Apostila Ftool

Apostila Ftool

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Ftool – Versão 2.1 Copyright Ago. 2002 – Luiz Fernando Martha

Prof. Luiz Fernando Martha - PUC-Rio Rua Marquês de São Vicente, 225 - CEP 22453-900 - Rio de Janeiro, RJ Tel. +5 21 3114-1189 - Fax. +5 21 3114-1195 - E-mail: lfm@tecgraf.puc-rio.br - URL: http://www.tecgraf.puc-rio.br/~lfm

Um Programa Gráfico-Interativo para

Ensino de Comportamento de Estruturas

Versão Educacional 2.1 Agosto de 2002 http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool

Ftool – Versão 2.1 Copyright Ago. 2002– Luiz Fernando Martha 2

APRESENTAÇÃO3
Autoria do FTOOL3
Visão Geral3
Download4
Histórico4
Melhoramentos das versões 2.06 e 2.07 (abril de 2000)5
Melhoramentos da versão 2.08 (agosto de 2000)6
Melhoramentos da versão 2.09 (janeiro de 2001)6
Melhoramentos da versão 2.10 (novembro de 2001)7
Melhoramentos da versão 2.1 (agosto de 2002)7
Créditos adicionais8
MANIPULAÇÃO DE ARQUIVOS9
Menu File9
Exportação de imagem através do Clipboard (Área de transferência)10
CRIAÇÃO E MANIPULAÇÃO DA ESTRUTURA1
Menu de Edição1
Criação de Barras e Nós1
Criação de Linhas de Cota1
Modo Teclado12
Modo Seleção12
Menu de Undo e Redo13
Menu Transform13
CONTROLES DE VISUALIZAÇÃO14
Menu de Controle de Visualização14
Controle de Coordenadas15
Menu Display15
CONFIGURAÇÕES16
Menu Options16
Formatação de Unidades e Valores Numéricos16
Sistemas de Unidades17
ATRIBUTOS DE NÓS E BARRAS19
Menu de Controle dos Atributos dos Nós e Barras19
Características Comuns aos Submenus19
Submenu de Parâmetros dos Materiais20
Submenu de Propriedades das Seções Transversais21
Submenu de Condições de Apoio2
Submenu de Propriedades de Articulação de Barras23
Submenu de Restrições de Deformações de Barras23
ATRIBUIÇÃO DE CARGAS24
Menu de Controle das Cargas24
Informações Gerais24
Submenu de Cargas Concentradas Nodais26
Submenu de Cargas Momentos em Extremidades de Barras26
Submenu de Cargas Distribuídas Uniformes e Lineares27
Submenu de Solicitações de Variação de Temperatura27
RESULTADOS28
Menu de Resultados28
Modos de Resultados28
Convenção de Sinais para Esforços Internos30
Escala dos Diagramas e Linhas de Influência32

Sumário Resultados Pontuais............................................................................................................ ..................................... 3

Ftool – Versão 2.1 Copyright Ago. 2002– Luiz Fernando Martha 3 Apresentação

Autoria do FTOOL

Luiz Fernando Martha Professor Associado Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) Departamento de Engenharia Civil (DEC) e Grupo de Tecnologia em Computação Gráfica (Tecgraf/PUC-Rio) Rua Marquês de São Vicente, 225, Gávea 22453-900 - Rio de Janeiro - BRASIL Fone: (0XX+21) 3114-1189 Fax: (0XX+21) 3114-1195 e-mail: lfm@tecgraf.puc-rio.br URL: http://www.tecgraf.puc-rio.br/~lfm

Visão Geral

O FTOOL é um programa que se destina ao ensino do comportamento estrutural de pórticos planos, ocupando um espaço pouco explorado por programas educativos, que se preocupam mais com o ensino das técnicas numéricas de análise, ou por versões educacionais de programas comerciais, mais preocupados em introduzir os estudantes às suas interfaces. Seu objetivo básico é motivar o aluno para aprender o comportamento estrutural. A experiência de ensino nesta área tem mostrado que o processo de aprendizado dos métodos de análise estrutural não é eficiente sem o conhecimento sobre o comportamento estrutural. É muito difícil motivar o aluno padrão a aprender a teoria dos métodos de análise sem entender como o modelo sendo analisado se comporta na

Ftool – Versão 2.1 Copyright Ago. 2002– Luiz Fernando Martha 4 prática. O processo de aprendizado dos métodos de análise melhoraria bastante se o estudante pudesse aprender sobre o comportamento estrutural simultaneamente.

Do seu objetivo básico decorre a necessidade do FTOOL ser uma ferramenta simples, unindo em uma única interface recursos para uma eficiente criação e manipulação do modelo (préprocessamento) aliados a uma análise da estrutura rápida e transparente e a uma visualização de resultados rápida e efetiva (pós-processamento).

Os usuários desta versão educacional do programa estão livres de qualquer compromisso para usálo. Entretanto, nem o autor, nem a PUC-Rio, nem o Tecgraf/PUC-Rio, nem qualquer outra Instituição relacionada são responsáveis pelo uso ou mau uso do programa e de seus resultados. Os acima mencionados não têm nenhum dever legal ou responsabilidade para com qualquer pessoa ou companhia pelos danos causados direta ou indiretamente resultantes do uso de alguma informação ou do uso do programa aqui disponibilizado. O usuário é responsável por toda ou qualquer conclusão feita com o uso do programa. Não existe nenhum compromisso de bom funcionamento ou qualquer garantia.

Download

• Ftool Versão 2.1 para Windows: ftp://ftp.tecgraf.puc-rio.br/pub/users/lfm/ftool211win.zip

• Ftool Versão 2.1 para Linux: ftp://ftp.tecgraf.puc-rio.br/pub/users/lfm/ftool211linux.tgz A versão disponibilizada é compatível com a biblioteca glibc 2.0 para Linux e utiliza as bibliotecas do OSF Motif (http://w.openmotif.org).

• Download deste manual em formato CHM (Compiled HTML Help): ftp://ftp.tecgraf.puc-rio.br/pub/users/lfm/ftool211pt.chm

• Download deste manual em formato PDF: ftp://ftp.tecgraf.puc-rio.br/pub/users/lfm/ftoolman211.pdf

Histórico

O FTOOL (Two-dimensional Frame Analysis Tool) foi desenvolvido inicialmente através de um projeto de pesquisa integrado, coordenado pelo professor Marcelo Gattass do Departamento de Informática da PUC-Rio e diretor do Grupo de Tecnologia em Computação Gráfica (Tecgraf/PUCRio) e com apoio do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico). O idealizador e responsável pelo programa é o professor Luiz Fernando Martha do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio. Participaram no desenvolvimento do programa os alunos de graduação Eduardo Thadeu Leite Corseuil, Vinícius Samu de Figueiredo e Adriane Cavalieri Barbosa, todos do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, como bolsistas de iniciação científica no período de março de 1991 a dezembro de 1992. O programa, desenvolvido na plataforma DOS, sofreu alguns aprimoramentos até abril de 1995.

Também colaborou para este programa o então aluno de doutorado da PUC-Rio Waldemar Celes Filho (atualmente professor do Departamento de Informática da PUC-Rio), que trabalhou no desenvolvimento da biblioteca de funções HED (Half-Edge Data struture), para representação interna dos dados, e no desenvolvimento do programa MTOOL, cuja interface gráfica e estrutura de dados foram tomadas como ponto de partida deste programa. O módulo de análise numérica do

Ftool – Versão 2.1 Copyright Ago. 2002– Luiz Fernando Martha 5 programa recebeu a colaboração do então aluno de doutorado da PUC-Rio Ivan Fábio Menezes (atualmente professor do Departamento de Informática da PUC-Rio).

Durante o período do final de 1997 ao início de 1998, o FTOOL foi reescrito pelo professor Luiz Fernando Martha utilizando o sistema de interface IUP e o sistema gráfico CD, desenvolvidos pelo Tecgraf/PUC-Rio. Esta interface gráfica permite que o programa seja executado tanto no ambiente Windows quanto no ambiente Unix/X-windows. Em fevereiro de 1998 foi lançada a versão 2.0 do FTOOL. Deste então sucessivas versões do FTOOL foram lançadas, cada uma com pequenos melhoramentos.

Em agosto de 2000, a versão 2.08 foi também liberada na plataforma Linux. Na versão 2.09 de janeiro de 2001 foram incorporados procedimentos específicos para o auxílio ao ensino de análise estrutural, tais como consideração de barras inextensíveis ou infinitamente rígidas, e a aplicação de momentos concentrados em extremidades de barras para modelar cargas de hiperestáticos momentos fletores. Na versão 2.10 de novembro de 2001 foram adicionados o traçado de linhas de influência e a consulta de resultados por passos ao longo das barras. Na última versão 2.1 de agosto de 2002 foi melhorada a definição de seções transversais de barras, sendo criados diversos tipos de seções transversais especificadas por parâmetros e duas tabelas de perfis I. Também foram criadas importação de propriedades e atributos de modelos do FTOOL de outros arquivos, opção para desenhar diagramas de momentos fletores do lado das fibras tracionadas ou comprimidas da barra, opção para desenho de resultados transversalmente às barras e opção para desenho de valores por passos ao longo da barra, além de outras melhorias.

Desde o início, o FTOOL demonstrou ser uma valiosa ferramenta para o ensino de engenharia, sendo utilizado nos cursos de Análise Estrutural, Estruturas de Concreto Armado e Estruturas de Aço dos cursos de Engenharia Civil de diversas universidades no Brasil e no exterior.

Melhoramentos das versões 2.06 e 2.07 (abril de 2000)

• Criado o item Units & Number Formatting no menu Options que dispara um diálogo que configura unidades e formatação de números. O usuário pode especificar unidades para cada um dos parâmetros no FTOOL, bem como sua formatação numérica. Existem opções para especificar unidades padrão em SI (Sistema Internacional), em US (Sistema Americano), ou todas as unidades em kilo-Newtons e metros. As unidades padrão podem ser sempre trocadas pelo usuário.

• O menu Member Properties foi substituído pelos menus Material Parameters (parâmetros de materiais) e Section Properties (propriedades geométricas de seções transversais). Foram criadas opções para especificar propriedades padrão para Concreto e Aço.

• Criados apoios elásticos de molas translacionais e rotacionais.

• Textos passaram a ser desenhados na tela usando fontes em pixels (raster). As imagens exportadas ainda utilizam fontes vetoriais, com exceção dos formatos postscripts.

• Criadas opções para visualizar valores de cargas e reações de apoio junto com o desenho das cargas e reações.

• Criada uma opção para visualizar as cargas juntamente com os diagramas de esforços e configuração deformada da estrutura.

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• A área lateral de informações passa a utilizar um texto multi-linha ao invés de simples rótulos

(Labels) passivos como nas versões anteriores. Isso permite que o usuário possa copiar (copy - Ctrl+C) o texto de informações e colar (paste - Ctrl+V) em um editor de texto. O botão direito do mouse também pode ser usado para copiar (copy) para o Clipboard (Área de transferência).

• Modificada a seleção de objetos com cerca (retângulo) envolvente de tal maneira que, quando nenhum objeto está selecionado, a seleção fica automaticamente direcionada para barras.

Melhoramentos da versão 2.08 (agosto de 2000)

• Liberada versão para Linux.

• Criada solicitação de variação de temperatura em barras. O usuário espefica a variação de temperatura no bordo superior (na fibra do lado positivo do eixo local y) e no bordo inferior (na fibra do lado negativo do eixo local y) da seção transversal. Para tanto, foi adicionado aos parâmetros de materiais o coeficiente de dilatação térmica e foram adicionados às propriedades de seção transversal a altura da seção e a posição do centro de gravidade da seção.

• Criadas linhas de cotas (dimension lines) para anotar distâncias na imagem da estrutura.

• Criada opção para abrir arquivo de estrutura via drag-and-drop, isto é, arrastando o ícone do arquivo e soltando o botão do mouse em cima da tela do programa. Esta opção só funciona na versão Windows.

• Modificado o programa para permitir a criação de atributos (parâmetros de materiais e propriedades de seção transversal) e cargas sem ser necessário criar uma estrutura antes. Assim o usuário pode manter um arquivo com os atributos e cargas mais utilizados, assim como as unidades e formatações numéricas preferidas, e usar este arquivo como ponto de partida para uma nova estrutura.

Melhoramentos da versão 2.09 (janeiro de 2001)

• Criados atributos para restrições de deformações de barras. Pode-se impedir as deformações axiais de barras ou considerar barras como sendo infinitamente rígidas.

• Criadas cargas momentos concentrados aplicadas em extremidades de barras. Isto permite a consideração de pares de momentos adjacentes a rótulas, freqüentemente empregados como hiperestáticos (incógnitas) dentro da metodologia do Método das Forças para análise de estruturas hiperestáticas.

• Implementado o cálculo de rotações em extremidades articuladas de barras. As rotações calculadas correspondem à rotação da tangente à elástica na extremidade articulada com respeito à configuração indeformada da barra.

• Os apoios que têm deslocamentos prescritos (recalques) são desenhados como apoios simples (para deslocamento horizontal ou vertical prescrito) e chapa (rotação prescrita) mostrados em separado. Esta representação é usual dentro da metodologia do Método dos Deslocamentos.

• Foram feitas diversas modificações para melhorar a imagem da estrutura na tela. A principal delas é que, na versão para Windows, o modelo é desenhado em double buffering, isto é, a imagem é atualizada de uma única vez na tela, acarretando em um melhor resultado perceptual. Também foi melhorado o desenho dos diagrama de esforços internos, respeitando a presença de articulações: o diagrama é desenhado em cada barra sempre entre articulações (se existirem).

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