Apostila de Ftool PET CIVI Lívia

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    22-Jun-2015
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Minicurso de FTOOL Lvia Braga Sydrio de Alencar 1 Sumrio 1INTRODUO ............................................................................................................... 3 2MANIPULAO DE ARQUIVOS ............................................................................... 3 3CRIAO E MANIPULAO DA ESTRUTURA .................................................... 4 3.1Menu de Edio ........................................................................................................... 4 3.1.1.Modo Seleo ....................................................................................................... 4 3.1.2.Barras e Ns ......................................................................................................... 5 3.1.3.Linhas de Cota ..................................................................................................... 7 3.1.4.Modo Teclado ...................................................................................................... 8 3.1.5.Eliminando Entidades ......................................................................................... 8 3.2Menu Transform.......................................................................................................... 9 4CONTROLES DE VISUALIZAO ......................................................................... 16 4.1Menu de Visualizao ............................................................................................... 16 4.2Menu de Coordenadas .............................................................................................. 20 4.3Menu Display ............................................................................................................. 20 5CONFIGURAES ..................................................................................................... 21 5.1Menu Options ............................................................................................................ 21 6ATRIBUIES DE PROPRIEDADES DE NS E BARRAS ................................. 22 6.1Propriedades dos Materiais ...................................................................................... 22 6.2Propriedades das Sees Transversais .................................................................... 24 6.3Condies de Apoios.................................................................................................. 28 6.4Articulaes de Barras .............................................................................................. 31 6.5Restrio de Deformaes ........................................................................................ 32 7ATRIBUIES DE CARGAS .................................................................................... 33 7.1Informaes Importantes ......................................................................................... 33 7.2Cargas Concentradas Nodais ................................................................................... 35 7.3Cargas Momentos em Extremidades de Barras ..................................................... 36 7.4Cargas Distribudas Uniformes ................................................................................ 37 7.5Cargas Distribudas Lineares ................................................................................... 39 7.6Solicitaes de Variao de Temperatura ............................................................... 41 7.7Trem Tipo .................................................................................................................. 41 8ANLISE DOS RESULTADOS .................................................................................. 43 8.1Diagramas de Esforos .............................................................................................. 43 8.1.1.Diagrama de Esforos Cortantes ..................................................................... 44 2 8.1.2.Diagrama de esforos normais (axiais) ............................................................ 45 8.1.3.Diagrama de esforos fletores (momentos fletores) ........................................ 46 8.2Linhas de Influncia .................................................................................................. 47 8.3Passo a Passo .............................................................................................................. 51 9EXEMPLOS E EXERCCIOS .................................................................................... 54 3 1INTRODUO OFTOOLumprogramaquesedestinaaoensinodocomportamentoestruturalde prticos planos. Seu objetivo bsico motivar o aluno para aprender o comportamento estruturaleessaapostilatemcomofinalidadedarsuportecadeiradeMecnicaIIdo curso de Engenharia Civil da UniversidadeFederal do Cear (UFC). OFTOOL uma ferramentasimples,uneemumanicainterfacerecursosparaumaeficientecriaoe manipulao do modelo aliados a uma anlise da estrutura rpida e transparente e a uma visualizao de resultados rpida e efetiva. Osusuriosdaversoeducacionaldoprogramaestolivresdequalquercompromisso paraus-lo.Entretanto,nemoautor,nemaPUC-Rio,nemoTecgraf/PUC-Rio,nem qualqueroutraInstituiorelacionadasoresponsveispelousooumauusodo programa e de seus resultados. Os acima mencionados no tm nenhum dever legal ou responsabilidadeparacomqualquerpessoaoucompanhiapelosdanoscausadosdireta ou indiretamente resultantes do uso de alguma informao ou do uso do programa aqui disponibilizado.Ousurioresponsvelportodaouqualquerconclusofeitacomo uso do programa. No existe nenhum compromisso de bom funcionamento ou qualquer garantia. O programa FTOOL Verso Educacional 2.11 est disponvel para download no site em versesparaWindowseLinux.Tambmdisponibilizadopelositeummanualpara utilizao do software. 2MANIPULAO DE ARQUIVOS O menu File contm as informaes que seguem na figura abaixo: a.Algumas informaes sobre o Ftool; b.Conveno de sinais (esforos normais, cortantes, fletores e linha de influncia); c.Importar propriedades de um arquivo j existente do Ftool. a b c 4

a.Cria uma nova pgina em branco; b.Abri um documento j existente; c.Salvar; d.Imprimir; e.Copia a tela para o clipboard; f.Desfazer; g.Refazer. 3CRIAO E MANIPULAO DA ESTRUTURA 3.1Menu de Edio 3.1.1.Modo Seleo Barra e ns no selecionados (em preto). Barra selecionada (em vermelho). a b c de f g 5 N esquerdo selecionado (em vermelho). 3.1.2.Barras e Ns Primeiro voc deve selecionar o cone barra esquerda. Clique no primeiro ponto com o boto esquerdo do mouse. 6 Clique novamente com o boto esquerdo do mouse no segundo ponto. Para marcar um ponto na barra, basta selecionar o cone ponto e marc-lo.

7 3.1.3.Linhas de Cota Primeiroselecioneoconelinhadecota.Cliquenoprimeiropontocomoboto esquerdodomouseedepoisnosegundoponto,identificando,assim,ocomprimentoa que deseja obter a cota. Clique pela terceira vez para decidir onde deseja que a linha de cota fique localizada. 8 3.1.4.Modo Teclado Omodotecladopermitequeooperadortracebarrasensapartirdasposiesdos pontos no seu plano cartesiano. Traando uma barra com o teclado: Traando um n com o teclado: 3.1.5.Eliminando Entidades Primeiro selecione a entidade a ser eliminada (no caso, a cota est selecionada em vermelho). Aperte no boto. 9 3.2Menu Transform Move: Para mover um objeto, primeiro o operador deve selecionar o boto transform na barra superior e depois clicar com o boto esquerdo do mouse no ponto da estrutura que deve ser a origem do movimento. 10 No exemplo abaixo, o ponto de origem do movimento o da extremidade esquerda da barra. O operador pode utilizar a opo teclado para mover objetos tambm: 11 Mirror: A opo mirror funciona como um espelho para a estrutura. Primeiro selecione a opo nomenutransformedepoisselecioneopontodeorigemdoespelho.Nocasodo exemploabaixo,essepontoodaextremidadeesquerdadabarra.Umalinhasurge indicandoaexistnciadoespelhoeooperadordeveclicarcomobotoesquerdodo mouse no local em que deseja que a nova barra fique. Nomodoteclado,ooperadordeveindicarascoordenadasdospontosextremosdo espelho e no da barra. 12 Rotate: Selecioneaoporotatepararotacionaraestrutura.Escolhaprimeiroopontode origem da rotao. No exemplo abaixo, esse ponto o da extremidade esquerda. No modo teclado, o operador pode escolher o ngulo de rotao: 13 Scale: Paramudarotamanhodaestrutura,bastaselecionarobotoscale(escala)e,como mouse, clicar no ponto que ficar fixo e escolher o tamanho desejado para a estrutura. Seamudanadetamanhotemdesermaisexata,aconselhvelfaz-lapelomodo teclado: Barra original: 14 Aps aplicado o fator escala: Repeat: A opo repeat (repetir) permite ao operador obter uma outra estrutura com as mesmas caractersticas da original. Leave original: Essa opo permite que, para qualquer operao que voc fizer, a estrutura original seja conservada. 15 Barra original Aplicando o mirror, mas deixando o original. 16 Assim,vocpodedeixaraopoleaveoriginalativaeoperartodoomenutransform conservando a estrutura original. 4CONTROLES DE VISUALIZAO 4.1Menu de Visualizao O ajuste do modelo tela permite que voc visualize na tela principal todas as estruturas que existem no plano. Redesenha o modelo Ajusta o modelo tela Retngulo de escala Mais zoom Menos zoom Definio da escala pelo operador 17 18 Na verdade no existia apenas uma barra, e sim trs. O retngulo de escala permite que voc selecione somente aquilo que deseja visualizar mais de perto. A opo Mais ou menos zoom permite ao operador aproximar ou afastar a estrutura aos poucos. 19 O operador ainda tem mais controle sobre a escala com o dial em que basta clicar com o mouse sobre ele e subir o cursor para aproximar e descer para afastar. 20 4.2Menu de Coordenadas AopoGrideSnapexistemparafacilitarotraadodeestruturaspelooperador.O Gridmarcapontosnoplanoespaadospordistnciasconhecidas(noespaamentodo Grid,possvelescolherquedistnciaessa).AopoSnap,quandoselecionada, serve como um im para o cursor do mouse, facilitando a seleo do ponto no plano. 4.3Menu Display Nomenudisplay,existemasopesdecordofundodatelaeopesaooperadordo quedevesermostradoduranteautilizaodoftool,comoosvaloresdasreaesde apoio ou linhas de dimenso. Tamanho da rea de trabalhoPosio do cursor GridEspaamento do GridSnap MOSTRAR Fundo da tela branco Fundo da tela cinzacchgvhhjhjhcinzabranco Fundo da tela preto Todas as entidades em pretopretpreto 21 5CONFIGURAES 5.1Menu Options Omenuoptionscontmalgumasopesdeformatao.Onicotipodeanlisedesse programalinearelstico.Finalmente,obotodeformataodeunidadesenmeros permite que o operador escolha com que sistema de unidades deseja trabalhar, Sistema Internacional(SI),sistemaamericano(US)outodasasunidadesemKNemetros.O usuriopodesempremudarumaunidadeouformataopadroparaoqueacharmais conveniente. 22 6ATRIBUIES DE PROPRIEDADES DE NS E BARRAS Aps desenhar-se a estrutura e antes de se obter o diagrama, o operador deve determinar os seguintes aspectos da estrutura: a.Propriedades dos Materiais; b.Propriedades das Sees; c.Condies de Suporte; d.Rtula; e.Deformao. 6.1Propriedades dos Materiais Vocdevesemprecriarumnovoparmetrodematerialparapoderaplicarsua estrutura. Para isso, deve-se selecionar o boto de criao. ab c de 23 Aps criada a propriedade, deve-se aplic-la estrutura. Paraaplicar,ooperadordeveprimeiroselecionaraestrutura.Abarraabaixonoest selecionada. Abarraabaixoestselecionada.Estruturasselecionadassempreficamcomacor vermelha. 24 Para aplicar a propriedade, clica-se com o mouse no boto abaixo. 6.2Propriedades das Sees Transversais Vocdevesemprecriarumanovaseotransversalparapoderaplicarsuaestrutura. Para isso, deve-se selecionar o boto de criao. 25 Escolhe-se o tipo de seo (por exemplo, em forma di I ou retangular) e o nome que a seo ter. 26 Depois,ooperadordeveindicaralgunsvaloresrelativossdimensesdaseo,como altura e largura. Todas essas distncias so especificadas no esquema abaixo. Barra no selecionada. Para aplicar a seo, o objeto deve estar selecionado. 27 Barra selecionada: 28 Aplica-se ento, a propriedade da seo. 6.3Condies de Apoios Prosseguindo com a construo da estrutura, deve-se definir quais sero as condies de apoio.Asopesso:deixarfixooulivreomovimentonoeixoX,YouZouento inserir uma mola no apoio (especifica-se, ento, a constante elstica da mola). 29 Seleciona-se o ponto do primeiro apoio e o tipo de apoio. Depois, clica-se no boto de aplicao. O operador pode mudar a angulao do apoio. 30 Muda-se o ngulo e clica-se no boto de aplicao para confirmar a mudana. Rotao de ngulo positiva no sentido antihorrio. 31 6.4Articulaes de Barras Para inserir uma rtula em um ponto ou nas extremidades da barra, clica-se no cone e indica-se qual tipo de rtula deseja-se utilizar. Para inserir a rtula, clica-se no boto de aplicao. 32 6.5Restrio de Deformaes Estemenupermitequeserestrinjamdeformaesdebarras.Pode-seimpediras deformaesaxiaisdeumabarraouconsiderarumabarracomosendoinfinitamente rgida.Nosexemplosdessaapostila,asbarrasnoseroconsideradasinfinitamente rgidas e sim flexveis. 33 7ATRIBUIES DE CARGAS a.Cargas concentradas em ns; b.Momentos nas extremidades das barras; c.Carga distribuda uniforme; d.Carga distribuda linear; e.Variao de temperatura. 7.1Informaes Importantes Aplicao em ns e barras: Quandoonouabarranoestselecionado,aopodeaplicaracargafica indisponvel. O operador deve selecionar a entidade antes de aplicar o esforo. Sistema de Eixos e Conveno de Sinais: Oftooltemaseguinteconvenodesinaisparaosesforosnormais,cortantese fletores: ab cdef34 Paraosesforosfletores,osentidopositivoquandoexistecompressonasfibras superiores da barra e trao nas fibras inferiores. Logicamente, ele ser negativo quando existir compresso nas fibras inferiores e trao nas fibras superiores. Para os esforos normais, o sentido positivo o de trao e negativo o de compresso. Paraosesforoscortantes,osentidopositivoquando,esquerdadeumaseo,a foraestivervoltadaparacimae,direitadeumaseo,aforaestivervoltadapara baixo. 35 7.2Cargas Concentradas Nodais OoperadortemaopodeinserircargasconcentradasnosentidodoeixoXouYe tambmmomentoconcentradonoeixoZ.Paraisso,vocdevecriarumanovafora nodal, clicando no boto abaixo: Criada a carga nodal, especifique o valor e o sentido da fora ou momento. No exemplo abaixo, a fora de -10kN e no sentido do eixo Y. Seleciona-se o ponto de aplicao e clica-se no boto de aplicao para inserir a fora. 36 Exemplo de cargas concentradas de fora no eixo X e Y e momento no eixo Z. 7.3Cargas Momentos em Extremidades de Barras Essaopopermitequeooperadorinsiramomentosnasextremidadesdabarra. Seguindoamesmalgicadascargasconcentradas,vocdevecriarumnovomomento de extremidade, clicando no boto abaixo indicado. 37 Escolhe-se o valor dos momentos, seleciona-se a barra e clica-se no boto de aplicao. 7.4Cargas Distribudas Uniformes Permiteaooperadorcriarumacargadistribudauniformesobreumabarra.Paraisso, crie um novo carregamento uniforme, clicando no boto abaixo indicado. 38 AcargadistribudauniformapodesernosentidodoeixoXouY,entovocdeve indicar alm do valor, adireo desse carregamento. Selecione o trecho da barra a que deseja aplic-lo e clique no boto de aplicao. 39 7.5Cargas Distribudas Lineares Permiteaooperadorcriarumacargadistribudalinarsobreumabarra.Paraisso,crie um novo carregamento linear, clicando no boto abaixo indicado. Escolha o sentido do carregamento (no sentido do eixo X ou Y) os valores extremos do carregamento. 40 No eixo Y, o Pyi o valor da extremidade esquerda e Pyj o da extremidade direita. No eixo X ocorre o mesmo. Selecioneotrechodabarraaquedesejaaplicarocarregamentoecliquenobotode aplicao. 41 7.6Solicitaes de Variao de Temperatura Permiteaooperadorcriarsolicitaesdevariaodetemperaturasbarras.Ousurio especificaavariaodetemperaturanobordosuperior(nafibradoladopositivodo eixolocaly)enobordoinferior(nafibradoladonegativodoeixolocaly)daseo transversal. 7.7Trem Tipo Para inserir uma carga mvel como trem tipo, deve-se criar um novo trem tipo clicando no boto abaixo: 42 Parailustrarmelhoraaplicaodotremtipo,segueabaixoumaquestodaterceira avaliao parcial de 2008 da cadeira de Mecnica II da Universidade Federal do Cear (UFC),ministradapelosprofessoresEvandroParenteeTerezaDenyse.Exemplode Carga Mvel: Fator de impacto Tamanho do trem tipo Valores e posies de cargas concentradas Tipo de veculo. No caso dessa apostila, ser sempre um carro Carro Locomotiva Valor da carga uniforme distribuda 43 8ANLISE DOS RESULTADOS a.Escala dos valores dos diagramas; b.Resultados do diagrama; c.Resultados de linha de influncia; d.Envelope de resultados do trem tipo; e.Diagrama de esforos normais; f.Diagrama de esforos cortantes; g.Diagrama de esforos fletores; h.Nova seo de linha de influncia. 8.1Diagramas de Esforos Todasaspropriedadesecargasjespecificadosemumabarra,parte-seagoraparao diagrama de esforos. abc de fgh44 8.1.1.Diagrama de Esforos Cortantes Tendo a barra abaixo como exemplo, o primeiro passo salvar o arquivo se ainda no o foi feito. O tipo de arquivo .ftl. Aps salvado, agora o operador deve selecionar a barra e clicar nos dois botes abaixo. Obtm-se ento o diagrama abaixo: 45 8.1.2.Diagrama de esforos normais (axiais) O operador deve selecionar a barra e clicar nos dois botes abaixo. Ento obtm-se o diagrama abaixo: 46 8.1.3.Diagrama de esforos fletores (momentos fletores) O operador deve selecionar a barra e clicar nos dois botes abaixo. Ento obtm-se o diagrama de momento fletor abaixo: 47 8.2Linhas de Influncia RecapitulandooexemplodeCargaMveldotpico7.7agorainserindoalinhade influncia: Voc deve indicar a seo em que deseja conhecer a linha de influncia.Linha de Influncia do apoios intermedirio: Esforo Cortante: 48 Momento Fletor: Linhas de Influncia na seo S (a 2 metros da extremidade esquerda): 49 Esforo Normal: 50 Esforo Cortante: Momento Fletor 51 8.3Passo a Passo Desenho da estrutura Propriedades da estrutura 52 Foras externas 53 Resultados: Diagrama de esforo normal Diagrama de esforo cortante Diagrama de momento fletor 54 9EXEMPLOS E EXERCCIOS ProvaAP 3 de 2008 55 56 57 Diagrama de esforos normais: Diagrama de esforos cortantes: 58 Ele zero em todas as barras Diagrama de momento fletor: Tambm zero em todas as barras. 59 60 61 ProvaAP 2 de 2007 62 63 64 Diagrama de esforos normais Diagrama de esforos cortantes 65 Diagrama do Momento Fletor Observequeexistemdoisvaloresdemomentosobrepostos.Paramelhorara visualizao, basta aumentar a escala do desenho como mostrado abaixo. 66 Exerccios: AP1 de 2008 AP1 de 2007 AP3 de 2007