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Características e Funcionalidades

Interface do Utilizador 

 

Uma Janela, Várias Vistas

O CSiBridge oferece uma interface única para modelar, analisar, dimensionar, avaliar a capacidade de carga e gerar relatórios de cálculo.



 

Modelação  


Templates

O CSiBridge tem uma vasta seleção de Templates para iniciar rapidamente um novo modelo de pontes. Esta opção é bastante útil para começar um modelo a partir das definições iniciais e adaptá-lo posteriormente.



Edição Interativa de Dados (Interactive Database Editing)

Esta opção permite aos utilizadores editar os dados de um modelo através de tabelas do Microsoft Excel e Microsoft Access. As tabelas são facilmente exportadas e importadas para o CSiBridge, simplificando bastante a implementação de alterações no modelo. 
 



 

Modelação Paramétrica de Pontes  



Objeto de Ponte (Bridge Object Model

Este tipo de objeto compreende um conjunto completo de todos os componentes que constituem o modelo de uma ponte. Inclui a modelação paramétrica de pontes metálicas, de betão armado e mistas, diafragmas, restrainers e aparelhos de apoio, molas lineares e não lineares para fundações, variações da superestrutura, encontros, pilares, vigas, juntas, traçado de pré-esforço, etc. 

 


Assistente de Criação e Edição do Modelo (Bridge Wizard

O "Bridge Wizard" é uma potente ferramenta que auxilia os utilizadores na criação dos modelos com instruções e orientação detalhada em cada passo. 

 

Traçado das Redes Viárias (Layout Lines

As "Layout Lines" definem o traçado das redes viárias das pontes. Podem ser definidas no CSiBridge utilizando determinadas notações, ou podem ser importadas utilizando um ficheiro TransXML. Assim que as "Layout Lines" são alteradas, a estrutura da ponte e a sua definição paramétrica é imediatamente atualizada.

 

Secções Paramétricas do Tabuleiro (Deck Sections

O CSiBridge permite definir parametricamente todo o tipo de secções de tabuleiros, desde vigas em caixão, vigas "T", vigas pré-fabricadas "I" e "U", vigas metálicas com tabuleiro em betão e vigas de secção variável.


Subestrutura (Substructure

As subestruturas das pontes podem ser rigorosamente modeladas no CSiBridge, nomeadamente os pilares e travessas, encontros, "restrainers", aparelhos de apoio e molas para as fundações.
 

Encontros, Pilares e Travessas (Abutments and Bents)

 


Aparelhos de Apoio e "Restrainers" (Bearing and Restrainers)
 
 



Diafragmas (Diaphragms

O utilizador pode escolher várias opções de diafragma, os quais podem estar localizados nos apoios ou ao longo dos vãos. Estes incluem diafragmas para estruturas de betão, vigas metálicas ou outro tipo de secções. Podem ainda ser definidas barras diagonais de contraventamento dos banzos superior e inferior das vigas em pontes metálicas.
 

 

 

Pós-Tensionamento (Post-Tensioning

Opções refinadas para a definição do traçado dos cabos e forças. Cálculo da fluência, retração, relaxação e todo o tipo de perdas nos cabos. Disposição automática dos cabos de pós-esforço na vigas.
 

 

Variações Paramétricas (Parametric Variations

Especificação de variações verticais ou horizontais para o alinhamento e inclinação da secção das pontes. A definição paramétrica é bastante útil para reduzir o tempo e otimizar o processo de modelação.

 


Faixas (Lanes

Especificação rápida das faixas e veículos associados. Biblioteca de veículos definida com base em vários códigos internacionais para geração de cargas móveis. Cálculo de superfícies de influência em faixas para contabilização do efeito de largura nas respostas calculadas.

 


 

Componentes Estruturais  

 

 Nós (Joints

Na formação da malha de cálculo, o CSiBridge cria automaticamente nós nas interseções entre objetos estruturais e nós interiores. As coordenadas e outras informações são apresentadas no ecrã através do “model window”, ou em formato tabela.


Barras (Frames) 

Os elementos de barra têm incorporada uma formulação que inclui os efeitos de flexão desviada, torção, deformação axial e por esforço transverso. O CSiBridge contém uma vasta base de dados de secções de betão armado, metálicas e mistas de acordo com várias normas internacionais.
 

Considerações gerais

Sempre que se intersetam objetos são gerados automaticamente nós intermédios, para garantir a conectividade dos elementos finitos.


Propriedades das Secções

Secções não-prismáticas ou pré-fabricadas podem também ser definidas através do Section Designer. 


 

Objetos de Cabo (Cables)

Os objetos de cabo geram elementos de comportamento altamente não-linear utilizados para modelar o comportamento de catenária de cabos esbeltos. Estes são muito úteis para modelar pontes suspensas ou pontes atirantadas.


Objetos de Pré-Esforço (Tendons)

Os objetos de pré-esforço são um tipo especial de elemento que pode ser embebido em outros objetos para modelar o efeito do pré-esforço. Pode-se definir o traçado do cabo através do editor do traçado, e concatenar diversos troços retos, circulares e parabólicos ou defini-lo de forma paramétrica. As ações, incluindo todo o tipo de perdas, são facilmente definidas no CSiBridge.


Objetos de Área (Shells)

Os objetos de área podem ser definidos no modelo com comportamento de membrana, de placa e shell. Através de camadas, pode-se definir shells que contêm diferentes materiais e, por conseguinte, um comportamento misto e não linear.



Objetos Sólidos (Solids)

Os sólidos são elementos finitos de oito nós que são utilizados para modelar sólidos tridimensionais, baseados numa formulação isoparamétrica. São úteis para modelar objetos cujas ações, condições de fronteira, propriedades da secção e/ou reações variam com a espessura.



Elementos de Ligação (Links) 

O CSiBridge dispõe de variados elementos de ligação para uma representação mais precisa do comportamento da estrutura. Inclui elementos de ligação lineares, multi-lineares elásticos, multi-lineares plásticos, elementos de contacto (“Gaps” e “Hooks”), amortecedores, elementos de atrito e isoladores de base (“Friction Isolators”, “Rubber Isolators”, “T/C Isolators”, e “Triple Pendulum Isolators”).



Rótulas Plásticas (Hinges)

Os utilizados têm a possibilidade de criar e aplicar rótulas para realizar análises "pushover" no CSiBridge. O comportamento não linear dos materiais nos elementos de barra pode ser modelado com "fiber hinges". Esta abordagem consiste na representação do material na secção como pontos discretos, em que cada um apresenta a curva tensão-deformação do material. É possível também representar materiais mistos, como por exemplo betão armado e outras secções arbitrárias.

 

Molas (Springs)

As molas consistem em elementos de ligação usados para conectar estaticamente nós da estrutura ao solo, podem ser de natureza linear ou não linear. Podem ser modeladas condições de apoio não-linear, tais como “gaps”, “hooks”, molas multi-lineares ou plásticas, amortecedores viscosos, isoladores de base, entre outros. Opções de modelação avançada permitem incluir as fundações na superestructura, incluindo estacas e sapatas. É possível simular a interação solo-estrutura através da definição das curvas P-Y e da ativação de opções de não linearidade.
 

 


 

Ações  

 

Cargas de Veículos e Categorias (Vehicle Load and Classes)

Os veículos são utilizados para definir cargas móveis a atuar nas faixas de rodagem. O CSiBridge possui uma extensa biblioteca de veículos tipo de acordo com os vários códigos e normas internacionais. As categorias de veículos são um conjunto de um ou mais veículos que se podem definir a atuar nas faixas de rodagem para um determinado caso de carga do tipo "moving load".



Casos de Carga (Loads Patterns)

A definição de um caso de carga permite definir a distribuição de forças, deslocamentos, temperaturas e outros efeitos que atuam sobre a estrutura. 

 

Cargas Paramétricas (Parametric Loading)

As cargas na superestrutura podem ser atribuídas parametricamente a um modelo de uma ponte. As cargas podem ser definidas para qualquer caso de carga e podem incluir as cargas devidas às camadas de desgaste, guardas, diafragmas, vigas e tabuleiros. 

 

Cargas Pontuais, Lineares e Distribuídas (Point, Line and Area Loads)

As cargas definidas parametricamente mantêm-se mesmo quando se realizam alterações nas discretizações dos objetos, no tipo de tabuleiro ou no traçado.


 

Temperatura (Temperature)

A “Temperature load” cria uma deformação térmica no elemento de barra. Esta deformação depende do coeficiente de expansão térmica do material e da variação de temperatura a que é sujeita o elemento. As “temperature loads” podem ser especificadas para representar variações de temperatura nos elementos estruturais para análises lineares ou não lineares.


 

 

Análise  

 

 Informação Geral

Os solvers da CSI têm sido utilizados e testados por projetistas ao longo de mais de 35 anos. O "SAPFire Analysis Engine" suporta múltiplos solvers de 64-bits para uma análise otimizada e efetua ambas análises Eigen e Ritz.

 

Cargas Móveis (Moving Loads)

As cargas móveis estão disponíveis no CSiBridge para simular as linhas e superfícies de influência para as faixas de rodagem e permitir a análise da resposta da estrutura às cargas dos veículos. Podem ser utilizadas análises estáticas "multi-step" ou análises "time-history" lineares ou não lineares.

 

Encurvadura (Buckling) 

Os modos de encurvadura linear podem ser obtidos para qualquer conjunto de ações. Os modos de instabilidade podem ser calculados a partir da rigidez obtida no final de análises não lineares e faseamento construtivo. Também é possível realizarem-se análises não lineares de encurvadura considerando grandes deformações e não linearidades dos materiais. O comportamento de “snap-through” pode ser obtido através de uma análise estática com controlo de deslocamento. Análises dinâmicas podem ser utilizadas para modelar situações de encurvadura mais complexas, como por exemplo análises de pós-encurvadura.


P-Delta

A análise P-Delta tem em conta os efeitos dos esforços de compressão e tração na variação de rigidez transversal dos membros da estrutura. A compressão reduz a rigidez  lateral e a tração aumenta-a. Esta anáise é particularmente útil para considerar o efeito das cargas verticais na rigidez lateral das estruturas de edifícios. Uma simples análise P-delta para um caso de cargas gravíticas pode ser utilizada para alterar a rigidez de casos de carga lineares, os quais poderão depois ser linearmente combinados. Em alternativa, cada combinação de cargas pode ser analisada para efeitos P-delta totais não lineares. A consideração de efeitos P-delta é possível para todos os elementos e está também integrada na análise e dimensionamento. 


Análise Estática Não Linear (Pushover)

As características e funcionalidades das análises "pushover" no CSiBridge incluem a implementação da FEMA 356 e a das rótulas plásticas clássicas ou de fibras, baseadas nas relações de tensão-extensão dos materiais constituintes. Os elementos de área não lineares permitem ao utilizador considerar na análise "pushover" o comportamento plástico das paredes resistentes, lajes, chapas de aço e outros elementos finitos de área. Podem ser definidas relações força-deformação para rótulas de aço e de betão armado.
 



Análise Dinâmica (Dynamics) 

As análises dinâmicas do CSiBridge incluem o cálculo de modos de vibração através do Ritz ou Eigen vectors, análise de espectos de resposta e "time-history", tanto para comportamento linear como não linear.
 

Modal

A análise modal por “eigen-vector” encontra os modos de vibração natural da estrutura e pode ser utilizada para uma melhor perceção do comportamento da mesma, e também para a sobreposição modal das análises de espetro de resposta e "time-history modal". A análise modal por “ritz-vectors” encontra os modos de vibração ótimos para captar o comportamento estrutural nas análises de espetro de resposta e "time-history modal”, sendo mais eficiente que a análise por “eigen-vector”.

 

Análise por Espetro de Resposta (Response Spectrum Analysis)

A análise de espetro de resposta determina a resposta estatisticamente mais provável da estrutura a um determinado sismo. Este tipo de análise linear utiliza os espetros de resposta baseados nos tipos de sismo e condições locais. Este método é extremamente eficiente e considera o comportamento dinâmico da estrutura.

 

Análise Temporal Não Linear (Time History Analysis)

A análise "time-history" capta detalhadamente a resposta da estrutura a movimentos basais devidos ao sismo e outros tipos de ações tais como: explosões, equipamentos, vento, ondas, etc. A análise pode recorrer a uma sobreposição modal ou a métodos de integração direta, lineares e não lineares. O método modal não linear, FNA ("Fast Nonlinear Analysis"), é extremamente eficiente e preciso para vários tipos de problemas. O método de integração direta é ainda mais geral e pode abranger grandes deslocamentos e outros tipos de comportamentos altamente não lineares. As análises "time-history" não lineares podem ser encadeadas a partir de outros tipos de casos não lineares (incluindo faseamentos construtivos), abordando uma vasta gama de aplicações práticas.


 

Efeitos Diferidos no Tempo (Time Dependent)

As sequências de construção incremental podem ser modeladas no CSiBridge. Efeitos não lineares podem ser considerados, tais como grandes deformações, cedência, entre outros. Os efeitos de fluência, retração e alteração de rigidez, são também considerados.

 

Faseamento Construtivo (Construction Sequencing)

O utilizador pode adicionar sequências de ações arbitrárias em vários momentos do faseamento construtivo, de modo a simular as condições do processo real.



Fluência e Retração (Creep and Shrinkage)

Deformações contínuas devidas à fluência e à retração podem ser calculadas ao longo de uma análise de faseamento construtivo. Os efeitos diferidos dos materiais têm como base a norma CEB-FIP de 1990 e são utilizados no cálculo da extensão devida à fluência.
 


Solicitações Harmónicas (Steady State)

A análise "steady state" tem como fim a determinação da resposta da estrutura devido a cargas cíclicas (harmónica, sinusoidal) para uma determinada gama de frequências. A análise "steady state" pode ainda ser utilizada para medir os efeitos de vários equipamentos a funcionar a diferentes frequências, considerando uma combinação de resultados de várias análises no mesmo modelo.


 

Cargas Alvo (Target Force)

Tipo especial de carregamento onde o utilizador especifica o esforço axial desejado e é aplicada iterativamente uma deformação axial até ser obtido o esforço pretendido. Os carregamentos do tipo "Target-Force" apenas são utilizados em análises não-lineares e de faseamento construtivo. 

 

Combinações de Ações (Load Combinations) ​

O CSiBridge permite um número ilimitado de combinações e casos de análise. Os tipos de combinações de ações incluem adição algébrica, envolventes, adição de módulos, raízes quadradas das somas dos quadrados (SRSS) e somas de respostas com sinais iguais (Range Add). Os componentes das combinações podem ser também combinações de ações.




 

Dimensionamento  

 

Estruturas Metálicas (Steel Frame) 

O dimensionamento de perfis metálicos inclui a otimização das dimensões dos elementos e as normas de verificação de segurança e dimensionamento. O CSiBridge permite a visualização dos resultados em qualquer elemento de forma interativa, sendo possível a atualização automática dos resultados depois da alteração de parâmetros e/ou propriedades das secções.
 


 

 

Estruturas de Betão (Concrete Frame) 

O dimensionamento de estruturas de betão armado no CSiBridge inclui o cálculo de áreas de armadura necessárias, verificação de armaduras definidas, seleção automática para otimização de secções, implementação de normas e regulamentos, dimensionamento e revisão interativa e overwrites de customização. 
 


 

 

Superestrutura (Superstructure)

O CSiBridge realiza o dimensionamento da superestrutura para os seguintes códigos de dimensionamento:


 



Ação Sísmica Automática (Automated Seismic)

Podem ser definidos parâmetros de dimensionamento específicos para serem considerados no modelo de cálculo durante uma análise sísmica. Foi introduzido no CSiBridge o novo código de dimensionamento americano (AASHTO) para incluir as análises "pushover" em estruturas de categoria sísmica D. 
 




 

Avaliação da Carga  



Informação Geral

O "Load Rating" permite avaliar a resposta da estrutura a partir dos requisitos presentes na norma americana - AASHTO Manual for Condition Evaluation and Load and Resistance Factor Rating (LRFR) of Highway Bridge.
 

 


 

Resultados  


Geometria Deformada (Deformed Geometry)

É possível apresentar a estrutura deformada devido a qualquer combinação de ações, como também obter animações dos modos de vibração.
 


Diagramas de Esforços (Force Diagrams)

É possível visualizar os diagramas de momentos fletores, esforço transverso, esforço axial e deslocamentos, em qualquer ponto de um objeto de barra e para qualquer caso de carga ou combinação.
 

 

Resposta da Estrutura (Bridge Response)

A resposta da estrutura para as cargas móveis é calculada para todo o tipo de elemento e nós. É possível solicitar a resposta da estrutura ao nível dos deslocamentos nodais, reações nodais, esforços e momentos fletores em elementos de barra, tensões, esforços e momentos resultantes em elementos shell, tensões em elementos de placa e sólidos e forças/deslocamentos nos elementos de ligação do tipo "Link". 
 


Superfícies de Influência (Influence Surfaces)

As superfícies de influência são utilizadas para calcular a resposta da estrutura a ações móveis. Os valores máximos e mínimos de cada resposta são calculados utilizando a superfície de influência correspondente. Define-se como linha de influência de determinado efeito, o valor desse efeito (esforços, deslocamentos ou tensões) em função da sua posição na estrutura, de uma carga móvel unitária. 
 


Animações em Vídeos (Video Animations)

O CSiBridge tem a capacidade de gerar ficheiros de vídeos para demonstrar visualmente os veículos ou um conjunto de resultados de análises que variam num particular período de tempo, como as análises time-history e a resposta da estrutura a ações móveis.
 


 

Relatórios  

 

Geração dos Relatórios (Report Generation)

É possível obter relatórios pré-formatados que incluem todos os dados do modelo, resultados de análise e de dimensionamento. Os dados são apresentados em formato de tabela, gráficos e quadros de conteúdos. A capa do relatório dispõe de informação do projeto juntamente com o nome e logotipo da empresa.

 


 

Ferramentas  

 

Otimizador Estrutural (Load Optimizer)

Esta ferramenta tem como objetivo determinar a ação ótima para se atingir a resposta estrutural desejada. As ações podem ser aplicadas de forma linear, não linear ou através de faseamento construtivo. Os limites e objetivos podem ser deslocamentos, forças, momentos, entre outros.
 


Section Designer

O section designer é uma ferramenta incorporada no CSiBridge. Permite aos utilizadores a criação de secções genéricas com qualquer geometria e material, incluindo disposição de armaduras. Todas as propriedades das secções, diagramas de interação biaxial e diagramas de momento-curvatura são automaticamente calculados.

 

 

Importação e Exportação  

 

Formatos Suportados

O CSiBridge suporta interoperabilidade com vários programas: LANDXML, AutoCAD (DXF/DWG), CIS/2, IFC e SDNF. Também é possível a exportação do modelo para uma base de dados Microsoft Access. O CSiBridge permite ainda a importação de ficheiro do FrameWorks Plus, IGES, STAAD e STRUDL, caso o utilizador estiver a utilizar outros programas de cálculo.