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Mecânica Estrutural

Código:

MEC134

Sigla:

ME

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Estruturas

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Civil
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MEC	10	Plano Estudos 2013	1	-	6,5	60	175,5

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A disciplina de Mecânica Estrutural é aqui apresentada através de uma abordagem moderna que, dando ao aluno uma visão global e integrada dos aspetos formais e práticos da discretização, tanto direta como indireta, torna-o apto a elaborar modelos discretos para os diversos sistemas físicos, de cuja solução requer a aplicação do método dos elementos finitos. Estes sistemas físicos incidirão fundamentalmente em problemas de elasticidade de comportamento elástico linear. Em termos do comportamento material a análise plástica limite de pórticos e lajes é um bom complemento da formação anterior. Finalmente abordam-se os problemas geometricamente não lineares de estruturas reticuladas. No decurso da formação o aluno irá também ter a capacidade de verificar a ocorrência de erros de modelação e outros tipos de erro comuns no uso de software.

Resultados de aprendizagem e competências

A aprendizagem pelo aluno dos conceitos genéricos da elasticidade tridimensional é fundamental para o uso do método dos elementos finitos, nomeadamente as interação entre as relações cinemáticas, relações de equilíbrio e relações constitutivas do material. Posteriormente é feita a introdução ao método dos elementos finitos de forma progressiva iniciando-secom elementos unidimensionais (barra de treliça, de viga , de barra de pórtico e de viga coluna), até aos elementos bidimensionais (estados planos de tensão e deformação, elementos de laje, e elementos de junta). Para cada um dos elementos adotam-se as funções de aproximação de deslocamentos adequadas, gradualmente mais complexas e com as suas particularidades, consideram-se as relações constitutivas consoante o problema físico em causa, e aplicando o Princípio dos Trabalhos Virtuais concretiza-se o equilíbrio nodal do sistema. Toda a abordagem será feita matricialmente por ser traduzir numa maior versatilidade entre os diversos tipos de elementos finitos aqui tratados. Naturalmente que serão discutidas as condições de fronteira, rígidas e elásticas, serão modelados os diversos tipos de ações (carga na fronteira e no domínio, assentamento de apoio, temperatura e tensões iniciais). Serão apresentados ao aluno os métodos de refinamentos h, p, r e autoadaptativos. O aluno será alertado para os diversos tipos de erros de aproximação, modelação física, etc., e de utilização de software. Os elementos finitos usados têm comportamento elástico linear. Complementarmente é tratada a análise plástica de pórticos e lajes, os teoremas cinemático, estático e de unicidade, a identificação de secções críticas, carga de cedência e os diversos mecanismos de colapso (múltiplos ou parciais). A formulação matricial será também apresentada por constituir uma boa sistematização dos métodos. A análise geometricamente não-linear e Instabilidade bifurcacional serão apresentadas exclusivamente para aplicação em estruturas reticuladas planas. A estrutura da unidade curricular é coerente, dado que existe uma evolução nos tópicos apresentados, ao nível da complexidade de elementos, do comportamento material e comportamento geométrico. Com esta unidade curricular, o aluno ficará com as competências necessárias, para o emprego do método dos elementos finitos e da análise plástica limite nas restantes unidades curriculares no âmbito da teoria de estruturas e dimensionamento estrutural.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Elasticidade Plana: Introdução à Elasticidade. Estados Planos de Tensão e de Deformação;Método dos Elementos Finitos: Introdução ao Método. Elementos de barra e bidimensionais. Formulação matricial. Funções de Aproximação. Elasticidade Plana. Apoios elásticos. Assentamentos e Reações de Apoio. Apoios Inclinados. Formulação de elementos de Laje;
Análise Plástica Limite: Conceitos básicos: Secções Críticas. Mecanismos. Condições de cedência, escoamento e paridade. Admissibilidade Estática e Cinemática. Teoremas da análise limite. Soluções estaticamente e cinematicamente admissíveis. Formulação matricial. Mecanismos múltiplos e parciais. Interação de esforços. Aplicação em pórticos planos e lajes;
Análise geometricamente não-linear e Instabilidade bifurcacional: Instabilidade por ponto limite. Análise geometricamente não-linear de estruturas reticuladas planas. Carga crítica.

Bibliografia Obrigatória

Docentes; Apontamentos dos docentes
Francisco Virtuoso; Análise Plástica Limite, 2008
Luis Castro; Elementos Finitos para Análise Elástica de Lajes, 2007
Orlando Pereira; Introdução ao Método de Elementos Finitos, 2005

Bibliografia Complementar

Portela, A., Charafi, A.; Finite Elements Using Maple –A Symbolic Programming Approach, 2002
G. Kennedy, C.H. Goodchild; Practival Yield Line Design, 2004

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Apresentação das aulas com recurso a slides PowerPoint, os quais são fornecidos no início da semana em ficheiro tipo pdf aos alunos. A apresentação teórica de cada tema é seguida da exemplificação com exercício já resolvido. Resolução autónoma de outros exercícios com recurso a programas (e.g. SAP2000).

Software

Microsoft Excel
SAP 2000

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	50,00
Trabalho escrito	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	52,50
Trabalho escrito	61,50
Estudo autónomo	61,50
Total:	175,50

Obtenção de frequência

Não aplicável

Fórmula de cálculo da classificação final

Av. contínua: 50% Teste + 50% Trabalho escrito
Exame 1ª/2º época: 100% Exame
Exame época especial: 100% Exame