Fluxo de trabalho e objetivos
O objetivo das ferramentas de dimensionamento de armadura no CSFM é ajudar os projetistas a determinar a localização e a quantidade necessária de varões de armadura de forma eficiente. As seguintes ferramentas estão disponíveis para auxiliar/orientar o utilizador neste processo: cálculo linear e otimização topológica.
As ferramentas de dimensionamento de armadura consideram modelos constitutivos mais simplificados do que os modelos utilizados para a 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 dimensionamento de armadura será ilustrada no modelo apresentado na Fig. 3, que consiste numa extremidade de uma viga simplesmente apoiada com altura variável sujeita a uma carga uniformemente distribuída.
Análise linear
A análise linear considera propriedades de material linearmente elásticas e despreza a armadura na região de betão. Trata-se, portanto, de um cálculo muito rápido que fornece uma primeira visão sobre as localizações das zonas de tração e compressão. Um exemplo deste cálculo é apresentado na Fig. 4.
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%, representando a quantidade relativa de material utilizado. Estas densidades de elemento 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 de otimização iterativo começa com uma distribuição de densidade homogénea. O cálculo é realizado para múltiplas 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).
