Análise modal de vibrações
O módulo “Análise modal de vibrações” do CYPE 3D permite realizar uma análise modal da estrutura a partir da sua geometria e propriedades, incluindo possíveis não linearidades. O processo começa com uma análise não linear da estrutura para cada um dos casos de carga definidos, a partir da qual se obtém um modelo equivalente “linearizado” com a sua correspondente matriz de rigidez. Para o cálculo da matriz de massas, consideram-se apenas as cargas gravíticas envolvidas no caso de carga analisado, com os coeficientes definidos na combinação.
Para aprofundar esta funcionalidade, desenvolvem-se em seguida alguns pontos.
Modelo de cálculo para a análise modal
Para realizar uma análise modal de uma estrutura, é necessário conhecer o modelo de cálculo inicial no qual a análise de valores próprios e vetores próprios deve ser aplicada, ou seja, que matrizes de rigidez e massas devem ser utilizadas para o cálculo dos modos de vibração.
Após a introdução da estrutura no programa, é possível consultar a sua geometria e propriedades. Relativamente a estas últimas, é possível incorporar no modelo não linearidades, como apoios elásticos que só trabalham à tração ou à compressão, barras só à tração, placas com módulo de Winkler só à compressão ou rótulas plásticas.
O passo seguinte consiste em analisar os casos de carga para efeitos de análise modal de vibrações. Esta análise é efetuada de forma independente para cada um dos casos de carga definidos, estudando o comportamento dos elementos não lineares do modelo.
Matriz de rigidez
A partir de um caso de carga, o programa efetua uma análise não linear da estrutura sujeita a essas cargas. No último passo de carga, é analisado o comportamento dos elementos não lineares e estudado se as não linearidades estão ativadas ou não. No caso das articulações plásticas, é analisado se estas se formaram e em que estado funcionam. O programa substitui os elementos não lineares pelo seu elemento linear equivalente e obtém um modelo equivalente "linearizado", que é o modelo de partida para a análise modal que fornece a matriz de rigidez necessária.
Matriz de massas
No caso da análise modal espetral, para calcular a massa sísmica da estrutura, são analisadas as cargas gravitacionais que atuam na estrutura numa determinada combinação não linear, considerando-se 100% do peso próprio e da carga permanente, bem como a percentagem da sobrecarga e de neve consideradas como permanentes, conforme definido na janela de sísmo do programa.
Para a análise modal de vibrações pode considerar-se que, para efeitos de massa, apenas contribuem as cargas de natureza gravítica envolvidas no caso de carga em análise, com os coeficientes definidos na combinação.
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| Para obter mais informações sobre as diferenças entre a análise modal espectral para cálculo não linear e a análise modal de vibrações descrita neste módulo, consulte a seguinte ligação. |
Utilidade da análise modal de vibrações em estruturas
A análise modal de vibrações de estruturas é essencial para garantir a sua segurança, durabilidade e funcionalidade. Permite prever a forma como a estrutura responderá a cargas dinâmicas como o vento, tráfego ou sismo e efetuar uma conceção estrutural adequada para a tornar resistente e estável.
As estruturas podem sofrer vibrações devido a uma variedade de fatores, incluindo forças externas (como a passagem de veículos), frequências ressonantes (como marcha rítmica sincronizada em passarelas) e excitações do sistema (como máquinas em funcionamento). A análise modal de vibrações ajuda a compreender as frequências naturais, os modos de vibração e a resposta dinâmica das estruturas para garantir que permaneçam dentro de limites aceitáveis.
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| Todos os pormenores relacionados com a utilidade da análise modal de vibrações em estruturas podem ser consultados a partir desta ligação. |
Funcionamento do módulo “Análise modal de vibrações” no CYPE 3D
Para realizar uma análise modal de vibrações no CYPE 3D, em primeiro lugar, é necessário selecionar as barras a considerar através da opção “Análise modal” do bloco “Barra”, situado no separador “Propriedades” (separador “Estrutura”).
Em seguida, a partir do bloco “Modal”, no separador “Cálculo” (também no separador “Estrutura”), são executados os restantes passos:
Em primeiro lugar, devem ser definidos os casos de carga através da opção “Casos de carga”. A análise modal de vibrações é efetuada de forma independente para cada um dos casos de carga definidos nesta caixa de diálogo. Em seguida, a análise modal é executada a partir da opção “Calcular”, com a possibilidade de ativar a discretização de barras. Por fim, a partir da opção “Modos de vibração”, o programa apresenta os resultados de forma gráfica no ecrã para cada caso de carga definido e cada modo de vibração, incluindo animações. Os resultados também podem ser gerados sob a forma de listagem, utilizando a opção com o mesmo nome.
Nesta listagem, as percentagens de massa mobilizada mais relevantes são destacadas a azul para uma fácil identificação. Desta forma, é possível verificar mais eficazmente se o comportamento dinâmico da estrutura está dentro dos padrões de segurança e conforto comummente aceites.
