Implementação e modelagem do método de rigidez direta em pórticos espaciais

Abstract

O desenvolvimento e a adaptação de técnicas de computação gráfica, de modelagem geométrica e computacional, bem como de estrutura de dados para confecção de programas orientados a objetos (POO) tem permitido, nas últimas décadas, a simulação computacional dos problemas da Engenharia de maneira bastante versátil e arrojada. Na Engenharia Civil, especificamente no campo da análise estrutural, diversos são os métodos numéricos utilizados nos softwares de simulação, a saber, o método dos elementos de contorno (MEC) e o método dos elementos finitos (MEF) são tidos como mais robustos e eficientes. Exemplos de programas baseados nessas técnicas são, por exemplo, o ANSYS, ABAQUS, SAP com uso da formulação em MEF, e o FRANC3D com uso do MEC. Restringindo a análise estrutural para o campo do Ensino-Aprendizagem na Engenharia, alguns softwares de cunho didático-interativo têm se destacado, entre eles o FTOOL, Port3D e Robot. Dentro desta linha de softwares, este trabalho propõe o desenvolvimento de uma plataforma computacional, denominada ENG3D, que consiste, em sua etapa inicial, de um programa de computador que auxilie o aprendizado e possibilite o entendimento da análise estrutural para diversos modelos de pórticos, capaz de reproduzir fielmente o ensino em sala de aula. Inicialmente, o trabalho se restringe ao desenvolvimento do processador, ou programa de análise, que utilizará a formulação matricial do Método de Rigidez Direta (MRD) para obtenção dos esforços nodais externos à estrutura (forças axiais, cortantes, momentos fletores e torçores), incluindo cargas aplicadas e apoios, e seus respectivos deslocamentos e rotações. A implementação do processador se dará por meio da linguagem JavaScript. Em seguida, na fase de pré e pós processamentos, o trabalho conta com uma interface gráfica que utiliza o framework Electron e as linguagens de programação de desenvolvimento web (JavaScript, HTML e CSS). Assim, foi desenvolvido, com sucesso, um software educacional e independente com foco no aprendizado do Método de Rigidez Direta para pórticos 2D e 3D, feitas as devidas comparações e validação dos resultados com outros programas que são referência na área (FTOOL, Port3D e Robot).