Ponte Ferroviária sobre o Rio Mearim

A análise estrutural tem como objetivo a determinação de determinadas respostas (resultados) de uma estrutura quando esta é sujeita a ações externas. As respostas de interesse mais comuns na análise estrutural são: deslocamentos, deformações, tensões, esforços internos (momento fletor, esforço cortante, esforço normal, momento torçor), e reações de apoio. As ações mais usuais consideradas na análise são provenientes de cargas tais como peso próprio da estrutura, sobrecarga, carga de vento, etc. Entretanto, outros tipos de ações podem ser considerados na análise, tais como dilatação térmica, efeitos de retração do concreto, recalques, terremotos, etc.

De uma forma bem ampla, pode-se atingir este objetivo, qual seja a determinação das respostas de uma estrutura correspondente a um conjunto de ações, através de duas metodologias gerais:

a) Análise estrutural através de métodos experimentais (métodos empíricos);

b) Análise estrutural através de métodos teóricos (métodos racionais).

Análise Estrutural através de Métodos Experimentais

Neste processo empírico da análise experimental, deve-se medir diretamente, seja na estrutura real já construída, seja em algum protótipo construído em laboratório, algumas respostas tais como deformações, deslocamentos, acelerações, reações de apoio, etc, através de sensores (dispositivos de medição) apropriados para este fim (extensômetros, relógios comparadores, transdutores de deslocamentos, células de carga, acelerômetros, etc).

ensaio dinâmico da ponte sobre o Rio Mearim
Monitoração de deformações/tensões em uma ponte ferroviária

Análise Estrutural através de Métodos Teóricos

Por outro lado, a análise teórica consiste no estabelecimento e solução de um conjunto de equações que representam de forma aproximada o problema em questão (análise de uma estrutura). De uma forma geral, pode-se também dizer que os métodos teóricos, por sua vez, podem ser classificados em métodos analíticos e numéricos.

Métodos Analíticos

Nos métodos analíticos de Análise Estrutural, estabelecem-se equações que governam o problema, com base em determinadas hipóteses simplificadoras, e estas equações são resolvidas de forma analítica, resultando em soluções fechadas exatas (sem aproximações na solução). No entanto, ressalta-se que embora a solução analítica seja considerada exata, ela é na verdade, a solução exata de um problema matemático que representa aproximadamente o problema real. Destaca-se que em análise estrutural, apenas problemas muito simples (com geometria simples, e carregamentos e condições de suporte também simples) são resolvidos analiticamente. Nos métodos analíticos as soluções são expressas de forma literal.

Métodos Numéricos

Nos métodos numéricos de Análise Estrutural, estabelecem-se equações que governam o problema, com base em determinadas hipóteses simplificadoras usualmente mais realistas do que as hipóteses simplificadoras adotadas nos métodos analíticos, e estas equações são resolvidas com o auxílio de um computador, de forma aproximada. Nos métodos numéricos, as soluções são expressas com números.

Os métodos numéricos mais empregados na análise estrutural são:

Método das Diferenças Finitas

Método dos Elementos Finitos

Método dos Elementos de Contorno

Sem dúvida, atualmente, o mais importante dos três, na Análise de Estruturas Civis e Mecânicas, é o Método dos Elementos Finitos.

Mearim
Modelo computacional de uma ponte ferroviária – Configurações indeformada e deformada.

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