Aplicação de Cargas

Menu de Controle das Cargas

Os botões deste menu permitem acionar os diversos submenus responsáveis pela criação e atribuição de carregamentos às entidades do modelo. Estes submenus aparecem na área lateral da tela do programa. Os tipos de cargas disponíveis são cargas concentradas aplicadas a nós, momentos aplicados em extremidades de barras, cargas uniformemente ou linearmente distribuídas aplicadas a barras, variações de temperatura aplicadas a barras e cargas móveis (trens-tipo). Com exceção das cargas móveis, todas as cargas são aplicadas em casos de carga e casos de carga podem ser superpostas em combinações de carga (veja na seção Informações Gerais)

Informações Gerais

• Aplicação de cargas
  O sistema de aplicação de cargas é igual ao procedimento de aplicação de atributos de barras (material e seção transversal). Deve-se inicialmente criar um tipo de carga, que fica associado a um nome fornecido e é adicionado na lista de cargas correspondente. A figura abaixo mostra uma lista tipo drop-down de cargas distribuídas definidas pelos seus nomes. Os valores das cargas associadas ao nome selecionado serão automaticamente visualizados nos campos do submenu, permitindo sua edição.

  

  Os botões da próxima figura permitem a manipulação das cargas de uma lista.

  

  A carga corrente é a que vai ser aplicada aos elementos selecionados. Deve-se selecionar os elementos de interesse e aplicar a carga através do botão , para o casos de barras, ou o botão , para o caso de nós.

• Sistemas de eixos no Ftool
  No Ftool existe um sistema de eixos globais da estrutura e um sistema de eixos locais para cada uma das barras (membros). No sistema global, o eixo X é horizontal com sentido da esquerda para a direita, o eixo Y é vertical com sentido de baixo para cima, e o eixo Z tem sentido positivo saindo do plano da estrutura. O sistema de eixos locais de uma barra é tal que o eixo x local coincide com o eixo da barra e tem o sentido de criação da barra, isto é, do nó inicial para o nó final. O sentido do eixo local x pode ser visualizado no programa selecionando a opção Member Orientation do menu Display. O eixo local z é sempre positivo saindo do plano da estrutura. O eixo y local é perpendicular ao eixo x e o seu sentido positivo é obtido pelo produto vetorial y = z × x, usando a regra da mão direita.

• Aplicação de cargas concentradas
  No Ftool, cargas concentradas (forças e momentos) só podem ser aplicadas em nós da estrutura. Isto é assim para simplificar a interface do programa com o usuário, não existindo nenhum impedimento técnico para se aplicar uma carga concentrada no interior de uma barra. Se for preciso aplicar uma carga concentrada no interior de uma barra, basta inserir um nó na posição desejada, dividindo a barra em duas. As cargas concentradas são aplicadas sempre com os sentidos dos eixos globais da estrutura, sendo o sinal positivo quando as forças tiverem os sentidos dos eixos globais, e o sinal negativo quando contrário. Os momentos aplicados serão positivos quando tiverem o sentido anti-horário e negativos quando tiverem o sentido horário.

• Sistemas de eixos para aplicação de cargas distribuídas
  No Ftool, a aplicação de uma carga distribuída em uma barra pode ser feita no sistema de eixos globais ou no sistema de eixos locais. Os sinais dos carregamentos serão positivos quando coincidirem com o sentido dos eixos globais ou locais, conforme for o caso, e negativo quando tiverem o sentido contrário. Na interface do programa, nos menus de aplicação de cargas distribuídas uniformes ou lineares, existe uma opção para especificar o sistema de eixos da carga distribuída (global ou local). Para simplificar a interface gráfica com o usuário, cargas distribuídas sempre abrangem o comprimento total das barras. No caso de uma carga distribuída com aplicação parcial ao longo de uma barra, pode-se inserir nós no interior da barra para definir a extensão de aplicação do carregamento distribuído.

• Aplicação de cargas distribuídas parciais
  Para aplicar cargas distribuídas que atuam parcialmente em uma barra, pode-se inserir nós no interior da barra, criando novas barras resultantes da divisão da barra original. As cargas distribuídas são, então, aplicadas ao trecho de barra (divisão) desejada. Mas uma vez, isso é feito dessa maneira por uma decisão de política de interface com usuário. Assim é muito mais simples do que especificar as posições de atuação das cargas distribuídas parciais.

• Remoção de cargas de nós ou barras
  Para remover qualquer carga que atua em barras ou nós selecionados, deve-se selecionar o primeiro elemento da lista drop-down (nada: NONE) e pressionar o botão de aplicar. Em outras palavras, "remover uma carga de entidades selecionadas no Ftool é aplicar nada". O usuário também pode utilizar o botão

  .

Submenu de Cargas Concentradas Nodais

Permite que sejam criadas e aplicadas cargas concentradas aos nós da estrutura. O sistema de coordenadas é o global.

Submenu de Cargas Momentos em Extremidades de Barras

Permite que sejam criados e aplicados momentos concentrados nas seções extremas de barras. Momentos aplicados no sentido anti-horário são positivos e no sentido horário são negativos, sendo "Ma" o momento aplicado na extremidade inicial da barra e "Mb" o momento aplicado na extremidade final da barra.

Submenu de Cargas Distribuídas Uniformes e Lineares

Permite que sejam criadas e aplicadas cargas distribuídas uniformes ou lineares às barras. Pode-se adotar como sistema de referência o sistema de coordenadas global ou o sistema local da barra.

Submenu de Solicitações de Variação de Temperatura

Permite que sejam criadas e aplicadas solicitações de variação de temperatura às barras. O usuário espefica a variação de temperatura no bordo superior (na fibra do lado positivo do eixo local y) e no bordo inferior (na fibra do lado negativo do eixo local y) da seção transversal.

Submenu de Cargas Móveis (Trens-tipo)

Permite que sejam criadas cargas móveis que são usadas nos cálculos de envoltórias de esforços internos (veja na seção Resultados - Menu de resultados de Envoltórias). O trem-tipo é composto por cargas concentradas, cargas uniformemente distribuídas e cargas acidentais (cargas de multidão). Ao inserir qualquer carga no trem-tipo, considera-se que ela seja orientada no sentido de cima para baixo e, por isso, conforme a convenção de sinais do Ftool, as cargas sempre aparecem com um sinal negativo, mesmo quando este não é colocado durante a edição.

As matrizes de cargas concentradas e distribuídas se redimensionam automaticamente: quando o usuário começa a preencher a última linha da matriz, outra linha é criada abaixo da mesma. Cargas podem ser apagadas de duas formas: o usuário pode definir o valor da carga igual a zero ou selecionar as linhas desejadas e apertar a tecla Delete no teclado. A matriz se redimensionará de acordo.

• Fator de impacto
  É um fator de amplificação das cargas do trem-tipo, que permite levar em consideração o efeito dinâmico da ação do trem-tipo nas estruturas. O valor desse fator deve ser sempre maior que um.

• Comprimento do trem-tipo
  Limita o intervalo onde atuam as cargas concentradas, distribuídas e de multidão interior.

• Cargas concentradas
  A matriz de cargas concentradas é composta por duas colunas, com os seguintes parâmetros:

  • x - posição de uma carga em relação à origem do trem-tipo;
  • P - valor de uma carga.

  Não se permite criar um trem-tipo com cargas concentradas ocupando a mesma posição, nem com posição menor que a origem ou maior que o comprimento do trem-tipo. Para adicionar uma nova carga concentrada ao trem-tipo, deve-se primeiro entrar com a posição e depois com o valor da carga. À medida que são inseridas novas cargas, estas são automaticamente ordenadas pela posição, da menor para a maior. Acima da matriz existem dois botões que permitem aumentar e diminuir o número de linhas da matriz.

• Cargas uniformemente distribuídas
  A matriz de cargas distribuídas varia conforme o tipo de trem-tipo. Quando o trem-tipo possui um único valor para a carga distribuída, aparecem três colunas na matriz, com os seguintes parâmetros:

  • xa - posição inicial de uma carga distribuída em relação à origem do trem-tipo;
  • xb - posição final de uma carga distribuída em relação à origem do trem-tipo;
  • q - valor da carga uniformemente distribuída.

  Quando o trem-tipo deve apresentar cargas de vagões cheios e vazios, q se torna o valor da carga para o vagão cheio e a matriz de carga distribuída apresenta uma coluna adicional, com o seguinte parâmetro:

  • q’ - valor da carga considerando o vagão vazio, usada para trem-tipo ferroviário.

  Não se permite criar um trem-tipo com cargas distribuídas que se sobreponham. As posições inicial e final da carga devem ser maiores que a origem e menores que o comprimento do trem-tipo. Para adicionar uma nova carga distribuída ao trem-tipo, deve-se primeiro entrar com as posições inicial e final e depois com o valor (ou valores) da carga. No caso do trem-tipo ferroviário, a primeira carga a ser editada deve ser q e depois q’. À medida que são inseridas novas cargas, estas são automaticamente ordenadas pela posição inicial, da menor para a maior. Quando o valor de xa é maior que xb, ou q é menor do que q’, automaticamente invertem-se estes valores. É possível modificar o tipo do trem-tipo, mesmo após terem sido inseridas cargas distribuídas. Ao transformar um trem-tipo que inicialmente possuía apenas um valor para a carga distribuída, para um com dois valores de carga distribuída, os valores da carga q são replicados para os da carga q’.

• Cargas acidentais de multidão
  Podem existir dois tipos de carga acidental de multidão:

  • Externa: atua nos intervalos que não estão sob o trem-tipo;
  • Interna: atua no mesmo intervalo ocupado pelo trem-tipo.
  As cargas de multidão podem atuar parcialmente ao longo da estrutura. O que se busca são as posições de atuação das cargas interna e externa que maximizam ou minimizam um determinado esforço. O valor máximo de um determinado esforço é obtido quando as cargas de multidão estão posicionadas sobre ordenadas positivas da linha de influência, e o valor mínimo é obtido quando estiverem posicionadas sobre ordenadas negativas da linha de influência.