Análise Dinâmica de Estruturas Reticuladas

Em muitas aplicações de engenharia a inclusão de termos dinâmicos na análise de estruturas é essencial. O termo situação transitória dinâmica implica que as forças de inércia tenham de ser incluídas nas equações de equilíbrio. Para várias situações obtêm-se previsões de deslocamentos e tensões largamente diferentes a partir de uma análise quase estática e duma solução transitória dinâmica.

De facto, nenhuma carga estrutural é realmente estática visto que tem de ser aplicada de alguma forma e isso envolve uma variação da força com o tempo. Obviamente que se a grandeza da força variar lentamente não haverá efeito dinâmico e pode ser tratada como estática. Então, a questão de a carga ser ou não dinâmica, é, pois, relativa. Se a carga variar lentamente em relação ao período natural da estrutura, ela pode ser considerada estática, donde resulta a relevância do período natural da estrutura. O período natural é o tempo necessário para a estrutura sofrer um ciclo de vibração livre, isto é, vibração depois da força excitadora ter sido removida ou ter deixado de variar.

O interesse da análise estrutural para cargas dinâmicas tem aumentado ao longo dos últimos anos. Isto é devido, em parte,à tecnologia avançada que tornou possível um projecto mais preciso e é também devido à necessidade de projectar estruturas maiores e mais leves que são mais susceptíveis aos efeitos dinâmicos porque são geralmente mais flexíveis e têm períodos naturais mais longos. Exemplos de situações nas quais o carregamento dinâmico tem de ser considerado incluem:

i) estruturas sujeitas a forças alternativas causadas por maquinaria oscilatória.
ii) estruturas que suportam cargas móveis, tais como as pontes.
iii) estruturas sujeitas a forças aplicadas instantâneamente, pressão duma explosão, rajadas de vento, etc.
iv) casos em que os apoios duma estrutura se movem, como, por exemplo, uma construção durante um sismo.

No entanto, os princípios básicos da análise estrutural não são invalidados pelo facto de a carga ser dinâmica. As mesmas relações entre deformações e tensões aplicam-se para ambas as condições estática e dinâmica.

A análise dinâmica consiste primeiramente na determinação da variação no tempo dos deslocamentos e deformações, a partir das quais podem ser calculadas directamente as tensões.
OS períodos naturais correspondentes a cada um dos modos de vibração dependem da massa e rigidez da estrutura,pelo que estas duas características são da maior importância em análise dinâmica. Foi a utilização de computadores ao cálculo que acelerou a adopção de métodos numéricos para a resolução de problemas de dinâmica estrutural. Muitos problemas dinâmicos cuja solução era impossível em tempos ainda pouco recuados, podem, agora, ser resolvidos com relativa facilidade.

Na verdade, muitos problemas em dinâmica não podem ser resolvidos efectivamente por métodos analíticos e a evolução dos computadores e das várias técnicas associadas elevou significativamente a capacidade de solução. A análise dinâmica de estruturas pode ser completamente automatizada. Vários programas de computador têm sido implementados para calcular automaticamente os deslocamentos e esforços nos elementos das estruturas.

Autor: José Fernando Dias Rodrigues
Excerto Adaptado

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