Aula 1 - Conhecendo um pouco o ambiente de desenvolvimento

1. Crie uma pasta em seu computador e acesse o link http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool/. Faça o download do programa clicando na região destacada na figura abaixo.

2. Concluído o download é só clicar no ícone mostrado, em destaque, na figura abaixo.

Manual mais detalhado do programa você encontra em:   http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool/manual/.
A seguir vamos destacar alguns pontos relacionados com o ambiente de desenvolvimento. 
3. O menu principal, e a barra de ícones relacionados com as operações, mais comuns, dos arquivos gerados estão destacados na figura abaixo.

Em File, no menu principal, temos:
About Ftool => informações sobre o programa;
Sign Convention => convenção de sinais/definir padrão para traçado de diagramas;
New => criar um novo modelo;
Open => abrir um modelo (arquivo) gravado;
Save/Save as => gravar um modelo com o nome corrente, ou diferente;
Import Properties => permite importar as propriedades de outro arquivo do Ftool
Export Line Results => exportar resultados
Export Screen => exportar a imagem da tela para a área de transferência do Windows, ou outros formatos esfpecíficos;
Totals => indica o número total de barras, e nós existentes no modelo;
Limits => definem os limites da janela de trabalho;
Exit => sair do programa. 

      

4. Abaixo temos as barras de ícones relacionados com a criação do modelo de estrutura a ser estudado.

O menu de edição permite a criação e/ou modificação do modelo. Suas funções estão mostradas na figura abaixo. 
Importante: a inserção de barras, nós ou linhas de cotas apresenta um comportamento de atrair o cursor do mouse para um elemento (nó ou barra) já existente. A função Snap auxilia o processo de criação do modelo fazendo com que o cursor seja atraído para os pontos de intersecção de uma grade.

      

Para inserir uma barra basta, com o ícone "insert member" ativado, clicar em dois pontos da área de trabalho. Se a barra inserida interceptar uma já existente o nó da intersecção é automaticamente criado. A tecla <Esc> , quando pressionada, permite excluir o primeiro nó da barra antes da criação do segundo nó.

Para inserir uma linha de cota, com o ícone "insert dimension line" ativado, clicar em dois pontos da área de trabalho, ou barra, a seguir arrastar o cursor para a posição mais conveniente e clicar no botão esquerdo do mouse. Pressionando a tecla <Esc> antes de clicar na posição onde irá ficar a linha de cota o procedimento é cancelado.

          

No modo teclado pode-se criar barras, e nós digitando suas coordenadas nos campo mostrados na figura abaixo. O campo "Tolerance" serve para fazer o ajuste fino (atração) nos pontos dos elementos. Nunca devemos utilizar valor nulo para a tolerância.

Com o botão "Select mode" podemos selecionar todo ou parte do modelo criado na área de trabalho. A processo de seleção acontece quando clicamos com o botão esquerdo do mouse, e mantendo-o pressionado, arrastamos de modo a envolver a região de interesse. Se o objetivo é a exclusão, então devemos clicar no botão <Del>. Com a barra selecionada podemos, também, movê-la para outra posição na área de trabalho. Para tanto basta clicar, no menu principal, em Transform/Move como mostrado na figura abaixo. A seguir clicar em qualquer ponto da região selecionada, deslocar o cursor para a nova posição, e clicar no botão esquerdo do mouse para confirmar a alteração.

Com o menu Transform podemos manipular os modelos criados. As opções disponibilizadas são: mover (Move), espelhar (Mirror), rotacionar (Rotate), aplicar um fator de escala (Scale) e repetir (Repeat)a última transformação. A opção Leave Original permite que a transformação seja aplicada em uma cópia das entidades selecionadas.
5. A figura abaixo destaca as seguintes informações sobre a superfície de visualização: a) dimensões da área de trabalho (18.20 X 12.26 - pode ser ajustada); b) cruz que indica a origem do sistema de coordenadas; c) área de trabalho; d) reticulado com pontos distanciados de 1m no eixos X, e Y.
Nota: ao deixarmos marcadas as caixas Grid, e Snap teremos mais facilidades para desenhar as estruturas.  

Menu Display - as diversas funcionalidades estão mostradas na figura abaixo.

Menu Options - neste menu podemos destacar a formatação de unidades e valores numéricos como mostrado na figura abaixo. No manual você encontra mais detalhes sobre o Sistema de unidades em Configurações/Sistema de Unidades.

6. Menu de atributos de Nós e Barras e identificado abaixo.

Em destaque temos a janela( Parâmetros do Material empregado na estrutura) de submenu que se abre quando clicamos no ícone envolvido pelo retângulo. Os campos E: => módulo de elasticidade, g: peso específico e  a: coeficiente de dilatação térmica. Quando selecionamos o material Steel (aço) => E=205Gpa e concreto => E=25 Gpa

A figura abaixo destaca a funcionalidade de cada ícone localizado no submenu.

7. A figura abaixo está relacionada com as propriedades da secção transversal da estrutura. Clicando-se no ícone, identificado com o número (1), o submenu das propriedades da secção transversal é aberto. Clicando-se, a seguir, no ícone, identificado com o número (2), podemos criar um novo conjunto de propriedades da secção transversal. Após atribuir um nome para a secção podemos, a partir de uma lista, escolher o tipo de secção.

8. Na figura da esquerda temos, em destaque, o ícone que quando acionado libera o submenu de propriedades relacionadas com os pontos de apoio da estrutura.

9. Submenu de propriedades relacionadas com os pontos de engastamento (articulação) da estrutura.

10. Painel de propriedades relacionadas com as deformações da estrutura. 

           

11. Painel de propriedades relacionadas com o controle das cargas aplicadas nos pontos da estrutura. 

12. O procedimento de atribuição das cargas é semelhante ao procedimento da aplicação dos atributos da barra. Devemos, inicialmente, criar um tipo de carga, que fica associada a um nome fornecido. aplicados nos pontos de apoio da estrutura. 

 Clicar neste ícone para aplicar carga em barras.

Clicar neste ícone para aplicar carga em nós.
13. Sistema de eixos no FTOOL - as informações a seguir foram retiradas na íntegra de http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool/manual/.
No FTOOL existe um sistema de eixos globais da estrutura e um sistema de eixos locais para cada uma das barras (membros). No sistema global, o eixo X é horizontal com sentido da esquerda para a direita, e o eixo Y é vertical com sentido de baixo para cima. O sistema de eixos locais de uma barra é tal que o eixo x local coincide com o eixo da barra e tem o sentido de criação da barra, isto é, do nó inicial para o nó final. O sentido do eixo local x pode ser visualizado no programa selecionando a opção Member Orientation do menu Display. O eixo y local é perpendicular ao eixo x e o seu sentido é tal que o produto vetorial x × y, usando a regra da mão direita, resulta em um vetor saindo do plano da estrutura.

14. Aplicação de cargas concentradas
No FTOOL, cargas concentradas (forças e momentos) só podem ser aplicadas em nós da estrutura. Isto é assim para simplificar a interface do programa com o usuário, não existindo nenhum impedimento técnico para se aplicar uma carga concentrada no interior de uma barra.
Se for preciso aplicar uma carga concentrada no interior de uma barra, basta inserir um nó na posição desejada, dividindo a barra em duas. As cargas concentradas são aplicadas sempre com os sentidos dos eixos globais da estrutura, sendo o sinal positivo quando as forças tiverem os sentidos dos eixos globais, e o sinal negativo quando contrário. Os momentos aplicados serão positivos quando tiverem o sentido anti-horário e negativos quando tiverem o sentido horário.

15. Sistema de eixos para aplicação de cargas distribuídas
No FTOOL, a aplicação de uma carga distribuída em uma barra pode ser feita no sistema de eixos globais ou no sistema de eixos locais. Os sinais dos carregamentos serão positivos quando coincidirem com o sentido dos eixos globais ou locais, conforme for o caso, e negativo quando tiverem o sentido contrário. Na interface do programa, nos menus de aplicação de cargas distribuídas uniformes ou lineares, existe uma opção para especificar o sistema de eixos da carga distribuída (global ou local).

16. Aplicação de cargas distribuídas parciais
Para aplicar cargas distribuídas que atuam parcialmente em uma barra, pode-se inserir nós no interior da barra, criando novas barras resultantes da divisão da barra original. As cargas distribuídas são, então, aplicadas ao trecho de barra (divisão) desejada. Mas uma vez, isso é feito dessa maneira por uma decisão de política de interface com usuário. Assim é muito mais simples do que especificar as posições de atuação das cargas distribuídas parciais.

Alguns Submenus 

Cargas Concentradas Nodais

Permite que sejam criadas e aplicadas cargas concentradas aos nós da estrutura. O sistema de coordenadas é o global.

    

Cargas Momentos em extremidades de barras

Permite que sejam criados e aplicados momentos concentrados nas seções extremas de barras.
Momentos aplicados no sentido anti-horário são positivos e no sentido horário são negativos, sendo "
Ma" o momento aplicado na extremidade inicial da barra e "Mb" o momento aplicado na extremidade final da barra.

 

Cargas distribuídas  uniformes

Permite que sejam criadas e aplicadas cargas distribuídas uniformes às barras. Pode-se adotar como sistema de referência o sistema de coordenadas global ou o sistema local da barra.

 

Cargas distribuídas  lineares

Permite que sejam criadas e aplicadas cargas distribuídas lineares às barras. Pode-se adotar como sistema de referência o sistema de coordenadas global ou o sistema local da barra.

 

 

Solicitações de  variações de temperatura

Permite que sejam criadas e aplicadas solicitações de variação de temperatura às barras. O usuário especifica 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.

 

17. Barra de ícones relacionadas com a resolução das estruturas estudadas. 

18. Barra de ícones relacionadas com a visualização da área de trabalho. 
As funções dos ícones de cima para baixo, na figura a seguir são:
redesenha o modelo, ajusta o modelo à tela, área de visualização retangular, mais zoom e menos zoom.

Nota: para mais detalhes acesse http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool/manual/