CYPE 3D

O CYPE 3D gera automaticamente o peso próprio das barras introduzidas que constituem a ação permanente de peso próprio. É possível acrescentar um número indefinido de ações adicionais de igual ou diferente natureza (revestimentos e paredes, sobrecarga, vento, sismo ou neve).

O utilizador pode definir as ações simples que desejar e decidir se se combinam de maneira compatível, incompatível ou simultânea. O programa gerará automaticamente a combinação destas ações de acordo com as possibilidades indicadas.

Por exemplo, o programa gera automaticamente a combinação da ação correspondente a uma situação de cargas composta por uma sobrecarga genérica e a atuação de um carro de cargas com distintas posições. As posições do carro são incompatíveis entre si, mas cada uma delas é compatível com a sobrecarga genérica e com o resto das ações de diferente natureza.

Podem visualizar-se as combinações de ações geradas entre as ações da mesma natureza. Deste modo, é possível que o utilizador verifique se as possibilidades indicadas estão as corretas.

Admite múltiplos tipos de carga como por exemplo, pontuais, lineares, lineares variáveis em altura, superficiais, superficiais variáveis em altura, incremento e gradiente de temperatura, momentos, etc. As cargas podem introduzir-se nos nós e nas barras.

As cargas superficiais introduzem-se sobre panos, são definidas geometricamente pelo utilizador mediante um polígono fechado. Estas cargas podem estar aplicadas em toda a superfície do pano ou em superfícies poligonais contidas neste. O utilizador também indica a direção da distribuição unidirecional das cargas introduzidas sobre o pano que deve ser paralela a um dos lados do pano.

A distribuição de todas as cargas aplicadas sobre o pano é isostática, realiza-se sobre as barras contidas no pano que não sejam paralelas à direção de distribuição. Para o caso das cargas definidas numa superfície específica do pano, a distribuição só afeta as barras mais próximas da superfície definida.

Nas estruturas 3D integradas do CYPECAD também é possível definir cargas superficiais tal como no CYPE 3D. Nos seguintes vídeos dispõe-se de informação detalhada sobre:

• A introdução e edição de cargas superficiais
• A introdução e edição de panos

É possível definir deslocamentos prescritos nos encastramentos e apoios, e rotações prescritos nos encastramentos. Estes deslocamentos e rotações provocarão esforços sobre as barras, pelo que quando se definem é necessário atribuir os seus efeitos a um tipo de ação.

Tipologia de nós

A tipologia de nós é muito completa. Podem definir-se vinculações interiores e exteriores. As vinculações exteriores permitem que os tipos de nós possam definir-se como articulados, encastrados, semi-encastrados, apoios elásticos (molas), apoios com deslocamentos livres segundo um plano ou reta a definir, etc. 

É possível definir Relações entre nós. As relações dos nós são utilizadas para indicar que dois ou mais nós têm deslocamentos iguais em todas as ações. A equalização dos deslocamentos pode ser definida numa, duas ou três direções segundo os eixos globais X, Y e Z. O número correspondente a cada grupo ou conjunto de nós cujos deslocamentos estão relacionados é mostrado no ecrã.

Deve ter-se em conta que, para que dois ou mais nós tenham deslocamentos iguais entre si, deve haver algum elemento ou disposição construtiva na estrutura que efetivamente concretize a hipótese de deslocamentos iguais.

Não é permitido atribuir relações aos nós que fazem parte dos bordos de sistemas de contraventamento quando o deslocamento tem projeção sobre o plano desse sistema.

Elemento estrutural tipo "Tirante"

A peça faz parte de um sistema de contraventamento e trabalha só à tração. É possível atribuir secções transversais formadas por perfis do tipo chapa laminada, cantoneira laminada, varão ou vergalhão maciço.

Na página Barras definidas como elementos estruturais do tipo Tirante dispõe de mais informação sobre estes elementos estruturais. 

Elemento estrutural tipo "Pilar"

A peça é um pilar e deve ser vertical. As secções que admite são:

• Betão armado de secção retangular e circular
  Na página Pilares de betão pode encontrar mais informação sobre este módulo, comum ao CYPE 3D e ao CYPECAD, que permite em ambos os programas dimensionar estes elementos estruturais.
  
• Secções de aço
  Podem ser definidas por perfis de aço laminado, composto ou enformado.
  
• Secções mistas de betão e aço
  Na página Pilares mistos de betão e aço pode encontrar mais informação sobre este módulo, comum ao CYPE 3D e ao CYPECAD, que permite em ambos os programas dimensionar estes elementos estruturais.
  

Na página Barras definidas como elementos estruturais do tipo "Pilar" dispõe de mais informação sobre estes elementos estruturais. 

Elemento estrutural tipo "Viga"

A peça é uma viga, não pode ser vertical e não deve estar rodada em torno do seu eixo longitudinal. As secções que admite são:

• Betão armado de secção retangular, em L, em T…, com treliça ou pré-esforçada
  Na página Vigas de betão pode encontrar mais informação sobre este módulo, comum ao CYPE 3D e ao CYPECAD, que permite em ambos os programas dimensionar estes elementos estruturais.
  
• Secções de aço
  Podem ser definidas por perfis de aço laminado, composto ou enformado.
  
  Quando se define uma peça como viga, a viga é composta por uma única peça. Não obstante, o programa permite a definição de vigas contínuas compostas por várias vigas.
  
• Madeira
  Podem ser definidas por secções retangulares de madeira serrada ou laminada. Na página Perfis de madeira pode encontrar mais informação sobre este módulo, comum ao CYPE 3D e ao CYPECAD, que permite a ambos os programas dimensionar estes elementos estruturais.
  

Na página Barras definidas como elementos estruturais do tipo "Viga" dispõe de mais informação sobre estes elementos estruturais. 

Outras características das barras

Encurvadura e encurvadura lateral

O CYPE 3D permite ao utilizador introduzir os coeficientes β de encurvadura ou o comprimento de encurvadura, o coeficiente de momentos e o coeficiente C1 da formulação do momento crítico de encurvadura lateral (se a norma selecionada o definir) de cada barra. Em termos gerais, cada norma indica os valores para estes coeficientes associados a distintas distribuições de momento fletor entre pontos de travamento.

Também calcula automaticamente o comprimento de encurvadura das barras segundo um método aproximado, baseado em fórmulas comummente aceites, solicitando ao utilizador a classificação da estrutura como do tipo nós móveis ou nós fixos. O utilizador também pode ativar em qualquer barra a verificação de encurvadura lateral.

Limitações de flecha

O programa possibilita ao utilizador limitar a flecha das barras para que no dimensionamento dos perfis tenha em conta a restrição imposta (além da tensão, esbelteza, encurvadura lateral, etc). O utilizador pode impor limites à flecha máxima e relativa, tanto para valores absolutos, como para valores relativos ao comprimento entre extremos e pontos de inflexão da deformada. A flecha pode definir-se como secante ou tangente a um dos extremos. Também é possível definir uma peça composta por várias barras alinhadas para que o programa verifique a sua flecha como uma única barra. Os quadros de diálogo que limitam a flecha das barras dispõem de ajudas, que definem perfeitamente os tipos de flecha que o utilizador pode limitar e o comprimento que serve como referência à flecha relativa.

Ajustes, deslocamentos e rotações

Na introdução de barras é possível realizar ajustes, deslocamentos e rotações relativamente ao eixo de introdução da barra. A excentricidade produzida por estes ajustes e deslocamentos considera-se no cálculo, pelo que o programa permite ao utilizador considerar a verdadeira posição relativa entre barras.

Coeficientes de encastramento e rigidezes rotacionais

Nos extremos de peças (barras ou conjunto de barras alinhadas que formam uma peça), o programa permite atribuir os coeficientes de encastramento xy e xz ou atribuir rigidezes rotacionais nesses planos. A definição das rigidezes rotacionais permite a modelação das ligações cuja rigidez à rotação é fundamental considerar, como é o caso das ligações aparafusadas.

Em cada ligação aparafusada dimensionada, o programa também calcula (para todas as combinações de esforços atuantes) as rigidezes rotacionais de cada ligação e seleciona um valor da rigidez rotacional para cada extremo da peça, que será proposto ao utilizador para um novo cálculo da estrutura.

Após o cálculo, o programa avisa se a rigidez rotacional introduzida pelo utilizador nas peças encastradas a ligações aparafusadas difere em mais de 20% da proposta pelo programa ou se não está definida.

O CYPE 3D permite ao utilizador tanto atribuir automaticamente as rigidezes rotacionais propostas pelo programa, como rever as que desejar, para decidir em cada caso quais as rigidezes rotacionais que quer adotar.

Na secção "Rigidezes rotacionais nos extremos da peça" da página Ligações aparafusadas pode obter mais informação sobre as considerações que o CYPE 3D realiza sobre as rigidezes rotacionais.

Placas no CYPE 3D

O CYPE 3D inclui a possibilidade de definir elementos de placa. As placas são elementos planos bidimensionais de espessura constante e sem aberturas, cujo perímetro está definido por um polígono.

Para efeitos de cálculo, as placas introduzem-se na matriz de rigidez global da estrutura, mediante um modelo de elementos finitos tridimensionais de placa plana triangulares de seis nós (quadráticos). O tipo de elemento utilizado baseia-se na sobreposição de dois elementos desacoplados localmente: um indica a rigidez axial (esforços de membrana) e outro a rigidez à flexão (esforços de placa).

Para cada placa, é possível definir:

• Espessura e módulo de winkler
  Na direção Z local.
• Material
  Betão, aço laminado, aço enformado, alumínio e genérico (especificando o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson).
• Posição
  Relativamente ao plano de introdução
• Discretização
  É possível controlar a densidade da malha definindo a dimensão máxima do tamanho do triângulo nas direções x e y locais.
• Orientação dos eixos
• Vinculação interior
  Vinculação interior das arestas com outros elementos da estrutura.
• Vinculação exterior
  Também é possível definir a vinculação exterior das arestas, mas neste caso, esta aplica-se a todas as placas que partilham a aresta. As possibilidades de vinculação exterior são as mesmas que as disponíveis para os nós do CYPE 3D.
• Bandas de integração
  As bandas de integração em placas definem linhas sobre as quais, para uma determinada largura de banda, se integram os esforços correspondentes à placa para se obter esforços de barra.

CYPE 3D permite incluir no desenho dos elementos estruturais de aço laminado e composto, as principais especificações e requerimentos vinculados aos três sistemas sismo-resistentes mais utilizados e definidos na norma dos Estados Unidos AISC 341-10 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings): Pórticos resistentes ao momento, Pórticos com contraventamentos concêntricos e Pórticos com contraventamentos excêntricos

CYPE 3D também calcula, dimensiona e verifica Ligações Pré-qualificadas segundo as normas ANSI/AISC 358-10 (Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications) e ANSI/AISC 341-10.

Se desejar obter informação sobre estas características do CYPE 3D, visite a página de sistemas sismo-resistentes e uniões pré-qualificadas.

Verificação de resistência ao fogo

Com o módulo Verificação de resistência ao fogo, o CYPECAD e o CYPE 3D realizam:

• Para pilares, vigas e barras de aço
  A verificação da resistência ao fogo e o dimensionamento do revestimento de proteção necessário segundo as normas CTE DB SI 6 e Eurocódigo (EN 1992-1-2:2004 e EN 1993-1-2:2005).
  
• Para vigas e barras de madeira
  A verificação da resistência ao fogo e o dimensionamento das secções de madeira face à ação do fogo para que cumpram a norma selecionada (CTE DB SE-M –Espanha-, NBR 7190 ou Eurocódigo 5).
  
  

Em Verificação da resistencia ao fogo pode encontrar mais informação sobre esta verificação nos programas da CYPE Ingenieros.

• Ligações I. Soldadas para naves com perfis laminados e compostos em duplo T
  
  • Normas implementadas para o cálculo de ligações soldadas
  • Tipologia de ligações soldadas implementadas
  • Opções de cálculo
  • Dimensionamento de ligações soldadas
  • Consulta de ligações soldadas
  • Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações I
  • Listagens de ligações soldadas
  • Desenhos de ligações soldadas

• Ligações II. Aparafusadas para naves com perfis laminados e compostos em duplo T
  • Normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas
  • Tipologias de ligações aparafusadas implementadas
  • Opções de cálculo
  • Ligações aparafusadas pré-esforçadas e não pré-esforçadas
  • Dimensionamento de ligações aparafusadas
  • Consulta de ligações aparafusadas
  • Listagens de ligações aparafusadas
  • Desenhos de ligações aparafusadas

• Ligações III. Soldadas para Edificação com perfis laminados e compostos em duplo T
  
  • Normas implementadas para o cálculo de ligações soldadas
  • Tipologia de ligações soldadas para edificação implementadas
  • Opções de cálculo
  • Dimensionamento de ligações soldadas para edificação
  • Consulta de ligações soldadas
  • Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações III
  • Listagens de ligações
  • Desenhos de ligações soldadas

• Ligações IV. Aparafusadas para Edificação com perfis laminados e compostos em duplo T
  
  • Normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas para edificação
  • Tipologia de ligações aparafusadas para edificação implementadas
  • Opções de cálculo
  • Ligações aparafusadas pré-esforçadas e não pré-esforçadas
  • Dimensionamento de ligações aparafusadas para edificação
  • Características das ligações aparafusadas de edificação dimensionadas
  • Consulta de ligações aparafusadas
  • Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações IV
  • Listagens de ligações
  • Desenhos de ligações aparafusadas

Opções de cálculo para as placas de amarração

As opções de cálculo das placas de amarração configuram-se no diálogo Opções (menu Obra> Dados obra> Ligações> Opções).

Verificações em placas de amarração

O CYPE 3D realiza as seguintes verificações para dimensionar as placas de amarração (assumindo a hipótese de placa rígida):

• No betão onde apoia a placa verifica-se:
  • A tensão de compressão: A tensão de compressão na interface placa de amarração-betão deve ser menor que a tensão admissível do betão que depende da natureza de cada combinação.

As sapatas podem ser de betão armado ou de betão simples, de altura constante ou variável, e o programa pode dimensioná-las de modo que sejam quadradas, retangulares, excêntricas, de canto ou faceadas. O cálculo e dimensionamento de sapatas constitui um módulo do CYPE 3D.

Os maciços admitem múltiplas estacas. Podem ser de 1, 2, 3 e 4 estacas; maciços lineares e retangulares de qualquer número de estacas (de 3 a 30 estacas por lado); pentagonais de 5 e 6 estacas e hexagonais de 6 e 7 estacas. O cálculo e o dimensionamento dos maciços de encabeçamento das estacas constitui um módulo do CYPE 3D.

Tanto às sapatas como aos maciços de encabeçamento de estacas, podem chegar vigas lintéis e vigas de equilíbrio. O cálculo e dimensionamento de vigas lintéis e vigas de equilíbrio constitui um módulo do CYPE 3D.

Em Cálculo e dimensionamento de fundações pode encontrar mais informação sobre as fundações que o CYPECAD e o CYPE 3D dimensionam.

O CYPE 3D permite selecionar o tipo de equilíbrio das vigas selecionando o tipo de diagrama de tensões que atuará sob a sapata como resposta do terreno, para efeitos de cálculo dos esforços sobre a viga de equilíbrio e das tensões do terreno.

• Diagrama retangular de tensões sob a sapata:

Se esta opção for selecionada, assume-se que o equilíbrio da viga é perfeito, resultando num diagrama de tensões retangular do solo.

Admite-se que o equilíbrio da viga não é perfeito, ou seja, que ocorre uma certa rotação da base, resultando num diagrama de tensões trapezoidal e, portanto, um relaxamento das esforços que atuam na viga. Sendo o diagrama de tensões sob a sapata trapezoidal, a sua resultante aproxima-se do pilar, resultando numa redução do momento sobre a viga de aproximadamente 10%.

O CYPE 3D importa ficheiros gerados em programas de CAD, em formato DWG e DXF de duas e três dimensões. Com eles poderá gerar automaticamente a geometria da estrutura (inclusivamente selecionando os elementos a importar classificados por layers, entidades, cores ou tipos de linha).

Também é possível importar ficheiros de desenho em formato DXF ou DWG para utilizá-los como máscaras. Deste modo, o utilizador pode introduzir os nós e as barras da estrutura capturando as entidades e os elementos destes ficheiros nas janelas 2D do programa. A importação e utilização dos ficheiros de desenho DXF e DWG realiza-se tal como no CYPECAD. O utilizador dispõe de três botões na barra de ferramentas que permitem gerir a utilização destes ficheiros:

Dispõe também de outras ferramentas que facilitam a introdução de dados: Zoom, Redesenhar, Ortogonal, Desfazer, Refazer, Repetir última seleção de elementos, etc. Pode realizar capturas (extremo, ponto médio, perpendicular, mais próximo e intersecção) e rastreios (prolongamento, perpendicular, ortogonal) sobre elementos da estrutura.

Com a geração de vistas poderá trabalhar com janelas em 2D e 3D (de toda a estrutura ou parte dela) de maneira totalmente interativa e com total conectividade. Inclusivamente, nas vistas 3D que aparecem no ecrã, surge a marca do plano da vista 2D na qual esta posicionado o cursor.

O CYPE 3D também contém comandos para realizar gerações automáticas, como a geração de nós, barras e malhas espaciais formadas por tetraedros. Além disso, é capaz de criar um número ilimitado de pórticos paralelos a partir de um só.

Os elementos cotam-se sem introduzir coordenadas nem malhas rígidas. Quando se introduz um nó ou uma barra, o programa atribui-lhes umas coordenadas que dependem da posição do cursor na linha ou linhas de referência que se capturam. Depois, o utilizador pode cotar os nós ou deixar as coordenadas atribuídas.

Cálculo com multiprocessadores

O CYPECAD e o CYPE 3D utilizam no cálculo das suas estruturas o potencial dos multiprocessadores.

Para tirar partido destas prestações, o CYPECAD e o CYPE 3D, dispõem do módulo comum "Cálculo em paralelo até oito processadores" que permite poupar uma substancial quantidade de tempo de cálculo.

A página "Utilização dos multiprocessadores" fornece mais informação sobre este módulo, bem como um estudo comparativo que mostra os tempos de cálculo com e sem a sua utilização.

Resultados, desenhos e listagens

Os diagramas e envolventes de esforços e as deformadas podem-se consultar no ecrã de forma gráfica ou analítica.

A ferramenta para a verificação de barras no ecrã (tensão, encurvadura lateral, esbelteza, flecha...) permite uma correção manual ou automática até ao dimensionamento final.

Desenha os planos de qualquer vista da estrutura, com a informação que se deseje, inclui alçados com a dimensão real do perfil. Poderá exportar os desenhos para formato DXF e DWG ou imprimir diretamente para a impressora ou plotter.

Gera vistas 3D em perspectiva cónica ou isométrica com os perfis em verdadeira grandeza. Estas vistas 3D podem imprimir-se ou exportar-se para ficheiros em formato DXF, DWG, EMF, BMP e JPG. Nelas, podem-se mostrar os elementos com texturas que se assemelham às cores reais dos seus materiais. O utilizador pode representar a vista 3D sem materiais ou com eles:

• Sem materiais
  Mostra as cores que diferenciam os elementos da vista 3D mesmo que se trate do mesmo material.
• Com materiais
  Mostra os elementos da vista 3D com texturas que se assemelham às suas cores reais.

Proporciona total liberdade para mover-se pelo interior da estrutura numa perspetiva cónica.

Obtém listagens de dados de nós, barras e cargas; de resultados de deslocamentos, reações, esforços, tensões, flechas, sapatas, placas de amarração, etc. da estrutura. Inclui as listagens de medições. Estas listagens podem exportar-se para os formatos TXT, HTML, PDF e RTF. Também pode obter uma vista preliminar das mesmas.

Listagens justificativas de verificações dos estados limite últimos

O CYPECAD, o CYPE 3D e as Estruturas 3D integradas do CYPECAD geram listagens justificativas de verificações dos estados limite últimos de perfis de betão armado, aço, madeira e alumínio.

Estas listagens contém todas as verificações realizadas pelo programa para dimensionar os perfis e constituem um importante documento com o qual o utilizador pode:

• Verificar o dimensionamento
• Otimizar o dimensionamento

O nível de pormenorização destas listagens também proporciona um carácter didático, pois permite ao utilizador conhecer todas as verificações a que está submetido um perfil.

Em Listagens justificativas de verificações de estados limite últimos pode encontrar mais informação sobre estes documentos (modos de obtenção, tipos de perfis e normas para as quais se podem gerar, etc).