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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
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.
Objetivos e histórico do programa
Trame 3.0
Objetivos e histórico do programa
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
Objetivos e histórico do programa
Trame 3.0: Software gratuito Trame 4.0: Software Livre
Fonte: Autor - 09/05/2012
Objetivos e histórico do programa
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 na engenharia civil
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 na engenharia civil
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 na engenharia civil
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 na engenharia civil
Softwares educacionais na engenharia civil
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 na engenharia civil
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/
Softwares educacionais na engenharia civil
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software Anest - www.ecv.ufsc.br/~ecv1hlr/ANEST
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software VisualBarras - www.etools.upf.br
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software Insane - www.insane.dees.ufmg.br/insane
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software AutoMetal - www.fec.unicamp.br/~autmetal/
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software e-Cross - web.tecgraf.puc-rio.br/etools/cross
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software AcadFrame - www.set.eesc.usp.br/acadframe
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
Tela do software Mastan2 -www.mastan2.com
Softwares educacionais para análise de estruturas
Softwares educacionais na engenharia civil
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
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
Figura 3 – Interface gráfica do software Trame 4.0
Fonte: Autor - 09/05/2012
Desenvolvimento do programa
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.
Desenvolvimento do programa
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
Camadas de desenho ou barras
Casos de carregamento
Desenvolvimento do programa
Desenvolvimento do programa
Gerenciadores de cargas distribuídas e concentradas
Gerenciador de combinações de carregamentos
Desenvolvimento do programa
Desenvolvimento do programa
Gerenciador de materiais
Desenvolvimento do programa
Gerenciador de perfis
Desenvolvimento do programa
Representação gráfica dos resultados
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
Cargas de gravidade aplicadas sobre a estrutura deformada.
Fonte: (Smith e Gaiotti, 1988).
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
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
Desenvolvimento do programa
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.
Desenvolvimento do programa
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
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