Desenvolvimento de ferramenta vocacionada para o dimensionamento de estruturas metálicas de acordo com a NP EN 1993-1-1

Abstract

O presente documento descreve o desenvolvimento de uma ferramenta informática vocacionada para o dimensionamento de estruturas metálicas de acordo com a NP EN 1993-1-1. A ferramenta AciariUM é direcionada para a verificação e dimensionamento aos estados limite últimos de vigas-coluna em aço sujeitas a flexão composta desviada: secções transversais em I e H, perfis dos tipos laminado a quente e reconstituído soldado. Foi desenvolvida como um instrumento de análise de elementos em aço e de verificação expedita dos resultados recolhidos a partir de programas comerciais de análise estrutural. Porque alguns dos programas de análise estrutural disponíveis no mercado não permitem ao utilizador total controlo sobre os procedimentos que dão origem aos resultados que lhe são apresentados, o chamado efeito de “caixa negra”, justifica-se a importância de dispor de ferramentas práticas, intuitivas e de utilização simples que contrariem essa tendência e que permitam validar os resultados devolvidos por esses programas. Um estudo comparativo focado na avaliação da eficácia e versatilidade de software comercial de análise estrutural permitiu reforçar as considerações do parágrafo anterior. A metodologia de cálculo implementada é resultado de pesquisa e de estudos que tiveram como objetivo a procura das soluções mais adequadas. A ferramenta foi desenvolvida em formato de ficheiro do Microsoft Office Excel utilizando programação em Visual Basic. A AciariUM realiza verificações aos estados limite últimos da resistência das secções transversais e da estabilidade dos elementos. Todo o algoritmo de cálculo está disponível para consulta e edição. A ferramenta apresenta uma estrutura coerente, organizada em interfaces dedicados a procedimentos específicos bem definidos. Dispõe de diferentes módulos de introdução de dados, sendo possível recolher automaticamente informação a partir de modelos construídos no programa Robot Structural Analysis, o que facilita o trabalho de validação de resultados. São apresentadas em tempo real instruções e informações relativas a todos os parâmetros. No final, é gerado um relatório de cálculo pronto para exportação. O trabalho de validação da ferramenta foi desenvolvido com a colaboração da empresa CASAIS – Engenharia e Construção S.A. Essa validação atesta a eficiência da ferramenta AciariUM por comparação dos resultados por ela fornecidos com os devolvidos pelos programas Robot Structural Analysis e CYPE 3D para o caso estudado. São apresentadas estratégias e definidos procedimentos de análise estrutural adequados ao referido caso de estudo.

This document describes the development of a numerical tool dedicated to the design and safety assessment of steel structures, according to NP EN 1993-1-1. The tool, named AciariUM, is designed to evaluate the ultimate limit states of hot rolled and welded I and H-shaped steel elements subjected to biaxial bending with axial force. AciariUM was developed as an instrument of steel member analysis and as a tool to be used in the validation of results obtained from commercial software. Some of the existing structural analysis software applications available on the market do not provide the user an absolute control over the whole calculation procedure that is the base of the given results, resulting in a “black box” effect. Therefore, it is important to have practical, intuitive and simple tools that counter this trend and allow the user to validate those results. A comparative study focused on the evaluation of efficacy and versatility of existing commercial software applications emphasises the considerations made in the last paragraph. The implemented calculation procedure is a result of research and studies conducted with the purpose of finding the most suitable solutions. This numerical tool was developed as a Microsoft Office Excel file, using automation from Visual Basic. AciariUM runs ultimate limit state verifications of cross-sections resistance and member’s stability. The entire algorithm is available for editing. AciariUM has a coherent structure organized in interfaces dedicated to well-defined specific procedures. Different modes of data entry are available and data can also be accessed from a structure model defined in a Robot Structural Analysis project, making easier the validation of results. Information and instructions concerning all parameters are presented in real time. At the end an exportable results report is generated. The validation work was developed with the contribution of the company CASAIS – Engenharia e Construção S.A. It proved the AciariUM efficiency by comparing the obtained results with the ones given by the commercial software Robot Structural Analysis and CYPE 3D for the studied case. Strategies are presented and procedures are defined for structural analysis in respect to the mentioned case study.