72322743-E2-Portico-Espacial-2011 - Copia

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL E2. Pórtico Espacial Propriedades: -

Pilares: CS 250x52

-

Vigas principais (8 metros): W 410x38.8

- Vigas secundárias: W 250x17.9 configuradas como vigas mistas, com as seguintes dimensões:

Carregamentos: 1. Peso Próprio 2. Laje: 280 kgf/m² aplicado nas vigas mistas 3. Sobrecarga: 300 kgf/m² - carga aplicada somente nas vigas mistas. 4. Vento: 100 kgf/m² - aplicado na fachada longitudinal (8 metros).

1. Modelagem da Geometria Menu Principal Vamos começar esta modelagem a partir do modelo Pórtico Plano já criado. Para isto devemos primeiramente fazer uma cópia deste modelo: - deixe realçado o modelo Pórtico Plano. selecione Arquivo na barra de menu. selecione Fazer uma cópia do modelo. digite o título do modelo:

Edite o título do modelo Deixe habilitada somente a opção Geometria

Clique no botão Copiar

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Para entrar no modelo dê um duplo clique em Pórtico Espacial ou deixe este modelo realçado e clique na aba Geometria.

Geometria: Primeiramente temos que transformar este modelo plano em um modelo espacial. Para isto, clique em Editar na barra de menu superior e selecione Nome/Unid./Tipo de modelo.

Deixe habilitada a opção Pórtico Espacial

Clique no botão OK

existente na barra Para vermos o modelo em perspectiva, clique no atalho de ferramentas. Teremos o seguinte menu na lateral direita da tela:

Clique na opção Isométrica 1 e clique no botão Fechar

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Ative a numeração dos Nós: Menu Superior Visualizar > Número dos nós Vamos copiar este pórtico para frente em 8 metros:

Clique em Cópia no menu lateral inferior.

Clique no ícone Translação do menu lateral superior.

- Selecione Todos os Nós. O programa pede um nó de referência. A localização da cópia será dada pela nova localização deste nó de referência: Dica Sempre que possível selecione o nó que está na coordenada 0;0;0, pois é mais fácil de dar sua nova localização no espaço. - Clique no nó 1 (nó inferior esquerdo) - Selecione a opção - Digite as seguintes coordenadas: X1=0 X2=0 X3=8

Habilite a opção Copiar apoios Habilite a opção Conectar cópias com barras de propriedade nº 3 e clique no botão OK.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Como podemos notar, a opção de Conectar cópias com barras de propriedade nº 3 conectou todos os nós do pórtico original com a sua repectiva cópia, inclusive os nós da base. Devemos deletar estas barras da base.

- Clique em

no menu inferior.

- Clique no ícone

no menu superior.

- Selecione as barras da base (barras 32 e 38).

Habilite a visualização da marca dos nós: - Selecione a Remover no menu superior. - Desabilite a opção Remover marca dos nós. - Clique em

no menu inferior.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Antes de gerar as vigas internas criaremos articulações nas vigas existentes. - Clique em

do menu lateral inferior.

- Clique no ícone

do menu lateral superior.

Habilite as opções Liberar M2 e Liberar M3

Clique no botão OK.

Clique Todas as barras, mas com a opção abaixo ativa.

Com esta seleção ativada, selecionaremos apenas as barras que possuem as propriedades que desejamos articular.

Configure como Sim apenas as propriedades 1 e 3. Assim, apenas as barras de propriedades 1 e 3 serão escolhidas para receberem as articulações.

Clique no botão OK.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL O modelo ficará com a seguinte aparência:

Note que as barras articuladas apresentam um pequeno círculo nas suas extremidades.

Agora vamos gerar as vigas intermediárias a cada 2m, e para isto utilizaremos novamente o comando de Cópia por Translação.

no menu lateral inferior.

- Clique em

- Clique no ícone

no menu lateral superior.

Agora deveremos selecionar os nós do pórtico à esuqerda, exceto os nós das bases dos pilares. Podemos selecionar estes nós um a um com a opção Individual , ou usando o comando de seleção por Janela ou Polígono.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Utilizaremos o comando Polígono, o qual permite criar uma janela poligonal em volta dos nós que desejamos selecionar:

Para fechar o polígono clique novamente no último vértice definido. O programa pede um nó de referência. A localização da cópia será dada pela nova localização deste nó de referência: - Clique no nó 2 (nó inicial da viga inferior do pórtico esquerdo). e digite as segunites coordenadas:

- Selecione a opção X1 = 0

X2 = 3

X3 = 2

- Clique no botão

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Teremos o segunite menu de Cópia:

Na opção Número de cópias digite 3.

e clique no botão OK.

O programa criou as vigas internas, porém gerou “pilares internos”:

Nas opções de Cópia do STRAP, a seleção das partes a serem copiadas é feita somento com os nós. Se selecionarmos todos os nós de um elemento de barra, plano ou sólido, estes elementos serão selecionados para a cópia. Rua Maranhão, 584 - cj. 33/34 – Higienópolis - São Paulo - SP - BRASIL - CEP 01240-000 Fone: (11) 3661-3751 - FoneFax.: (11) 3667-2540 – www.sae.eng.br

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Poderíamos utilizar a opção do menu de cópia de não copiar determinados elementos de barra, planos ou sólidos, porém vamos utilizar um recurso que apagará rapídamente estes pilares intermediários. Posicionemos o modelo com o plano X2-X3 no plano da tela. Selecione

da barra de ferramentas.

Clique no botão Plano X2-X3

Clique no botão +90 e clique no botão Fechar

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Agora poderamos apagar os pilares internos: no menu lateral inferior.

- Clique em - Clique no ícone

no menu lateral superior.

- Selecione as barras dod pilares internos com a opção de Janela e Barras Paralelas:

Marque o opção abaixo e clique em Janela

marque a opção “Selec. Somente as barras paralelas a uma”

Abra a Janela de seleção desta forma:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Seleciona uma das barras dos pilares:

Como existem 2 pilares na mesma projeção, o programa exibe um menu para escolhermos uma das barras. Escolha qualquer uma, e o programa apagará (deletar) dentre todas as barras selecionadas, somentes as barras paralelas à barra escolhida.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Agora vamos “girar” nosso modela na tela usando o comando Rotação situado no Menu Supeior: O Menu Rotação permite girarmos o modelo em torno dos eixos da tela: Eixo X: eixo horizontal da tela (da esquerda para a direita). Eixo Y: eixo vertical da tela (de baixo para cima). Eixo Z: eixo perpendicular à tela (saindo da tela). No menu à esquerda temos o menu com os ângulos de rotação da situação atual, e no menu à direita como ficará. Cada clique nos botõe +X, +Y, +Z, ..., gira o modelo com um determinado passo (10°).

Clique 3 vezes no botão -Y e 2 vezes no botão +X Clique no botão OK

A vista do modelo ficará assim:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Agora, vamos pedir que o programa mostre o número das barras. Note que as vigas principais não estão “quebradas” nos nós intermediários:

Os elementos finitos só transferem esforços entre si através de seus nós de definição. Desta forma as vigas internas não estão conectadas às principais, ou seja, elas estão soltas no espaço! Para quebrar estas barras de acordo com os nós das vigas internas, faça o segunite: - Clique em

no menu inferior.

- Clique no ícone

no menu lateral superior.

Clique no botão ”Todas as barras com nós intermediários.”

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Veja que agora as vigas principais estão “quebradas” na intersecção das vigas internas:

O programa STRAP permite gravar vistas do modelo, sejam em perspectiva ou de determinados planos. Clique em Zoom > Salvar vista atual, e digite o nome para a vista atual do modelo:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Se a mumeração de nós, barras e elementos 2D/3D e outros parâmetros a estiverem ativos, eles aparecerão sempre que a vista for selecionada. Para chamar uma vista já criada, clique em: Zoom > Vista, e escolha uma vista, ou acesse o menu de Vistas através do ícone da barra de ferramentas

.

Dica Crie vistas de sua estrutura, tais como: pórticos longitudinais e transversais, pisos, vistas em perspectiva, detalhes especiais, contraventamentos, etc.. Vamos criar uma vista do Pórtico Longitudinal de coordenada X1=0.

Selecione comando:

no

menu

superior

o

Remover > Limitar visualização por Níveis - Selecione o Eixo de altura X1. - Selecione o nível 0 (X1=0). - Clique no botão OK.

- Utilize o comando Rotação do menu superior para girar o modelo para que fique paralelo à tela.

- Clique no ícone da barra de ferramentas , e escolha a primeira opção: Salvar vista atual. Entre com o nome da vista:

Crie várias vistas do modelo conforme exibido no menu ao lado.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Definindo as Propriedades do Modelo O Modelo só possui 2 propriedades definidas e 1 indefinida: - Clique no ícone - Clique no ícone

do menu lateral inferior. do menu lateral inferior.

Redefiniremos a propriedade 1, e criaremos as propriedades 3 e 4. - Selecione com o cursor do mouse a Propriedade 1, e clique no botão Definir/Revisar do menu de definição de propriedades das barras (ou dê um clique duplo na propriedade para definir ou revisar). Selecione abaixo a Tabela de Perfis Brasileira Clique no botão Tab. Perfis

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL

Na sequência: escolha o perfil do Tipo W

e a seção 250x17.9

Clique no botão Seção Mista.

Escolha a opção Retangular

Defina os parâmetros da Viga Mista; B = 50 cm T = 7.5 cm D = 7.5 cm

Definindo a Propriedade n.º 3: Selecione abaixo a Tabela de Perfis Brasileira Clique no botão Tab. Perfis

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Na sequência: escolha o perfil do Tipo W

e a seção 410x38.8

Clique no botão OK

Definindo a Propriedade n.º 4: Selecione abaixo a Tabela de Perfis Brasileira Clique no botão Tab. Perfis

Na sequência: escolha o perfil do Tipo W

e a seção 250x17.9

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL

Clique no botão Seção Mista.

Escolha a opção Retangular Defina os parâmetros da Viga Mista; B = 100 cm T = 7.5 cm D = 7.5 cm

Menu com as Propriedades definidas:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Após editar e/ou definir todas as propriedades, visualize a orientação das seções e verifique se todas estão rotacionadas na direção correta. Caso alguma esteja errada, basta editá-la e quando chegar a janela mostrada acima, altere a opção da Dir. do eixo de maior inércia. A geometria está praticamente pronta. Como não modelamos a laje, podemos colocar neste modelo as Ligações Rígidas. Estas ligações visam simular o travamento que as lajes dão na estrutura quando esta for solicitada horizontalmente (cargas de vento). - Clique em

- Clique no ícone

no menu lateral inferior.

no menu lateral superior.

Selecione a opção Plano X3-X1, pois as lajes estão neste plano global do modelo.

Clique no botão OK.

Selecionar os nós com a mesma coord. X2. com esta opção todos os nós que tiverem a mesma coordenadas X2 (mesmo pavimento) serão rígidos entre si, mas independentes dos demais nós.

Clique no botão OK.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL

Clique no botão Por Níveis

Indique o Eixo de altura: X2

Deixe realçados os níveis de 3.00 até 15.00

Clique no botão OK

AVISO Nunca aplique ligações rígidas em nós que possuem apoios ou molas pois o programa deslocará todos os apoios e/ou molas dos nós escravos para o nó mestre! Aconselhamos ler com atenção o Help deste comando antes de utilizá-lo.

Finalizada a geometria do modelo, vamos começar a carregá-lo: - Clique na aba Cargas para entrar no Módulo de Carregamentos

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2. Definição das Cargas Definição da carga de peso-próprio da estrutura – peso das vigas e pilares Selecione o ícone Novo do menu lateral direito - Digite o nome do carregamento: Peso Próprio

- Clique no botão OK

Agora vamos definir as cargas de peso-próprio da estrutura, as quais são cargas de barras. - Clique no ícone

do menu lateral superior.

- Clique no ícone

do menu lateral superior.

Clique no ícone PP

Selecione Todas as barras

Configure a Direção X2 Desabilite a opção incluir o PP da mesa colaborante. Defina Fator=-1 e clique no botão OK

- Clique no botão

do menu lateral inferior.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Definição da carga de peso-próprio da laje - Clique no ícone

do menu lateral superior.

- Defina o título do carregamento como Laje 280 kgf/m².

Selecione Cargas Globais

- Clique no ícone

do menu lateral superior.

Defina Carga = - 0.28 [tf/m2].

Configure Carga por área aplicada na direção Global X2.

Aplique a carga nas Barras.

Deixe esta opção habilitada para aplicar a carga somente nas barras desejadas (vigas mistas) e clique no botão OK.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL - Selecione as vigas mistas (limitando a seleção por propriedades, por exemplo). - Defina o contorno da laje, clicando nos 4 nós de canto do primeiro pavimento.

Repita este processo para os demais pavimentos ou copie a carga do primeiro pavimento para os demais.

- Clique no botão Rua Maranhão, 584 - cj. 33/34 – Higienópolis - São Paulo - SP - BRASIL - CEP 01240-000 Fone: (11) 3661-3751 - FoneFax.: (11) 3667-2540 – www.sae.eng.br

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Definição da sobrecarga de 300 kgf/m² nos pisos Agora usaremos uma outra técnica de criar um carregamento a partir de um existente. A sobrecarga possui a mesma distribuição de cargas do carregamento do peso da laje, apenas o valor da carga por área difere, de 280 kgf/m² para de 300 kgf/m². Assim utilizaremos o recurso de cópia de carregamento e faremos uma revisão no valor das cargas. - Defina a sobrecarga da laje como o carregamento 3: - Clique no ícone

Selecione o carregamento Laje 280 kgf/m²

Clique em Copiar - Defina o título do carregamento como Sobrecarga 300 kgf/m². - Clique no ícone Selecione o carregamento do primeiro nível do pórtico.

Revise Carga = - 0.3 [tf/m2]

e clique no botão OK.

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Selecione Finalizar seleção

Clique no botão Não

Repita o procedimento para todos os níveis.

- Clique no botão

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Definição da carga de vento de 100 kgf/m² na fachada longitudinal Esta carga de vento será aplicada no pórtico longitudinal (8m de vão), na direção X1. - Defina o Vento 100 kgf/m² como o carregamento 4.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Dica Sempre que utilizar esta carga Global aplicada nas barras, visualize sua distribuição Visualizar > Cargas globais nas barras.

pela opção

- Clique no ícone

O programa calcula o modelo e abre automaticamente o Módulo de Resultados, onde é possível visualizar esforços, deformações, reações, etc.

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3. Módulo de Resultados Neste módulo podemos visualizar, de forma gráfica e tabelada, os esforços, deformações e reações do modelo estrutural. Antes de procedermos à visualização dos resultados, criaremos algumas Combinações. Como esta foi uma análise linear, a sobreposição dos efeitos é válida, e podemos calcular os carregamentos separadamente e depois combiná-los. Clique no botão Combinações

e clique o botão Definir

- Selecione Combinações no menu inferior e selecione Definir no menu superior. - O programa exibirá um menu de definição de combinações. - Digite os fatores para cada caso de carregamento (o programa criará o título da combinação automaticamente, caso queira renomear, clique no título da combinação e digite o novo nome).

- Note que cada linha corresponde a uma combinação, enquanto as colunas correspondem aos carregamentos. - Clique no botão Clique nesta opção para visualizar resultados gráficos. Clique nesta opção para imprimir resultados gráficos. Clique nesta opção para visualizar resultados tabelados. Clique nesta opção para imprimir resultados gráficos. Clique nesta opção para visualizar diagramas em uma linha de barras. Clique nesta opção para imprimir diagramas em uma linha de barras. Clique no botão Geometria para apagar os gráficos desenhados na tela e ver somente a geometria do modelo.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Diagrama da Envoltória de Momentos Fletores:

Diagrama de Deslocamentos para o carregamento do Vento:

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4. Módulo de Metálicas Para entrar no Módulo de Estruturas Metálicas, clique na aba Metálica no menu superior.

Quando entramos no Módulo de Metálica pela primeira vez em cada modelo, o STRAP pergunta qual a tabela de perfis foi utilizada na geometria. Para um correto dimensionamento, a geometria toda do modelo deve ter sido definida somente com uma tabela. Neste modelo utilizamos a tabela brasileira.

Escolha a tabela Brasileira e clique em OK.

Dica Sempre use a tabela Brasileira de perfis, pois esta tabela pode ser editada pelo usuário, incluindo, excluindo ou editando perfis existentes. Cuidado Quando informamos para o programa qual foi a tabela utilizada no modelo, ele faz uma cópia da tabela para o Módulo de Metálica do modelo. Se, após ter entrado no Módulo de Metálica, o usuário editar a tabela de perfis, ele terá obrigatoriamente que substituir esta tabela aqui no Pósprocessador, caso contrário o programa não vai reconhecer o perfil novo inserido na tabela, podendo até mesmo travar o modelo. Para isso, basta clicar no botão Seções e pedir a opção Substituir a tabela de perfis. Padrões de Dimensionamento: - Clique no ícone dimensionamento.

e configure todos os valores que o programa vai utilizar no

Os valores que o programa coloca inicialmente são sempre iguais para todos os modelos, ou seja, o usuário deve especificar todos os valores a serem utilizados.

Dica Percorra todas as abas desta janela e configure os valores que o programa vai utilizar na verificação e dimensionamento.

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Observação Todas as opções acima estão explicadas com detalhes no item 7.4 do Manual do STRAP. A princípio o programa considera que o comprimento de flambagem é o próprio comprimento das barras (distância entre os nós de incidência da barra). Como as vigas principais estão “quebradas” por nós intermediários, o programa adota, a princípio, que o comprimento de flambagem destas barras é igual a 2 metros, ou seja, ele está considerando que cada trecho compreendido entre 2 nós é uma barra isolada, o que não corresponde ao modelo mais correto. Para corrigir este parâmetro podemos Combinar as barras.

- Clique no ícone - O seguinte menu será exibido: Habilite a opção Automática, e clique no botão Definir

- Selecione Todas as barras

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL - Para visualizar o que o programa configurou, selecione a opção Desenho > Travamentos e barras combinadas ou clique o atalho

.

Observação

Detalha das barras combinadas:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Verificando o Modelo Para efetuar uma análise da estrutura metálica, seja uma verificação ou dimensionamento, basta clicar no ícone

no menu lateral direito.

O programa pergunta se deseja calcular todas as barras ou somente as barras visualizadas na tela. Neste modelo pode-se usar qualquer uma das opções, pois estamos visualizando todas as barras na tela.

Escolha Para todas as barras e clique OK

Resultado Sumários da analise da estrutura:

Cada linha deste Resumo representa a verificação de uma barra. Caso a barra esteja submetida e uma flexão oblíqua (2 momentos fletores), teremos duas linhas para a verificação da barra. Os itens em vermelho não atendem as especificações da norma, e ao final da linha aparecem 3 asteriscos. Podemos ver na tela, as capacidades de trabalho das barras:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Abaixo temos as taxas de trabalho máximas das barras:

Podemos ver que as vigas principais (W410x38.80), estão trabalhando 34% além de sua capacidades, e os pilares dos 2 níveis inferiores também. A partir daqui podemos alterar os perfis e pedir para o programa verificar estas novas seções transversais ou deixar o próprio programa dimensionar (otimizar) a estrutura. Para orientar o programa a fazer o dimensionamento das barras, selecione o ícone Dimensionar do menu lateral direito.

Podemos dimensionar uma seção pelo Tipo ou pelo Grupo.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Vamos usar o dimensionamento pelo Tipo, para que o programa escolha um perfil adequado para as vigas principais. Escolha o tipo W e clique em OK. Selecione as barra da vigas principais usando o recuso de barra paralela.

Marque o opção abaixo e clique em Janela

marque a opção “Selec. Somente as barras paralelas a uma”

Vista com a opção: Menu Superior Desenho > Forma de dimensionar/verificar

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Para efetuar o dimensionamento, clicar no ícone

no menu lateral direito.

O programa trocou o perfil W410x38.8 pelo W460x52.0:

Agora repetindo o mesmo procedimento para dimensionar os pilares com o tipo CVS:

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Aparentemente a estrutura está passando para os esforços e deformações locais, porém a carga do vento provoca uma deformação de 40,3cm na direção horizontal, o que é muito para esta estrutura:

Haveria várias propostas para reduzir esta deformações, entre elas: - dimensionar os pilares até que as deformações fiquem no limite. - criar pórtico rígidos entre as vigas transversais e os pilares. - criar estruturas de contraventamento nos pórticos transversais. No modelo E2b – Pórtico Espacial – Dimensionamento, escolhemos criar ligações rígidas entre as vigas transversais e os pilares. Foram redimensionadas as vigas e pilares para a nova situação. A seguir são apresentadas as novas seções e a deformação de 4,23cm. Fica como sugestão de continuação do exercício, a reestruturação do modelo criando-se um sistema de contraventamento para reduzir as deformações, e evitar de serem criadas as ligações rígidas entre vigas e pilares.

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SAE – SISTEMAS DE ANÁLISE ESTRUTURAL Estrutura Dimensionada com vigas transversais aporticadas nos pilares:

Deformações da estrutura modificada:

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