Este artigo responde às dez perguntas mais frequentes sobre ancoragem 3D no IDEA StatiCa Detail. As explicações são baseadas em conteúdos de webinars e refletem as melhores práticas, questões comuns de modelagem e considerações de conformidade normativa em fluxos de trabalho de ancoragem 3D em concreto.

1. Por que o cálculo parou antes do esperado?

Os critérios de parada no modelo 3D CSFM garantem que as simulações sejam interrompidas em limites definidos (consulte Método de solução e algoritmo de controle de carga para 3D CSFM nos fundamentos teóricos do IDEA StatiCa Detail). Por padrão, a opção “Parar no Limite de Deformação” está ativa, interrompendo cálculos quando algum critério de ELU é atingido. A utilização é verificada para concreto, armadura e ancoragem. A deformação do concreto é limitada a 5% em compressão e 7% em tração devido às necessidades de convergência. A deformação plástica da armadura é limitada a 5%, enquanto a ancoragem usa limites baseados em deslizamento e não em tensão de aderência.

Isso pode ser causado por vários motivos. O mais comum é a falta de armadura. Erros de divergência também podem surgir de um modelo mal apoiado, levando à deformação excessiva. Outro motivo pode ser que o projeto não atende à carga especificada e esteja simplesmente sobrecarregado.

2. Que tipos de apoios podem ser usados no Detail?

No Detail 3D, apoios de superfície podem adicionar rigidez em todas as direções. Por padrão, os apoios são somente de compressão (botão cinza da imagem), o que pode fazer com que as estruturas “voem” devido à falta de resistência à tração. Para permitir tração, alterne o botão para branco. Há duas abordagens sugeridas:

1. Use o apoio padrão somente de compressão para sapatas apoiadas no solo, mas lembre-se de aplicar manualmente o peso próprio, pois ele não é exportado do IDEA StatiCa Connection.
2. Para submodelos (como balcões, pedestais…) com armaduras contínuas, use apoio padrão e ancoragem contínua da barra. Isso adiciona restrições de ponto único, garantindo transferência adequada de força e evitando erros como lascamento do cobrimento ou divergência do modelo. Sem isso, os modelos podem falhar devido aos limites de deformação (como 7% em tração).

Para informações detalhadas sobre as funcionalidades do Detail 3D, consulte Funcionalidades completas do Detail 3D.

3. Por que é tão importante seguir as regras de detalhamento?

A armadura projetada deve seguir regras de detalhamento baseadas em normas (como armadura complementar para transferência de tração e força cortante de acordo com a EN 1992-4). O Detail 3D garante o fluxo de força adequado: zonas de compressão no concreto e tração nas armaduras. A armadura adequada é essencial, pois o concreto não transfere tração. As regras de detalhamento não são automatizadas – os usuários devem aplicá-las manualmente, sendo de responsabilidade do engenheiro estrutural reforçar o bloco de concreto da maneira correta.

4. Como modelar corretamente a transferência de força cortante?

A força cortante em placas de base pode ser transferida por atrito, chumbadores ou por barra de cisalhamento, mas apenas um método pode ser usado por vez. Para atrito, garanta a sequência correta de casos de carga: aplique compressão (permanente) primeiro, depois cisalhamento (variável). Se feito incorretamente, a placa de base pode “voar”.

Com uma sequência de carga adequada e coeficiente de atrito definido como 0,25, a força cortante pode ser transferida por 25% da força de compressão. Para barras de cisalhamento, toda a força cortante é transferida por elas, mas não são verificadas no IDEA StatiCa Detail. Primeiro, verifique no IDEA StatiCa Connection, depois importe para o Detail. A transferência de carga em blocos de concreto segue caminhos típicos de tensão (mesas/alma) com base na direção da carga. Para chumbadores, o usuário pode definir quais chumbadores são efetivos para transferência de cisalhamento. Ainda assim, eles também não são verificados para cisalhamento no Detail – então verifique sua capacidade primeiro no Connection antes de simular no Detail.

5. O que considerar ao exportar do Connection para o Detail?

As cargas podem ser aplicadas diretamente nos chumbadores (tração, compressão, cisalhamento) ou na placa de base (todas as seis forças internas). Chumbadores e placas de base são modelados como elementos separados, então a transferência de força entre eles deve ser ativada manualmente por meio de restrições.

– Ao exportar o modelo de ancoragem do IDEA StatiCa Connection (por exemplo, consulte BIM Link Connection to Detail – Ancoragem carregada excentricamente), a transferência de força axial entre chumbadores e placa de base é desligada para evitar o efeito de alavanca adicional indesejado da placa de base.

– Alternativamente, ao modelar do zero e aplicar carga diretamente na placa de base, o usuário deve ativar a transferência axial e de cisalhamento entre a placa de base e os chumbadores.

6. Qual rigidez a placa de base deve ter?

Definir a rigidez correta da placa de base também é importante. Três modelos são comparados na figura a seguir:

– Uma placa de base flexível exportada do Connection,

– Uma placa de base flexível modelada diretamente no Detail 3D com carga aplicada em um único ponto,

– Uma placa de base rígida com espessura aumentada, com carga aplicada em um único ponto.

Os resultados mostraram que placas flexíveis modeladas diretamente no Detail 3D produzem distribuições de tensão imprecisas e efeitos de alavanca indesejados. A placa rígida elimina esses problemas, fornecendo resultados similares com a exportação do Connection. As forças nos chumbadores foram similares no primeiro e no terceiro modelos, mas o segundo (placa flexível feita no Detail 3D) superestimou as forças nos chumbadores em mais de 30%, tornando-o uma abordagem incoerente. Portanto, se não estiver exportando do Connection e estiver aplicando carga em um único ponto, para obter a interação entre a placa de base e o concreto o mais próximo possível da realidade, a sugestão é usar a placa de base rígida.

7. E sobre a tensão de contato?

No Connection é possivel definir um contato entre duas placas e exibir a tensão. No entanto, uma limitação conhecida (consulte Limitação conhecida para Detail 3D) da exportação de ancoragem do Connection para o Detail é que essa tensão de contato não é importada. A consequência dos efeitos ausentes causados pela tensão de contato é que as forças importadas não estão em equilíbrio na placa de base,por isso, o cálculo não pôde ser executado devido à grande deformação da placa de base e divergência do modelo.

Como resolver essa limitação?

– Caminho 1 – não use Contato no modelo Connection (Contato é justificável em uma faixa estreita de casos de uso)

– Caminho 2 – modelar a ancoragem diretamente no Detail com a placa de base rígida (consulte a pergunta 6)

8. Por que a tensão de aderência excede 99,9% tão rápido?

Na maioria dos modelos, a tensão de aderência na ancoragem excede 99,9% de utilização para níveis de carga de tração muito baixos. A razão pode ser encontrada no diagrama tensão-deformação da aderência entre o chumbador/armadura e o concreto, como mostrado na figura abaixo. A aderência atinge sua tensão máxima rapidamente, e qualquer carga adicional leva à deformação plástica da aderência. Para determinar a tensão de aderência última para chumbadores adesivos, consulte o artigo Resistência de aderência para chumbadores no Detail 3D.

9. Como devo gerenciar as configurações de malha?

A qualidade da malha é crucial para simulações 3D, especialmente para problemas não lineares, pois impacta diretamente o tempo de cálculo. O multiplicador de malha varia de 0,5 a 5, sendo 1 o padrão. Usar um fator de 5 acelera simulações, ajudando a identificar erros, mas os resultados podem ser imprecisos (erro acima de 30%). Após verificar o modelo, o fator sugerido é 1 ou menor para tensões e deformações precisas, o que aumenta o tempo de análise. Uma malha grosseira (fator maior) é usada para pré-dimensionamento, enquanto uma malha mais fina (fator menor) fornece resultados mais precisos na simulação final, especialmente ao redor de chumbadores.

10. É possível importar múltiplas ancoragens?

Sim, é possível. E o que acontece após exportar a ancoragem múltipla do Connection para o Detail? Dois ou mais blocos de concreto são importados para o Detail, dependendo do número de placas de base no Connection, onde cada placa de base tem seus próprios blocos de concreto. A limitação conhecida (consulte Limitação conhecida para Detail 3D) é que múltiplos blocos sólidos não são suportados no Detail. Portanto, o usuário deve excluir todos os blocos exceto um e relacionar todas as outras placas de base a esse bloco. Então, a distribuição correta de forças nos chumbadores e soldas é alcançada.

Conclusão

O CSFM 3D no IDEA StatiCa Detail é uma ferramenta poderosa para modelar o comportamento não linear do concreto e da armadura, garantindo conformidade com Eurocode e ACI. Ele lida efetivamente com interações de aderência, zonas de tração e compressão e layouts de armadura, oferecendo soluções robustas para ancoragem e transferência de carga. Os critérios garantem que os cálculos parem quando os limites críticos de deformação são atingidos e o detalhamento adequado da armadura é essencial para resultados realistas. A qualidade da malha é crucial para simulações precisas, com malhas mais finas fornecendo melhor precisão ao custo de tempos de análise mais longos. Armadura complementar, transferência de força cortante e configurações corretas de exportação também são fatores-chave para alcançar projetos precisos e em conformidade com as normas.

Para informações mais detalhadas, confira o webinar As 10 Perguntas Mais Frequentes sobre Ancoragem 3D.