir, uma vez que o TQS e o Revit® são sistemas com diferentes objetivos e filosofias. Estas restrições, resolvidas inicialmente de forma manual, deverão diminuir com o tempo.

O acordo de cooperação com a Autodesk é um reconhecimento do trabalho da TQS e seus clientes por aquela que é a maior fornecedora mundial de softwares para projeto. Os clientes TQS da versão 14 serão os primeiros no Brasil a se integrar com o mundo BIM.

Análise dinâmica (time-history)

Desde a versão 9, está disponível no sistema CAD/TQS a análise dinâmica baseada em vibrações livres. Isto é, pode-se calcular as formas modais e suas respectivas frequências naturais de pavimentos modelados por grelha e edifícios simulados por pórtico espacial. Trata-se de um recurso que permite uma boa avaliação preliminar do comportamento dinâmico da estrutura.

Na versão 14 que será lançada em breve, com a colaboração do engenheiro Sérgio Stolovas, essa análise dinâmica foi amplamente melhorada. Agora, será possível avaliar a resposta da estrutura perante a atuação de perturbações (vibrações forçadas). Isto é, poderse- á calcular deslocamentos, velocidades e acelerações ao longo do tempo (história no tempo) geradas por ações dinâmicas, como por exemplo: atividades de seres humanos, funcionamento de equipamentos mecânicos ou qualquer ação dinâmica conhecida ou que possa ser estimada.

Essa nova ferramenta possibilitará uma análise bastante refinada do comportamento em serviço (aceitabilidade funcional e sensorial) de estruturas solicitadas por ações dinâmicas. Veja, a seguir, duas aplicações realizadas no sistema CAD/TQS v14 e que são objetos de estudo durante os cursos ministrados pelo engenheiro Stolovas (ver mais na seção Notícias adiante nesse jornal).

a. Análise da resposta de um pavimento submetido à ação de um grupo de pessoas caminhando sobre a laje.

b. Análise da resposta de uma base de turbo gerador de alta freqüência.

Vento dinâmico

Será que quando o vento incidir nesse edifício as pessoas que estiverem nos andares superiores sentirão o prédio vibrar?

Esta é uma pergunta bastante comum em projetos de edifícios, notadamente em casos de estruturas altas e esbeltas.

Com o objetivo de auxiliar os engenheiros de estruturas a responderem essa questão, foi desenvolvido pelos engenheiros Sérgio Pinheiro e Ricardo França um novo recurso atrelado ao módulo time-history apresentado anteriormente, que possibilitará avaliar a aceitabilidade sensorial (conforto humano) em edifícios de concreto submetidos a rajadas de vento.

Veja, a seguir, o gráfico da variação das acelarações no tempo em um ponto localizado no último andar de um edifício.

Sismo no Peru

Com a colaboração da pesquisadora peruana Nelly Sanchez, foi introduzida no sistema CAD/TQS a formulação presente na norma do Peru para análise sísmica. A seleção de espectros segundo as características locais (zona territorial, tipo de solo, tipo da estrutura...) passou a ser facilmente definida para análise no pórtico espacial TQS.

Em seu trabalho, a engenheira Nelly comparou diversos resultados obtidos no sistema CAD/TQS com outras ferramentas internacionais para inúmeros tipos de estruturas.

Pórtico NLFG

A busca por uma modelagem cada vez mais realista do comportamento de um edifício de concreto é um paradigma na Engenharia de Estruturas, principalmente no que se refere à segurança da estrutura aliada à otimização do uso dos materiais consumidos.

Diante disso, a TQS disponibilizará na versão 14 mais um modelo inovador chamado de “Pórtico Não-linear Físico e Geométrico”, ou simplesmente “Pórtico NLFG”.

Trata-se de um modelo espacial que abrange toda a estrutura composta pelas vigas e pilares de um edifício, e que pode ser utilizado na verificação desses elementos perante as solicitações normais no Estado Limite Último (ELU).

Neste pórtico, cada vão de viga e lance de pilar é dividido em inúmeras barras, permitindo uma avaliação mais refinada dos efeitos das não-linearidades física (NLF) e geométrica (NLG).

A rigidez à flexão de todas as seções é calculada a partir das relações momento-curvatura obtidas de acordo com a geometria, armadura detalhada e esforços atuantes nos elementos. Com isso, as aproximações 0,4EIc para vigas e 0,8EIc para pilares deixam de existir.

A posição final de equilíbrio da estrutura é calculada interativamente, levando-se em conta os efeitos globais e locais de 2ª ordem de forma conjunta. As condições de vinculação dos pilares no cálculo dos esforços locais de 2ª ordem são consideradas de forma muito mais realista.

Podem ser também considerados os efeitos gerados pela fluência (deformação lenta) e por imperfeições geométricas globais (desaprumo global) e locais (desaprumo local e falta de retilineidade).

Trata-se, portanto, de um novo modelo que reúne diversas características (NLF, NLG, fluência, imperfeições geométricas), tratadas de forma bastante refinada, que permitirá uma análise mais realista do comportamento da estrutura, e conseqüentemente, uma otimização na elaboração do projeto estrutural de edifícios de concreto.

Todos os resultados obtidos pelo Pórtico NLFG poderão ser avaliados com detalhes por meio de um visualizador gráfico desenvolvido especificamente para essa análise, facilitando assim o diagnóstico do comportamento da estrutura. Por exemplo, pode-se detectar quais pontos da estrutura que porventura romperam e montar as curvas de interação para avaliar as suas respectivas condições no ELU.

SISEs

O SISEs (sistema para interação solo-estrutura) continua em plena evolução. Relacionamos abaixo alguns itens que foram acrescidos no sistema:

a. Método Antunes & Cabral

Novo método para estimativa de capacidade de carga de estacas, conforme proposto por Antunes e Cabral no SEFE III 1996 (Seminário de Engenharia e Fundações Especiais e Geotecnia). Este método é bastante empregado para estacas do tipo hélice.

b. Pré-dimensionamento

Foram incluídas rotinas para a elaboração do pré-dimensionamento de alguns elementos de fundação:

• Estacas;
• Tubulões;
• Sapatas isoladas.

Agora, a partir da determinação de alguns parâmetros, no próprio editor dos elementos citados, o SISEs realiza, automaticamente, um pré-dimensionamento geométrico destes elementos. O SISEs obtém, a partir dos esforços na base dos pilares, a carga nos elementos de fundação para a realização deste pré-dimensionamento (carregamento vertical máximo). A locação de cada elemento de fundação já está determinada pelas informações transferidas do projeto estrutural.

Com estas novas funções, a digitação trabalhosa para a definição dos elementos de fundação foi otimizada, aumentando a produtividade.

c. Estacas metálicas

Agora as estacas metálicas já podem ser definidas no SISEs. Foram acrescentados novos campos relativos a essas estacas tais como:

• Área da seção transversal;
• Perímetro da seção transversal;
• Momentos de inércia (I) a flexão em x e y;
• Módulo resistente (W) em x e y.

Estas estacas são discretizadas com coeficientes de reação horizontal e vertical ao longo de toda a estaca. Também para estas estacas continuam sendo feitas as verificações tradicionais, ao longo de toda a sua extensão, tais como, tensão média, tensão máxima atuante, envoltórias, etc, para toda a gama de carregamentos.

d. Bloco sobre diversos tubulões