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Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
Departamento de Engenharia Civil
MANUAL INICIAÇÃO SAP2000
Análise do comportamento dinâmico de modelos estruturais
Fernando Manuel Duarte Almeida
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No canto inferior direito escolhe-se a unidade de medida para o cálculo, este passo deverá ser
feito antes de qualquer outro.
Para podermos criar a nossa estrutura temos de criar um grid, ou seja, um quadriculado onde
o espaçamento deste é o espaçamento das vigas/pilares que desejamos.
File/New Model
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Podemos seleccionar elementos pré feitos mas dada a especificidade única de cada estrutura
vamos escolher a criação de uma grelha.
Seleccionar Grid Only
Vamos criar uma estrutura a duas dimensões para o cálculo com um piso e duas consolas mais
cobertura.
Nº de Vigas + 1
Como trabalhamos em 2D assume-se 1.
Espaços Verticais onde se pode
assumir os pilares.
Valor para o comprimento das
vigas,ou seja, referência para o
espaçamento.
Valor 1 pois estamos a trabalhar
em 2D e não necessitamos de
profundidade para a nossa
estrutura. Nº de pisos + 1
Definição da origem das nossas
coordenadas.
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Resulta na seguinte estrutura:
Como nós não queremos as vigas todas iguais temos de clicar com o botão do lado direito do
rato em cima da grelha e seleccionamos Edit Grid Data.
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Aparece esta janela e clicamos em Modify/Show System
Surge uma nova janela onde podemos personalizar a nossa grelha, ou seja, personalizar as
distâncias sejam de pilares ou vigas.
Vigas
Pilares
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Neste momento temos de definir os materiais das vigas e dos pilares (betão).
Fazemos adicionar um novo material. Vamos criar o betão C20X25.
Betão C20X25:
- Peso de 25KN/m³ (2500Kg/m³)
-Módulo de Elasticidade E=29GPa
ou seja 29x10³ (C20/25)
-Coeficiente de Poisson 0,2 em
regime não fendilhado (Clausula 3.1.3 (4)
do Eurocódigo 2)
-Coeficiente de Dilatação Térmica α= 10X10^-6/°K (por grau Kelvin)
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Podemos criar mais materiais como aço A400 ou A500 e até mesmo outro tipo de betão,
vamos desenhar a nossa estrutura com o comando à esquerda Draw Frame/Cable Object.
Temos de desenhar da esquerda para a direita e de baixo para cima, caso contrário a
estrutura mais tarde dá erro nas deformadas e não as desenha.
Ferramenta para desenhar barras
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Depois de desenharmos a nossa estrutura vamos definir as secções dos pilares e das vigas.
Define/Section Properties/Frame Sections
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Depois seleccionamos o tipo de material, neste caso concrete/betão e escolhemos a secção
rectangular.
Vamos criar um pilar 30X40 e outro 50X40 de betão anteriormente criado C20X25.
Mais tarde se não tivermos a certeza se as secções estão bem definidas nos seus eixos,
voltamos a este campo e substituímos os valores de cima para baixo e o de baixo para cima.
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Vamos criar agora as vigas 30X40 e 40X40 com betão C20X25.
Os quatro elementos estruturais criados aparecem no seguinte quadro.
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Agora vamos atribuir à nossa estrutura os apoios, vamos seleccionar em primeiro lugar os 4
locais onde se pretendem, recorrendo ao comando Select/Select/Pointer/Window.
Seleccionamos os 4:
Vamos atribuir os tipos de apoios em Assign/Joint/Restraints.
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Aparece o seguinte quadro:
Colocamos os vistos em todas as caixas para obtermos as rotações nos 3 eixos e seleccionamos
o encastramento (símbolo da esquerda).
Clicamos uma vez e depois em OK. Aparece a estrutura desta forma:
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Agora vamos atribuir as barras verticais e horizontais o papel de vigas e pilares. Temos de
clicar nas barras que pretendemos atribuir, vamos começar com os pilares, há que ter em
conta a existência de dois tipos.
Às barras interiores aplicamos pilares
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Em mais pormenor observamos:
Nesta altura já temos a nossa estrutura com apoios e secções definidas.
NOTAR QUE NÃO SE DESENHOU A VIGA DE FUNDAÇÃO.
Agora vamos verificar se as secções estão bem atribuídas. Seleccionar View/Set Display
Options:
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Aparece o seguinte quadro com as opções que podemos ver enquanto trabalhamos.
Seleccionamos Extrude View e Sections.
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Trocar as secções:
Activa o modo de visualização em perspectiva.
Personaliza a perspectiva
movendo sem largar o botão
esquerdo do rato.
Secções desalinhadas, temos de
voltar a trocar as secções (largura
pelo comprimento).
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Exemplo:
Vista geral após revisão das secções com as vigas todas da mesma altura:
Para colocarmos o fundo branco ir a View/Set Display Options/White Color Back Objects.
Para voltar ao fundo preto é só seleccionar View/Set Display Options/Objects.
Trocou-se
Secções alinhadas
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Para adicionar rótulas na estrutura. Seleccionamos o ponto onde a queremos com o comando
Select/Select/Pointer/Window.
Agora vamos definir o tipo de rótula Assign/Joint/Constraints.
Fazemos adicionar nova rótula
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O próximo passo é definir as cargas a atribuir. Seleccionar Define/Load Patterns.
Criar as seguintes cargas:
Criar as combinações de cargas afectadas do seu coeficiente de acréscimo/majoração.
Permanentes X1,35
Sobrecargas X1,50
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Seleccionar Define/Load Combinations. Criar as 4 seguintes combinações para análise:
Combinação 1 – Só Carga Permanente
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Combinação 2 – Só Sobrecarga
Combinação 3 – Permanente + Sobrecarga
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Combinação 4 – Sismo da direita + COMB2
Atribuir as combinações/cargas às vigas. Seleccionar as vigas.
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Aplicar como cargas distribuídas.
Carga Permanente 25KN/m (peso próprio)
Carga Variável ou Sobrecarga 21KN/m (Mobília, pessoas, veículos)
Carga Uniforme de 21 KN
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Resultado:
Em pormenor:
Valor da Sobrecarga
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Em pormenor:
Falta-nos atribuir somente a carga exercida pelo sismo.
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Com a fórmula de F (força) na horizontal: F=8Xh com h sendo a altura do piso em metros e F
em KN.
Seleccionar o ponto onde vai ser aplicada a força horizontal exercida pelo sismo.
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Assume-se que por cada piso a força do sismo aumenta 8 vezes.
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Estrutura sujeita ao sismo:
No primeiro piso a estrutura está sujeita a 24KN, ou seja, 8KN X 3m.
No segundo piso a estrutura está sujeita a 48KN, ou seja, 8KN X 6m.
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Vamos correr agora a análise à estrutura fazendo RUN.
Selecciona-se as cargas sujeitas a análise, Sobrecarga, Carga Permanente e Sismo Esquerda.
Deformação sujeita à COMB2:
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Para vermos os diagramas seleccionar Display/Show Forces/Stresses/Frames/Cables
Seleccionar o diagrama que queremos ver e para que carga.
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Aspecto dos diagramas de momentos:
Para uma melhor leitura barra a barra, basta clicar na barra com o botão direito do rato: