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Análise de segunda ordem - Perguntas Parte 1

A segunda ordem considera a posição deformada da estrutura quando as cargas estão aplicadas. Numericamente falando, todas as cargas são divididas em porções menores e a rigidez da estrutura é alterada para cada uma delas. 

Esses efeitos também são denominados de P-Δ e p-δ e no SCIA Engineer podem ser encontrados na funcionalidade chamada “Não linearidade geométrica”. 

Aqui estão listadas algumas das perguntas mais comuns enviadas ao nosso suporte e que podem sanar algumas das suas dúvidas ou trazer mais conhecimento para você sobre o assunto.  

 

Quando é necessário realizar a análise de segunda ordem?

A NBR 6118:2014 em seu capítulo 15 (Instabilidade e efeitos de 2a ordem), a NBR 8800:2008 no capítulo 4.9 (Estabilidade e análise estrutural) e os Eurocodes em seu capítulo 5 (Analise Estrutural) especificam quando a segunda ordem deve ser realizada. Em geral, as normas especificam fatores que indicam alta flexibilidade (ou esbeltez) da estrutura e, portanto, alta sensibilidade às imperfeições iniciais e deslocamentos laterais. 

Por exemplo, para o NBR 6118 são utilizados os processos aproximados α e γz, para a NBR 8800 temos a classificação da estrutura de acordo com fatores que variam de 1,1 a 1,4, já para o Eurocode é determinado um coeficiente αcr dividindo a carga crítica de flambagem elástica para um modo de instabilidade global, Fcr, pela a carga de cálculo da estrutura, FEd. Basicamente, devemos realizar esses cálculos de estabilidade logo no início do projeto para sabermos se a segunda ordem será ou não necessária. 

No SCIA Engineer podemos obter os fatores segundo as NBRs através de manipulações do modelo e para o Eurocode, que exige um procedimento numérico mais complexo, podemos criar combinações de estabilidade a partir das combinações de cálculo e obter os fatores de flambagem críticos para cada caso e, assim, obter os coeficientes αcr desejados. 

Outra importante informação com relação ao Eurocode é que o coeficiente obtido pelo αcr possui uma definição diferente dos fatores da NBR. O αcr deve ser maior do que 10, se não o cálculo da segunda ordem deve ser utilizado, pois quanto menor esse valor, mais a estrutura é sensível a grandes deslocamentos. Para estruturas com comportamento plástico, mais suscetíveis à deslocamentos, o valor deve ser maior do que 15 para não se considerar a não linearidade geométrica.  
Outra consideração importante são as imperfeições geométricas globais e locais, que possuem aplicações diferentes de acordo com cada norma e devem estar bem definidas no modelo de elementos finitos para se ter os efeitos de segunda ordem corretos durante a análise. No SCIA Engineer existem várias maneiras de adicioná-las ao modelo de forma direta. 

SCIA Engineer - Análise de segunda ordem    Second order analysis in SCIA Engineer   Second order analysis in SCIA Engineer

 

Como posso inserir imperfeições globais no modelo?

As imperfeições são definidas nas combinações não lineares e cada uma pode ter sua própria imperfeição. Isto é muito útil, pois conjuntos de cargas diferentes geram modos de falha próprios, que pode ser influenciados para mais ou menos de acordo com imperfeição. 

Para definir a imperfeição global como uma inclinação lateral uniforme na estrutura, utilize a função “Inclinação simples” e defina a inclinação relativa ao longo do eixo global X e Y ou local dx e dy. Este tipo de configuração é perfeita para estruturas regulares em planta e altura.

SCIA Engineer - Análise de segunda ordem

 

Existem diferentes meios de inserir as imperfeições globais?

Sim, existem outras maneiras:

  • Funções de inclinação: Se desejar variar o valor da inclinação ou alterar o seu sinal ao longo da altura ou comprimento da estrutura, você pode utilizar as funções de imperfeições. Estas funções são definidas manualmente pelas Bibliotecas > Estrutura, Análise > Imperfeições iniciais. 

    SCIA Engineer - Análise de segunda ordem  
     
  • Imperfeições baseadas em um caso de carga: O SCIA Engineer pode calcular a deformação da estrutura para um caso de carga específico e depois aplicá-la como uma imperfeição inicial. Se você sabe como deve ser o formato da imperfeição a ser obtida, este é um recurso interessante para se utilizar na análise. 

    SCIA Engineer - Análise de segunda ordem  
     
  • Modos de estabilidade como uma imperfeição: você pode selecionar uma combinação de estabilidade e um de seus modos de flambagem para aplicar como uma imperfeição na estrutura.

    SCIA Engineer - Análise de segunda ordem     Second order analysis in SCIA Engineer

 

Como eu posso inserir imperfeições locais?

A melhor maneira de fazer isso é através das configurações de flambagem, onde você pode escolher que elemento deve possuir imperfeições, deste modo, permitindo a análise detalhada de certos componentes da estrutura, sem a necessidade de alterar as configurações de todos os elementos. 

SCIA Engineer - Análise de segunda ordem      SCIA Engineer - Análise de segunda ordem

 

Existem diferentes meios de inserir as imperfeições locais?

Em vez de utilizar os dados de flambagem, o SCIA Engineer permite que você defina as imperfeições locais diretamente pelas propriedades das combinações não lineares, entretanto, a curvatura definida será aplicada em todos os elementos da estrutura. 

Em outros casos essa consideração é otimizada pela norma, por exemplo, na NBR 6118 as imperfeições locais são consideradas no cálculo da segunda ordem local em pilares pela obtenção dos momentos mínimos. Para você observar esses efeitos no SCIA Engineer, utilize a NBR 6118, acesse a aba de concreto e depois forças internas, onde os momentos mínimos são calculados automaticamente. 

SCIA Engineer - Análise de segunda ordem

Número de referência: 
ESA1317
Software: 
Categoria: 
Calculation (non linear, dynamics, ...)
Tipo: 
Usuário Free