Características e Funcionalidades

Interface do Utilizador ​

 

Uma Janela, Várias Vistas

O SAP2000 oferece uma interface única para modelar, analisar, dimensionar e gerar relatórios de cálculo. A interface do SAP2000 permite aos utilizadores personalizar e definir os layouts das janelas e barras de ferramentas.
 

 Nova Interface

A customizável interface do SAP2000 permite definir a apresentação e disposição das janelas e barras de ferramentas.

Templates

O SAP2000 tem uma vasta seleção de Templates para iniciar rapidamente um novo modelo. O SAP2000 inclui modelos paramétricos para os seguintes tipos de estruturas: vigas simples, treliças 2D e 3D, pórticos 2D e 3D, silos e reservatórios, escadas, estruturas de barragens e tubos.

Opções de Visualização do Modelo (Model Views)

Facilidade em definir vistas personalizadas e alçados para visualizar e manipular os modelos analíticos e físicos.

Modelo Analítico (Analytical Model)

Visualização dos elementos finitos da estrutura e conectividade entre nós, barras, shell e malha de elementos finitos.

 

Modelo Físico (Physical Model)

Visualização do modelo através de objetos, com indicação dos pontos de inserção, rotações dos eixos locais e geometria.
 

Sistemas de Grelhas (Grid System)

As grelhas podem ser definidas através de um sistema de eixos cartesiano ou cilíndrico. É possível criar um número ilimitado de grelhas, as quais podem ser rodadas em qualquer direcção ou colocadas em qualquer ponto de origem no modelo.

 

Plantas e Alçados (Plans and Elevations)

As vistas das plantas e alçados são geradas automaticamente para cada grelha, de forma a permitir a navegação rápida no modelo. Os utilizadores podem criar as suas próprias vistas e cortes através da opção "Developed Elevation".

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 SAP2000, simplificando bastante a implementação de alterações no modelo. 
 

 

Ferramentas de Edição da Malha (Meshing Tools)

O SAP2000 apresenta várias opções para gerar malhas de cálculo automáticas. Basta selecionar um objeto e escolher o gerador de malha pretendido.
 

Opções de Malha Automática

Objetos de barra e de área podem ter malha mais refinadas para análise.
 

Edge Constraints

A opção “Automatic Edge Constraint” soluciona os problemas de malhas desencontradas. Por exemplo, se os nós de uma rampa e de uma parede não coincidem, o SAP2000 estabelece internamente a ligação destes pontos desencontrados, através de um algoritmo de interpolação dos elementos.

 

Componentes Estruturais  ​

 

 Nós (Joints) 

Na formação da malha de cálculo, o SAP2000 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 SAP2000 contém uma vasta base de dados de secções de betão armado, metálicas e mistas de acordo com as 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 genéricas 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. As não-linearidades geométricas associadas ao efeito P-delta e aos grandes deslocamentos estão inerentemente incluídas na formulação destes elementos.

Objetos de Pré-Esforço (Tendons)

Os objetos de pré-esforço são um tipo especial de elemento que pode ser embebido em outros objetos (barras, áreas, sólidos) 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 editar tipos de traçado comuns obtidos a partir de templates. As ações, incluindo todo o tipo de perdas, são facilmente definidas no SAP2000.

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 SAP2000 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 utilizadores têm a possibilidade de criar e aplicar rótulas para realizar análises "pushover" no SAP2000. 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, pilares mistos 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”, molas multi-lineares ou plásticas, amortecedores viscosos, isoladores de base, entre outros.

 

Vento (Wind)

Cargas Móveis (Moving Loads) 

O gerador de cargas móveis irá produzir o movimento do veículo de acordo com os "paths" definidos, para determinação das envolventes máximas de esforços.

Cargas de Onda (Wave Loads)

A funcionalidade “wave-loading” gera automaticamente na estrutura um carregamento resultante de ondas, fluxo de corrente, flutuabilidade e vento. Para simular o efeito dos movimentos das ondas na estrutura, pode ser gerado um carregamento estático linear multi-faseado. Adicionalmente podem ser geradas cargas dinâmicas (time-history) para considerar os efeitos inerciais sobre a estrutura.

 

Definição de Cargas Específicas (User Loads)

Definição de cargas específicas para se modelar um vasto conjuto de condições de ações.

 

Força/Momento (Force/Moment)

A “Force load” é usada para representar cargas concentradas nos nós. Os valores podem ser especificados num sistema de coordenadas fixo ou num sistema de coordenadas nodal.

Deslocamento (Displacement)

“Displacement loading” trata-se de uma imposição externa de deslocamento na estrutura. Pode ser aplicado em apoios e em molas de natureza linear e não linear.

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.


Tensão (Strain)

Estão disponíveis seis tipos de “strain loads”, resultantes das forças internas e momentos fletores em elementos de barra, nomeadamente: esforço axial, esforço transverso segundo X e Y, torção e flexão segundo X e Y.


Pressão Intersticial (Pore Pressure)

Este tipo de carga é utilizada para modelar os efeitos de arraste e flutuabilidade de um fluido num solo, como por exemplo a pressão na água dos vazios de um solo.

 

 

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.

 

Análise Estática (Statics)

O SAP2000 realiza análises lineares estáticas e análises independentes para uma sequência de carregamentos (multi-step). É possível ter diferentes casos de carga aplicados sequencialmente numa estrutura, como por exemplo, cargas móveis, ações da sobrecarga e ondas.
 

 

Análise Dinâmica (Dynamics) 

As análises dinâmicas do SAP2000 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.

 

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. 

 

Encurvadura (Buckling) 

Os modos de encurvadura linear podem ser obtidos para qualquer conjunto de ações. Os modos de encurvadura podem ser calculados a partir da rigidez obtida no final de análises não lineares ou de faseamento construtivo. Também é possível realizar análises não lineares de encurvadura considerando os efeitos P-delta ou grandes deslocamentos. 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.
 

 

Análise Estática Não Linear (Pushover)

As características e funcionalidades das análises "pushover" no SAP2000 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.

 

Efeitos Diferidos no Tempo (Time Dependent)

As sequências de construção incremental podem ser modeladas no SAP2000. Efeitos não lineares podem ser considerados, tais como grandes deformações, cedência, alargamento e contato em elementos com folgas. 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.
 

Densidade Espetral de Potência (Power Spectral Density)

A análise "Power-spectral-density" tem como fim a determinação probabilística da resposta de uma estrutura devido a ações cíclicas (harmónicas e sinusoidais) para uma determinada gama de frequências. Esta análise é util para estudos de fadiga, respostas aleatórias devido a sismos, entre outros. 

 

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 e Casos de Análise (Load Cases and Combinations) ​

O SAP2000 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.

Modelo "Vivo" (Model Alive​)

Para estruturas de pequena e média dimensão, a análise pode ser efetuada à medida que o modelo é construído e modificado. Para cada alteração que o utilizador faça na geometria, nas propriedades ou nas ações, a estrutura responde automaticamente apresentando uma nova forma de deformada, diagramas de esforços e outros resultados de análise. Esta funcionalidade proporciona ao utilizador a noção de que está a trabalhar com um modelo “vivo”. Esta ferramenta é bastante útil num dimensionamento conceptual e também para testar cenários “e se?”.

 

 

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 SAP2000 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 SAP2000 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.
 

 

 

Estruturas de Alumínio (Aluminum Frame) 
 

 

Elementos Enformados a Frio (Cold Formed Frame)

 

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.

 

Análises dos Deslocamentos (General Displacements)

É possível definir "generalized displacements" para avaliar os deslocamentos de uma estrutura em várias situações, como por exemplo em combinações lineares de translações e rotações dos nós, no cálculo de médias de deslocamentos, na análise do deslocamento relativo entre pisos, etc. Estes resultados podem ser obtidos para qualquer caso de análise e combinações.

Section Cuts

A utilização de “section cuts” permite a visualização transversal de forças resultantes e momentos em qualquer ponto da estrutura. Um “section cut” pode ter qualquer formato e pode ser utilizado para calcular esforços entre pisos, forças resultantes, esforços de dimensionamento em paredes resistentes, etc. Podem também ser obtidos para todos os tipos de casos e combinações de ações.

Diagramas de Trabalho Virtual (Virtual Work Diagrams)

É possível obter diagramas de trabalho virtual para determinar os elementos estruturais que devem ser reforçados, de forma a melhorar a resposta da estrutura a deslocamentos laterais.

Linhas de Influência (Influence Lines)

O SAP2000 recorre a linhas de influência para calcular a resposta da estrutura a ações móveis. Os valores máximos e mínimos de cada resposta são calculados utilizando a linha de influência correspondente. Estas podem ser apresentadas na interface do utilizador para análise de deslocamentos, forças ou tensões em qualquer elemento da estrutura.

Tabelas (Tabular Output)

O SAP2000 tem a capacidade de compor e apresentar tabelas com todos os parâmetros de entrada, resultados de análise e de dimensionamento. O utilizador pode organizar as tabelas arrastando-as para onde desejar. É possivel fazer operações como: ordenar, cortar, copiar e colar para outros programas, e também imprimir ou guardar para Access, Excel, Word, HTML ou TXT.

Animações em Vídeos (Video Animations)

O SAP2000 tem a capacidade de gerar ficheiros de vídeos (.avi) para demonstrar visualmente um conjunto de resultados de análises que variam num particular período de tempo, como as análises time-history.

 

 

Relatórios  ​

 

Geração dos Relatórios (Quick Report)

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.

Opções Avançadas (Advanced Report Writer)

Esta ferramenta permite a criação de relatórios personalizados e sofisticados. As empresas podem definir templates complexos com o fim de customizar a geração de relatórios de cálculo no SAP2000.

 

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 SAP2000. 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 SAP2000 suporta interoperabilidade com vários programas: Autodesk Revit Structure, AutoCAD (DXF/DWG), Tekla Structure, CIS/2, IFC e SDNF. Também é possível a exportação do modelo para uma base de dados Microsoft Access. O SAP2000 permite ainda a importação de ficheiro do FrameWorks Plus, STAAD e STRUDL, caso o utilizador estiver a utilizar outros programas de cálculo.