PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Curso de Engenharia Civil
APRESENTAÇÃO DO PROGRAMA CYPECAD
Clayton Donizetti Raimundo Helton de Almeida Prata Lílian Thaís de Figueiredo Barbosa Natanael Ramon Delega Castanheiro Samara Kelly de Gouvêa Sara Crispim da Costa
Poços de Caldas 2011
1. Desenvolvimento Teórico
1.1. Dados Gerais Escolha as condições de vento e sismo (análise modal espectral), selecionando as características segundo o descrito no regulamento. Nos dois casos pode realizar a consideração de efeitos de segunda ordem (P-delta). 1.1.1. Livre definição do nº de ações. Cargas lineares, superficiais e pontuais, em qualquer posição (geração automática do peso próprio de todos os elementos e lajes). Biblioteca de combinações predefinidas ou definidas pelo utilizador.
OBS: CYPECAD dispõe de numerosas opções de cálculo, para personalizar a análise, cálculo e armadura. Pode criar ou modificar tabelas e combinações de armaduras e definir os critérios para as armaduras.
1.2. Introdução de Dados A introdução geométrica de uma obra no CYPECAD realiza-se ao nível dos diferentes níveis da estrutura, do mesmo modo como se visualizam os desenhos da obra evitando desta maneira a introdução de dados em três dimensões que seria mais complexa. Com o CYPECAD pode introduzir os dados de uma estrutura de três modos diferentes: 1.2.1. Introdução automática de obras: DXF, DWG e modelos CAD/BIM. O módulo Introdução automática de obras: DXF, DWG e modelos CAD/BIM de CYPECAD dispõem de duas opções que foram concebidas para gerar automaticamente a estrutura utilizando a informação dos seguintes tipos de ficheiros: 1.2.1.1.
Importação de ficheiros em formato IFC gerados por programas
CAD/BIM. 1.2.1.2.
Interpretação da informação de ficheiros DXF ou DWG.
Na Introdução automática de obras pode obter mais informação.
1.2.2. Com ajuda de DXF ou DWG usados como máscaras: Pode introduzir os elementos verticais e as vigas da estrutura ajudando-se de um desenho em
formato DXF ou DWG. Nesta modalidade é possível utilizar as capturas aos elementos de desenho em formato DXF ou DWG, de modo que se possa ajustar a estrutura à posição definida nesses ficheiros. 1.2.3. Introdução por coordenadas globais ou relativas: O programa também permite a introdução de pilares e vigas por coordenadas referidas à origem das coordenadas ou a qualquer outro ponto. Na introdução de uma estrutura pode-se combinar, qualquer das três modalidades mencionadas:
Introdução
automática
(importando
de
ficheiros
IFC
obras ou,
interpretando DXF e DWG).
Com ajuda de DXF e DWG utilizados como máscaras.
Mediante
coordenadas
globais
ou
relativas. Gera plantas de qualquer geometria. Admite qualquer número de pisos, pilares, vigas, lajes, etc., com funções de ajuste de vigas, prolongar e deslocar vigas, etc. Obtém a vista 3D sólida e imediata (na perspectiva cônica ou isométrica) de qualquer planta ou do edifício completo, sem necessidade de um cálculo prévio. É possível mover-se pelo interior da estrutura com total liberdade quando se visualiza uma perspectiva cônica. Na vista 3D, as lajes e os muros possuem um grau de transparência que facilita a visualização dos elementos que ficam ocultos. Pode introduzir lajes horizontais ou inclinadas. A introdução destas últimas é muito simples, uma vez que apenas se devem definir planos inclinados e, a seguir, atribuem-se às lajes introduzidas em projeção horizontal, evitando a complexa introdução em 3D.
1.3. Introdução Automática de Obras O módulo Introdução automática de obras: DXF, DWG e modelos CAD/BIM de CYPECAD foi concebido para gerar automaticamente a estrutura mediante duas modalidades:
Importação de ficheiros em formato IFC gerados por programas
CAD/BIM. Interpretação da informação de ficheiros DXF ou DWG.
Em ambos os casos a estrutura gera-se automaticamente após a intervenção de um assistente que solicita ao utilizador a confirmação ou o cumprimento dos dados contidos nestes tipos de ficheiros. 1.3.1. Importação de ficheiros IFC de programas CAD/BIM O módulo Introdução automática de obras: DXF, DWG
e
modelos
CAD/BIM permite
importar para o CYPECAD os ficheiros no formato IFC gerados pelos principais programas CAD/BIM
(Allplan®,
Archicad®,
Revit®
Architecture). Mediante um assistente o utilizador confirma e completa a informação obtida do ficheiro IFC, após o qual gera-se automaticamente os seguintes elementos da estrutura (distribuição de plantas, cargas gerais, pilares, vigas de contornos exteriores e de aberturas interiores e máscaras de cada planta). O assistente para a introdução automática IFC dispõe de uma série de pontos onde se mostram ou solicitam os dados que servirão para gerar automaticamente a obra.
Seleção do ficheiro IFC O utilizador indica a localização do ficheiro IFC, do qual o programa importará os dados que se mostram nas seguintes etapas da introdução automática.
Alturas das plantas Definem-se as alturas de todas as plantas contidas no ficheiro IFC selecionado. CYPECAD propõe as alturas e nomes de plantas contidas no ficheiro IFC. O utilizador pode validar ou modificar estes dados. Também se indica aqui o tipo de fundação: Encastrada (com vinculação exterior) ou Flutuante (sem vinculação exterior), e a cota da planta de fundação.
Cargas em plantas O utilizador indica as sobrecargas de utilização e as cargas permanentes das plantas contidas no ficheiro IFC selecionado.
Pilares Mostram-se numa lista os elementos do tipo pilares (entidade IFCCOLUMN) contidas no ficheiro IFC. O utilizador activa aquelas que deseja importar para gerar os pilares estruturais da obra.
Lajes e Coberturas Mostram-se numa lista os elementos do tipo lajes
e
coberturas
(entidades
IFCSLAB
e
IFCROOF) contidas no ficheiro IFC. O utilizador ativa aqueles tipos de lajes e coberturas dos quais deseja que se gerem no CYPECAD os seus contornos exteriores e interiores (aberturas). Também deve selecionar os tipos de vigas com os quais se vão gerar estes contornos.
Cargas de paredes Mostram-se numa lista os elementos do tipo paredes (IFCWALL e IFCWALLSTANDARCASE) contidos no ficheiro IFC. O utilizador ativa aquelas paredes das quais deseja que se obtenham as suas cargas para colocá-las automaticamente como cargas lineares sobre as plantas da obra de CYPECAD. CYPECAD obtém o valor das cargas lineares a partir das dimensões das paredes selecionadas; e dos pesos superficiais escolhidos pelo utilizador através de um diálogo onde se pormenoriza a sua composição e o peso superficial. É possível escolher um tipo genérico e atribuir um valor do peso superficial.
Máscaras de desenho O utilizador pode ativar a criação automática de máscaras de desenho para a obra de CYPECAD com os elementos que aqui selecione: pilares, lajes, paredes e elementos auxiliares. 1.3.2. Interpretação da informação de ficheiros DXF ou DWG Com a opção Introdução automática DXF/DWG do módulo Introdução automática de obras: DXF, DWG e modelos CAD/BIM, o utilizador indica uma série de dados, mediante um assistente, que possibilita que o programa interprete ficheiros no formato DXF ou DWG para gerar automaticamente a estrutura da obra (distribuição de plantas, cargas gerais, pilares, vigas de contorno e de aberturas interiores e máscaras de cada planta).
Tudo isto é possível após a solicitação ao utilizador dos dados gerais que definem a estrutura e interpretação, por parte do programa, dos desenhos de arquitetura em formato DXF ou DWG. O utilizador define a composição das plantas da estrutura: caves, r/c, pisos, cobertura, laje de piso e cobertura da casa das máquinas. Salvo o r/c e a cobertura, o resto das plantas são opcionais. Indicam-se também as alturas, sobrecargas, cargas de revestimentos e paredes divisórias de cada piso. Seguidamente selecionam-se os DXF ou DWG da estrutura e definem-se as layers que representam pilares, contornos exteriores e contornos de aberturas. É possível selecionar que tipos de vigas constituem o contorno exterior e interior e, inclusive,
definir opcionalmente um deslocamento da viga relativamente à linha de contorno, sendo muito útil no caso em que o contorno desenhado no DXF ou DWG representa o bordo da fachada e não o bordo estrutural. Também é possível indicar uma layer que contenha a definição de pontos fixos de pilares. Com a geometria de pilares e vigas já introduzida, o utilizador pode realizar qualquer retoque manual da estrutura gerada, colocar as lajes e completar a definição da estrutura. Permite, ainda, atribuir qualquer tipo de viga a uma poligonal ou linha do DXF ou DWG em qualquer planta. A poligonal pode ser constituída por linhas retas e curvas e pode ser fechada ou aberta. Deste modo não é necessário introduzir a geometria da poligonal viga a viga.
1.4. Interação com o Novo Metal 3D O CYPECAD permite que o utilizador possa tirar proveito das potencialidades do Novo Metal 3D permitindo que o utilizador crie uma determinada estrutura, podendo posteriormente importá-la e continuar no CYPECAD a restante introdução dos elementos pertencentes à mesma. Uma estrutura 3D integrada é uma estrutura metálica ou de madeira, formada por nós e barras com seis graus de liberdade que se conecta e vincula à estrutura principal do edifício criada no CYPECAD.
1.5. Cálculo 1.5.1. Análise de solicitações A análise das solicitações realiza-se através de um cálculo espacial em 3D, por métodos matriciais de rigidez, através de todos os elementos que definem a estrutura: pilares, paredes, muros, vigas e lajes. Ao finalizar o cálculo pode consultar os erros dos diferentes elementos. 1.5.2. Cálculo Sísmico
O cálculo sísmico realiza-se mediante uma análise modal espectral completa que resolve cada modo como uma hipótese e realiza a expansão modal e a combinação modal para a obtenção de esforços. 1.5.3. Verificação de resistência ao fogo Com
o
módulo Resistência
ao
fogo, CYPECAD efetua
a
verificação
da
resistência
e
dimensiona
o
ao
fogo
revestimento de proteção dos elementos estruturais de aço e betão que compõem a obra (vigas, lajes, pilares, paredes e muros de betão; vigas e pilares de metálicas; e barras de aço nas estruturas 3D integradas) para as normas Euro código (EN 1992-12:2004 e EN 1993-1-2:2005). Para os muros de blocos de betão e para as lajes mistas CYPECAD não efetua a verificação da resistência ao fogo. A verificação da resistência ao fogo para os elementos estruturais de madeira nas Estruturas 3D integradas de CYPECAD realiza-se num módulo diferente: o módulo Perfis de madeira (comum ao Novo Metal 3D, Metal 3D clássico e Estruturas 3D integradas de CYPECAD). Este módulo dimensiona as seções de madeira frente à ação do fogo para que cumpram com a norma Euro código 5. 1.5.4. Ligações Soldadas e Aparafusadas Os módulos de ligações concebidos por CYPE Ingenieros (Ligações I Soldadas para Naves com perfis laminados e compostos em duplo T, Ligações II Aparafusadas para Naves com perfis laminados e compostos em duplo T, Ligações III Soldadas para Edificação com perfis laminados e compostos em duplo T, Ligações IV Aparafusadas para Edificação com perfis laminados e compostos em duplo T e Ligações V Treliças planas com perfis tubulares) podem utilizar-se tanto no CYPECAD como no Novo Metal 3D (incluindo as Estruturas 3D integradas de CYPECAD). As tipologias de ligações implementadas nos módulos Ligações I, Ligações II e Ligações V tem maior campo de aplicação nas naves introduzidas no Novo Metal 3D e nas Estruturas 3D integradas de CYPECAD, as tipologias de ligações que dimensiona o módulo Ligações III e Ligações IV tem um campo de aplicação mais amplo nas
estruturas de edificação formadas por pórticos que se calculam em CYPECAD. De qualquer forma, cada ligação dimensionada por qualquer dos módulos indicados resolve-se do mesmo modo num programa ou noutro. Posto isto, os módulos Ligações I, Ligações II, Ligações III e Ligações IV possuem tipos de ligações comuns. Em cada um dos seguintes pontos pode encontrar bastante informação sobre as características destes módulos:
1.5.4.1.
Ligações I: Soldadas para naves com perfis laminados e
compostos em duplo T o
Tipologia de ligações soldadas implementadas.
o
Opções de cálculo.
o
Dimensionamento de ligações soldadas.
o
Consulta de ligações soldadas.
o
Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações soldadas.
o
Listagens de ligações.
o
Desenhos de ligações.
1.5.4.2.
Ligações II: Aparafusadas para naves com perfis laminados e
compostos em duplo T o
Normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas.
o
Tipologias de ligações aparafusadas implementadas.
o
Opções de cálculo.
o
Ligações aparafusadas pré-esforçadas e não pré-esforçadas.
o
Dimensionamento de ligações aparafusadas.
o
Consulta de ligações aparafusadas.
o
Listagens de ligações.
o
Desenhos de ligações.
1.5.4.3.
Ligações III: Soldadas para Edificação com perfis laminados e
compostos em duplo T o
Tipologia de ligações soldadas para edificação implementadas.
o
Opções de cálculo.
o
Dimensionamento de ligações soldadas para edificação.
o
Consulta de ligações soldadas.
o
Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações III.
o
Listagens de ligações.
o
Desenhos de ligações soldadas.
1.5.4.4.
Ligação IV: Aparafusadas para Edificação com perfis laminados e
compostos em duplo T o
Tipologia de ligações aparafusadas para edificação implementadas.
o
Opções de cálculo.
1.5.4.5.
Ligações V: Treliças planas com perfis tubulares
o
Norma implementada para o cálculo das ligações.
o
Tipologias de ligações de treliças planas com perfis tubulares implementadas.
o
Dimensionamento das ligações.
o
Consulta das ligações.
1.5.5. Cálculo paralelo com 2 ou 4 (mais dois) processadores CYPECAD e Novo Metal 3D utilizam no cálculo das suas estruturas o potencial que têm os multiprocessadores com dois módulos comuns que permitem ao utilizador utilizar as vantagens de rendimento dos multiprocessadores: o
Cálculo em paralelo com dois processadores.
o
Cálculo em paralelo com quatro processadores. Em Cálculo paralelo com 2 ou 4 (mais dois) processadores pode encontrar mais
informação sobre estes módulos e estudos comparativos sobre o tempo de cálculo numa máquina com dois processadores e noutra com quatro processadores.
1.6. Resultados Dispõe de numerosas ferramentas que permitem verificar e modificar todos os resultados gráficos no ecrã.
A vista da deformada e da sua animação são ferramentas muito úteis para a análise de resultados. Permite obter isovalores, através de diagramas a cores, e isolinhas de deslocamentos e esforços em lajes fungiformes aligeiradas, lajes maciças e lajes de fundação.
Permite também a consulta gráfica de envolventes de esforços, deslocamentos, etc. Pode modificar as armaduras de todos os elementos com a conseqüente verificação. Com o editor de armadura de vigas terá a visualização completa do pórtico e poderá modificar graficamente os resultados, acrescentar, apagar, unir, dividir varões e estribos, assim como modificar os comprimentos e amarrações. Permite modificar armaduras de lajes fungiformes aligeiradas e lajes maciças através de tabelas. Pode copiar a armadura de uma planta para outra, modificar a geometria depois do cálculo e introduzir armaduras sem calcular. A edição de fundações, de vigas de equilíbrio e de lintéis é uma ferramenta muito potente que permite verificar qualquer geometria e armadura definida pelo utilizador.
1.7. Desenhos Podem-se configurar os desenhos de projeto em diferentes formatos e tamanhos de papel, quer sejam standard ou definidos pelo utilizador. Além disso, podem-se desenhar através da impressora, plotter ou exportar em formato DXF e DWG. Nos desenhos da própria obra dispõe de um editor de desenho, que permite utilizar múltiplos recursos: acrescentar cotas, textos, pormenores construtivos, cortes de laje, modificar a localização de textos, etc. Estas modificações gravam-se com o projeto.
Pode aplicar qualquer escala, espessura de traços, tamanho de letra, legenda, etc. Desta forma pode personalizar completamente as peças desenhadas. CYPECAD fornece um editor de desenhos completo e claro de implantação, plantas, fundações, vigas, quadro de pilares, pormenor de pilares e paredes, escadas, ações na fundação, muros, cargas, consolas curtas, etc.
1.8. Listagens Obterá com grande facilidade listagens de todos os dados introduzidos e resultados: listagem de dados de obra, combinações utilizadas no cálculo, envolventes, armaduras e medição de todos os elementos, quantidades de obra, cargas horizontais de vento, coeficientes de participação (sismo), efeitos de segunda ordem, etc. Obtém-se tudo isto no ecrã ou através da impressora, mas também pode criar ficheiros em formato TXT, HTML, RTF, PDF ou DOCX. 1.8.1. Listagens justificativas de verificações dos estados limite últimos CYPECAD, Novo Metal 3D e as Estruturas 3D integradas de CYPECAD geram listagens justificativas de verificações dos estados limite últimos de perfis de aço, madeira e alumínio. Estas listagens contêm todas as verificações realizadas pelo programa para dimensionar os perfis e constituem um importante documento com o qual o utilizador pode: o
Verificar o dimensionamento dos perfis.
o
Otimizar o dimensionamento dos perfis. O nível de pormenorização destas listagens também proporciona um caráter
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 os que se podem gerar, etc).
1.9. Características diferenciais de CYPECAD 1.9.1. Introdução automática de obras Com o módulo Introdução automática de obras: DXF, DWG e modelos CAD/BIM de CYPECAD possui duas opções que permitem gerar automaticamente a estrutura mediante a importação de ficheiros em formato IFC gerados pelos principais programas CAD/BIM (Allplan®, Archicad®, Revit® Architecture); ou mediante a interpretação de ficheiros em formato DXF e DWG. 1.9.2. Enorme potência de cálculo Obterá a inversa da matriz de rigidez global das estruturas no menor tempo possível, devido aos métodos de otimização implementados. Sem limite de nós e barras, na sua prática habitual. 1.9.3. Cálculo Sísmico Análise modal espectral completa que resolve cada modo e realiza a expansão modal e a combinação modal para a obtenção de esforços, sem a utilização de forças estáticas equivalentes. 1.9.4. Cálculo Personalizado Dispõe de uma grande quantidade de opções de cálculo e armaduras que permitem fazer as considerações mais adequadas. Além disso, para cada elemento estrutural e cada posição de armaduras pode definir
tabelas de armaduras
personalizadas. Pode personalizar os desenhos segundo as suas necessidades, já que o programa permite configurar todas as layers e elementos do desenho. Posteriormente pode exportá-los para DXF, DWG, impressora e plotter. 1.9.5. Versatilidade da fundação As sapatas e os maciços de encabeçamento de estacas permitem dispor sobre cada elemento de fundação vários elementos de suporte vertical, sendo do mesmo tipo ou combinando pilares, paredes e muros. Nas fundações, pode introduzir várias vigas de equilíbrio em cada direcção e estabelecer o seu efeito de equilíbrio quer num extremo ou em ambos. 1.9.6. Potente editor de armaduras Em todos os elementos de dimensionamento poderá editar e modificar a sua geometria e armaduras, com múltiplas ferramentas que lhe facilitarão a tarefa.
1.9.7. Desenhos completos São desenhos de execução das estruturas, muito completos, com a possibilidade de compô-los, incluir pormenores construtivos, DXF, DWG, tabelas de medição, etc., e que deste modo, proporcionam os desenhos mais precisos e pormenorizados para executar a obra. Exportação para TEKLA® Structures, TecnoMETAL® 4D e formato CIS/2. O programa dispõe de módulos adicionais, comuns para CYPECAD e Novo Metal 3D, que permitem exportar para TEKLA Structures, TecnoMETAL 4D e formato CIS/2 as estruturas 3D integradas.. Mais de 1.100 pormenores compõem a extensa biblioteca de pormenores construtivos metálicos, de betão, mistos e de lajes inclinadas disponíveis para incluir nos desenhos gerados pelo programa 1.9.8. Fiabilidade no cálculo Fiabilidade no cálculo. CYPE, com mais de 30 milhões de metros quadrados de estruturas calculadas, coloca nos seus programas a sua experiência constante e a de mais de 40000 utilizadores em todo o mundo. Esta é a melhor garantia que podemos oferecer. Com CYPECAD obterá as melhores prestações do software para engenharia e construção. As possibilidades de dimensionamento na introdução da estrutura são ilimitadas. Verifica e otimiza os elementos que a compõem. Realizará os seus projetos com a máxima fiabilidade no cálculo da estrutura e total segurança e garantia no dimensionamento e resultados obtidos.
2. Bibliografia CYPECAD (2011) Acedido em 25 de novembro de 2011 http://cypecad.cype.pt/
