Componentes Estruturais
O PERFORM-3D inclui os seguintes tipos de elementos:
- Elementos de barra para vigas, pilares e contraventamentos
- Elementos de parede para paredes resistentes
- Elementos de laje para pisos
- Elementos de barra (apenas com rigidez axial) de vários tipos
- Restrições de encurvadura em contraventamentos
- Elementos de contacto tipo ("Gap")
- Isoladores de base (“Friction”, “Rubber”, e “Triple Pendulum”)
- Amortecedores com relação não linear de tensão/deformação
- Opção "panel zone" para modelar a deformação por corte nas ligações viga-pilar
- Opção "Infill panel" para ter em conta apenas a rigidez e resistência ao corte nas ligações viga-pilar
- Opção “Gages” para o cálculo de deformações, em que se considera a ausência de rigidez para a determinação do rácio de deformação “demand/capacity”
No PERFORM-3D, a maioria dos elementos são compostos por um determinado número de componentes. Por exemplo, um elemento de viga poderá ser constituído por diversos componentes.
Todos os componentes inelásticos têm essencialmente a mesma relação tensão-deformação. O PERFORM-3D tem em consideração a relação tri-linear de cada componente, e a respetiva perda de rigidez.
A histerese para um determinado componente, pode contabilizar a degradação da rigidez. Cada ciclo é devidamente representado para que o utilizador possa verificar se tem a forma esperada.
A capacidade de deformação pode ser especificada para cada componente inelástico, de forma a avaliar os rácios de “demand/capacity”. Esta pode ser especificada até 5 níveis de desempenho.
O PERFORM-3D inclui um vasto número de componentes, elásticos e inelásticos. A verificação da segurança da secção (D/C ratios) é determinada respeitando os seguintes pontos:
- São calculados os rácios D/C de deformação para os componentes inelásticos
- Verificação da ductilidade para os componentes que possam exibir um comportamento inelástico
- São calculados os rácios D/C de resistência para os componentes elásticos
- Verificação da rigidez para os componentes elásticos que exibem um comportamento essencialmente elástico
O número de componentes com rácios D/C pode ser ilimitado. Para simplificar a tomada de decisão, os componentes cujos valores do rácio D/C sejam semelhantes, poderão ser agrupados. Um exemplo de um valor D/C é a avaliação da tensão-deformação no betão para uma parede. Cada estado limite tem um “rácio de utilização” que equivale ao máximo rácio D/C para qualquer componente. Para uma estrutura satisfazer os requisitos de desempenho, os rácios de utilização não podem ultrapassar 1,0 para qualquer estado limite.
As estruturas porticadas consistem em elementos de vigas e pilares. Estas podem ser constituídas por vários componentes e podem ser elásticos ou inelásticos. Os efeitos P-delta podem ser considerados ou ignorados.
As paredes resistentes são modeladas através de elementos planos. As paredes podem ter comportamento inelástico à flexão e ao corte. As vigas que unem várias paredes resistentes (“coupling beams”) são geralmente modeladas através de elementos de viga, com comportamento inelástico quer à flexão quer ao corte.
Análise
O PERFORM-3D realiza os seguintes tipos de análise:
- Modos de vibração, períodos e massa
- Cargas gravíticas
- Pushover estático
- Time-History
- Especto de resposta (com limitações)
Realiza análises não lineares mesmo para componentes inelásticos com rigidez negativa e em situações em que os efeitos P-delta causam instabilidade estrutural.
A análise sequencial mais comum é:
- Aplicação das ações gravíticas
- Cálculo de uma ou mais análises pushover, com ações gravíticas constantes
- Cálculo de uma ou mais análises de espectros de resposta, com ações gravíticas constantes
Uma sequência genérica pode também ser aplicada, como por exemplo uma análise pushover cíclica:
- Aplicação das ações gravíticas
- Adição de cargas de pushover para especificar um determinado deslocamento relativo ("drift")
- Etc., incrementação progressiva do deslocamento relativo ("drift") especificado em cada direção
Para cada sequência de análise, as seguintes propriedades da estrutura podem ser alteradas:
- Distribuição e magnitude de massa – estas propriedades poderão alterar os resultados de análise de pushover estático e time-history
- A quantidade e tipo do amortecimento em análises time-history
- A rigidez dos componentes estruturais
As opções supramencionadas permitem ao utilizador a alteração das propriedades estruturais sem ser necessária a alteração do modelo.
Verificação Estrutural
O PERFORM-3D inclui várias ferramentas de pós processamento dos resultados para análise. Estas permitem ao utilizador fazer o estudo do comportamento da estrutura e verificar a adequabilidade da análise. As ferramentas mencionadas consistem:
- Deformadas. Estas podem ser animadas para resultados de análises pushover estático e time-history
- Analises time-history para vários tipos de resposta, incluindo deslocamentos nodais, velocidades e acelerações, esforços e deformações dos elementos e componentes
- Ciclos histeréticos em componentes inelásticos
- Diagramas de momentos e esforço transverso para vigas, pilares e paredes. Estes podem também ser animados
- Balanço energético, com visualização da dissipação da tensão, energia cinética, trabalho inelástico e energia de amortecimento. Inclui também a comparação entre o trabalho externo e interno, que consiste num bom indicador da precisão numérica da análise em questão
Avaliação do Desempenho
O PERFORM-3D inclui várias ferramentas que avaliam o desempenho da estrutura, nomeadamente:
- Determinação do deslocamento–alvo em análises pushover. Diversos métodos poderão ser utilizados, incluídos nas normas ASCE 41 e FEMA 440
- Rácios de utilização para diversos casos de carga. Os gráficos com os rácios de utilização mostram a variação dos deslocamentos em cada grupo de estados limites, selecionados pelo utilizador
- Envolventes de rácios de utilização para combinações de cargas. É prática comum o cálculo da análise time-history para vários sismos (geralmente 7 ou mais) para avaliar o desempenho com base nos valores médios dos rácios de utilização.
- Deformadas representadas com código de cores baseadas no rácio D/C. Estas podem ser utilizadas para identificação dos “hot spots” onde os componentes estão mais frágeis
- Os resultados de análise são guardados em vários ficheiros, e cada qual contém os resultados específicos, por exemplo o valor dos deslocamentos nodais
- Se as ferramentas de avaliação de desempenho no PERFORM-3D não vão de encontro às expectativas do utilizador, é possível aceder aos ficheiros e processar os resultados com outras ferramentas
- Poderá utilizar qualquer de programação para processar os referidos resultados
Importação e Exportação
É possível a importação de modelos do SAP2000 e do ETABS para o PERFORM-3D. Estes tratam-se de modelos parciais, que consistem basicamente em nós, elementos e cargas. As propriedades dos componentes não estão incluídas na importação, uma vez que estas são definidas de forma diferente no PERFORM-3D e no SAP2000/ ETABS.