O módulo do CYPECAD Interacção da estrutura com os elementos construtivos permite realizar uma análise dinâmica de edifícios submetidos a acções sísmicas que incluem o efeito dos elementos construtivos não estruturais utilizados, nomeadamente paredes de fachada e divisórias e considera vários modelos de comportamento do edifício correspondentes a diferentes situações ou estados desses elementos.
Este módulo foi implementado na versão 2014.b e considerava dois estados extremos: o Estado 1, correspondente ao comportamento da estrutura sem a intervenção de nenhum elemento construtivo, e o Estado 2 que tem em conta o efeito de todos os elementos construtivos confinados lateralmente através da inclusão da rigidez dos mesmos no modelo dinâmico considerando que são totalmente efectivos, isto é, que não sofreram fendilhação ou rotura.
A partir da versão 2014.g, o programa permite adicionar ao Estado 1 e 2 outros estados intermédios gerados automaticamente em função de um critério de rotura que relaciona o dano sofrido por um elemento com o deslocamento relativo das suas extremidades. São estados intermédios, nos quais cada elemento confinado lateralmente fornece uma percentagem da sua rigidez em função do nível de dano alcançado pelo mesmo.
A geração automática dos estados intermédios parte do modelo no qual se considera o efeito de todos os elementos construtivos totalmente efectivos (Estado 2). Uma análise modal espectral do modelo produz um deslocamento relativo entre os extremos de cada elemento construtivo que, com a aplicação do critério de rotura, se traduz num determinado nível de dano. O dano (ou fendilhação) sofrido pelo elemento provoca uma variação na sua rigidez. As novas rigidezes calculadas para cada um dos elementos construtivos são incluídas num novo modelo dinâmico sobre o qual se realiza a análise modal seguinte. Voltam-se a obter novos deslocamentos relativos e cada elemento alcança um novo nível de danos, com a respectiva variação de rigidez, gerando-se o modelo seguinte. Procede-se assim de forma sucessiva para cada hipótese sísmica considerada.
Este processo iterativo termina quando o nível dos danos causados estabiliza de um estado para o seguinte (o qual se alcança quando a diferença entre o nível de dados do último estado calculado e o anterior é inferior a 5% em cada elemento) ou quando se alcança o número máximo de iterações estabelecido pelo utilizador. Este será o Estado final.
A geração automática dos estados intermédios pode multiplicar substancialmente o número de hipóteses sísmicas consideradas, por este motivo o CYPECAD permite configurar este processo iterativo a partir do diálogo Elementos construtivos (menu Obra> Dados obra> zona Acções> botão da opção Elementos construtivos). Neste diálogo deve estar activa a opção Interacção com a estrutura (localizada na parte superior). Se assim for surge a opção Obter os estados de fendilhação e rotura progressiva. Se a opção se encontrar desactivada o CYPECAD gera apenas os Estados 1 e 2, como acontecia em versões anteriores. Activando a opção Obter os estados de fendilhação e rotura progressiva surgem as seguintes possibilidades:
- Considerar todos os estados intermédios de fendilhação e rotura
Esta opção faz que CYPECAD considere no dimensionamento da estrutura todos os estados gerados: Estado 1, Estado 2 e Estados intermédios. A sua activação pode aumentar o tempo de cálculo substancialmente, dependendo de quando se alcance o Estado final. - Considerar só o estado final
Todos os estados se calculam igualmente, mas o CYPECAD só considera no dimensionamento da estrutura o Estado 1, o Estado 2 e o Estado final.
Por baixo destas duas opções o utilizador estabelece um limite para o Número máximo de iterações. Este número determinará qual é o estado final, se esse estado não for atingido antes do nº de iterações máximas aqui estabelecidas.
Visto que o cálculo de uma estrutura se repete várias vezes, ao considerar todos os estados intermédios de fendilhação desde o primeiro cálculo pode aumentar o processo de dimensionamento de uma estrutura. Portanto, seria lógico que nos primeiros cálculos se activa-se a opção Considerar só o estado final e uma vez que o utilizador tenha solucionado os problemas que impliquem o aumento de dimensões dos elementos estruturais (e por conseguinte recalcular posteriormente), deve considerar se activa a opção Considerar todos os estados intermédios de fendilhação e rotura e incluindo se aumenta o Número máximo de iterações.
Para ajudar a tomar esta decisão, a partir da versão 2014.g foi implementada a opção Nível de dano (separador Resultados> menu Cargas> opção Elementos construtivos) que permite consultar os deslocamentos relativos e o nível de dano associado, por estado gerado e por hipótese sísmica, de cada elemento construtivo. Esta informação permite ao utilizador saber se a configuração que foi estabelecida do processo iterativo é adequada ou deve modificá-la:
- Se em alguma hipótese de sismo, o último estado de algum elemento construtivo difere em mais de 5% do estado anterior, deveria aumentar o Número máximo de iterações. Caso contrário, é suficiente.
- Se foi activada a opção "Considerar só o estado final" e as diferenças de danos entre o estado final e os outros intermédios (X1, X2... ou Y1, Y2...) for pequena não é necessária activar a opção "Considerar todos os estados intermédios de fendilhação e rotura".
Esta revisão deve realizar-se em todos os elementos construtivos de cada planta.
No diálogo mencionado dispõe de ajudas que explicam com detalhe as implicações destas opções.
A aproximação que realizava a versão 2014.a (e que a partir da versão 2014.g pode ser feita realizando se activa-se ou não, a opção Obter os estados de fendilhação e rotura progressiva) pode ser aceitável para os edifícios com planta rés do chão diáfana que, por regra geral, possuem uma irregularidade de rigidez que as torna mais débeis nessa planta (edifícios com planta rés do chão destinada a utilização comercial, garagens...).
Não obstante, e visto que não podemos generalizar para todos estes casos, recomendamos que se utilize a versão 2014.g e que se realize algum cálculo com a consideração de estados intermédios de rotura ou fendilhação.
Tenha em conta que um utilizador de qualquer versão 2014 pode actualizar-se gratuitamente para a última versão 2014. Portanto, recomendamos a qualquer utilizador que tenha instalada uma versão 2014 dos programas da CYPE que se actualize para a sua última versão. Em especial aqueles que possuam na sua licença do módulo "Interacção da estrutura com os elementos construtivos". Deste modo, possuirá da geração automática dos estados intermédios que foi mencionado anteriormente.
Recorde que as paredes de fachada e divisórias dos edifícios são consideradas elementos ‘não estruturais’, no entanto durante um sismo, fornecem rigidez à estrutura, modificando a distribuição e magnitude dos esforços provocados pela acção sísmica. Se os elementos estruturais não estão convenientemente dimensionados para essa distribuição, os esforços podem provocar a sua rotura, o que tornaria em causa a estabilidade do edifício, podendo levá-lo inclusive ao colapso. O módulo Interacção da estrutura com os elementos construtivos permite considerar o efeito que provocam os elementos não estruturais durante um sismo e a partir da versão 2014.g a geração automática de estados de rotura e fendilhação intermédios. Na página "Interacção da estrutura com os elementos construtivos" dispõe de mais informação sobre esta nova ferramenta do CYPECAD, única no mercado.
