Fluxo de trabalho e objetivos
O objetivo das ferramentas de cálculo da armadura no CSFM é ajudar os projetistas a determinar, de forma eficiente, a localização e a quantidade necessária de varões de armadura. Estão disponíveis as seguintes ferramentas para apoiar e orientar o utilizador neste processo: cálculo linear e otimização topológica.
As ferramentas de cálculo da armadura consideram modelos constitutivos mais simplificados do que os utilizados na verificação final da estrutura. Por conseguinte, a definição da armadura nesta etapa deve ser considerada um pré-dimensionamento, a confirmar/refinar durante a etapa de verificação final. A utilização das diferentes ferramentas de cálculo da armadura será ilustrada no modelo apresentado na Fig. 3, que consiste numa extremidade de uma viga simplesmente apoiada de altura variável, sujeita a uma carga uniformemente distribuída.
Análise linear
A análise linear considera propriedades de material elástico-lineares e despreza a armadura na região de betão. Trata-se, por isso, de um cálculo muito rápido, que fornece uma primeira perceção da localização das zonas de tração e de compressão. Na Fig. 4 apresenta-se um exemplo deste cálculo.
Otimização topológica
A otimização topológica é um método que visa encontrar a distribuição ótima de material num dado volume para uma determinada configuração de cargas. A otimização topológica implementada no Idea StatiCa Detail utiliza um modelo de elementos finitos linear. Cada elemento finito pode ter uma densidade relativa de 0 a 100 %, que representa a quantidade relativa de material utilizado. Estas densidades dos elementos são os parâmetros de otimização no problema de otimização. A distribuição de material resultante é considerada ótima para o conjunto de cargas dado se minimizar a energia de deformação total do sistema. Por definição, a distribuição ótima é também a geometria que apresenta a maior rigidez possível para as cargas dadas.
O processo iterativo de otimização começa com uma distribuição de densidade homogénea. O cálculo é efetuado para várias frações de volume total (20 %, 40 %, 60 % e 80 %), o que permite ao utilizador selecionar o resultado mais prático. A forma resultante é constituída por treliças com escoras e tirantes e representa a forma ótima para os casos de carga dados (Fig. 5).
