Funcionalidades completas de Detail 3D
Introducción
Detail 3D es esencialmente una extensión de la aplicación Detail de IDEA StatiCa ya establecida. Añade un nuevo tipo de modelo 3D y con esto viene la implementación de un método para calcular campos de tensiones en el espacio 3D llamado CSFM 3D. Los cálculos y verificaciones están implementados para el Estado Límite Último.
Antes de entrar en la descripción de las funcionalidades de Detail 3D, será conveniente señalar la existencia de los Fundamentos Teóricos, donde puede leer más detalles técnicos sobre las entidades individuales del modelo y los propios cálculos.
En el primer paso, el usuario puede seleccionar un nuevo tipo de modelo en la pantalla inicial (en el asistente), donde hay varias plantillas disponibles y, por supuesto, la opción de introducir un modelo desde cero.
Al igual que para los modelos 2D, puede editar la Configuración inicial en la parte derecha, como el Código de diseño, Materiales y Recubrimiento de hormigón.
Después de crear un modelo en blanco o un modelo a partir de una plantilla, están disponibles las opciones familiares del entorno de modelado 2D.
Las opciones para trabajar con múltiples elementos de Proyecto se pueden encontrar en la cinta superior, así como los botones estándar de Deshacer/Rehacer, opciones de vista de Etiquetas, controles de Galería, configuración de cálculo y controles de gestión de plantillas.
También inicializa el árbol, cuyo primer elemento, llamado por defecto DRM1, contiene la configuración predeterminada para el Elemento de Proyecto actual. Encima del árbol, puede encontrar herramientas para manipular el modelo.
Modelización
Se han añadido muchas herramientas y entidades de modelo nuevas al nuevo entorno 3D de IDEA StatiCa Detail. En la siguiente sección, vamos a ir a través de todas las opciones disponibles en la versión 24.1 juntos.
Entidades de modelo
Incluimos lo siguiente en la categoría de Entidades de modelo en la aplicación Detail:
- Miembros
- Soportes
- Dispositivos de transferencia de carga
En la versión 24.1, sólo puede introducirse una Barra, que puede definirse como una forma Rectángulo o Polígono. Una forma rectangular está definida por tres dimensiones, mientras que para la opción Polígono, la forma en el espacio 2D se introduce en una tabla utilizando coordenadas, que luego pueden extraerse en el espacio. Para definir la forma general de un polígono, se pueden rellenar coordenadas individuales en la tabla, o se puede utilizar un copiar-pegar de un programa de hoja de cálculo (como Microsoft Excel).
El soportede superficie se utiliza para apoyar el modelo. Este tipo de soporte se puede especificar de dos maneras - dos tipos de Geometría.
- Superficie entera
- Polilínea
En ambos casos, es necesario elegir una superficie de referencia y, por supuesto, definir los grados de libertad. El apoyo puede definirse como elástico y puede utilizarse el tipo Sólo compresión para una dirección perpendicular a la superficie especificada. En la siguiente figura, podemos ver el apoyo introducido en la Superficie entera número 4 y la opción Sólo compresión desactivada.
Para la segunda opción de entrada de polilíneas, se dispone de la misma tabla que para la entrada de Miembros. De nuevo, puede utilizar la función copiar-pegar o introducir las coordenadas manualmente. La forma introducida puede moverse a lo largo de la superficie de referencia utilizando las coordenadas X e Y o girarse introduciendo un ángulo.
Tenga en cuenta que es posible especificar una polilínea para que el origen de las coordenadas esté en el centro de gravedad de la forma deseada. La posición será entonces referenciada por las coordenadas X e Y a ese centro de gravedad.
Dispositivos de transferencia de carga
Los dispositivos de transferencia de carga contienen dos entidades: la placa base y el anclaje individual. Comencemos con la placa base. Para especificar la posición, se debe seleccionar una superficie y un borde de referencia. Estos definen el origen de las coordenadas desde las cuales se miden las distancias X e Y. Hay dos opciones de definición de forma: Rectangular y Polígono.
La placa base está conectada al elemento de hormigón mediante un contacto que transfiere tensiones de compresión y, si el usuario lo elige, también puede transmitir tensiones cortantes. Hay tres mecanismos de transferencia de cortante que se pueden seleccionar:
- por fricción
- por anclajes
- por llave de corte
El software no permite combinar estos mecanismos de transferencia de cortante.
Para la opción por fricción, se debe introducir el valor de cálculo del coeficiente de fricción. Para la opción por llave de corte, se debe introducir el perfil de acero, incluyendo la geometría y la posición.
Todas las posibles configuraciones de placas base se pueden encontrar en el artículo: Opciones de Placas Base.
La placa base puede transmitir una carga puntual o un grupo de fuerzas. Para una carga puntual, el modelo puede cargarse con seis fuerzas internas (Fx, Fy, Fz, Mx, My y Mz) en cualquier posición de la placa base. Para un grupo de fuerzas, los usuarios pueden introducir las posiciones, intensidades y direcciones de las fuerzas en una tabla, lo que permite un posicionamiento general sobre la placa base. Es importante mencionar que la placa base recibe una carga puntual y no tiene ningún rigidizador ni elemento soldado en su cara superior. Por lo tanto, para una distribución correcta de la carga, es importante utilizar una placa base relativamente rígida con un espesor relativamente alto. Otra opción es utilizar un Muñón, que resuelve el problema de la rigidez de la placa.
Un segundo dispositivo de transferencia de carga, el anclaje individual, puede añadirse e interconectarse con la placa base para crear, por ejemplo, una placa base de columna anclada con cuatro anclajes (véase la figura a continuación). También es posible modelar anclajes independientes sin placa base.
Más información sobre la interconexión con la placa base se puede encontrar en el Trasfondo teórico.
En cuanto a la posición y la geometría, los anclajes se referencian a la superficie y al borde del bloque, incluyendo la determinación de la posición relativa, al igual que con la placa base. Por supuesto, es posible especificar la longitud del anclaje en el hormigón y la longitud por encima de la superficie del hormigón.
Los anclajes se implementan en dos variantes:
- Hormigonado in situ
- Anclajes adhesivos
Para la armadura hormigonada in situ, la resistencia de adherencia se utiliza según EN 1992-1-1 cap. 8.4.2. Además, es posible especificar el tipo de anclaje para este tipo de anclaje, como para la armadura convencional.
Para los anclajes adhesivos, es posible introducir directamente la resistencia de adherencia, que el usuario puede obtener de la ficha técnica del mortero adhesivo aplicado. Tenga en cuenta que es necesario introducir el valor de cálculo de la resistencia de adherencia. El siguiente artículo le ayudará a encontrar el valor.
Consulte todas las opciones de anclajes en el artículo: Opciones de Anclaje Individual
Una descripción detallada del comportamiento de la interconexión entre el anclaje y la placa base se describe en el Trasfondo teórico.
Cargas y combinaciones
Cargas
Los casos de carga pueden definirse de la misma manera que para los elementos de hormigón armado en 2D. Esto significa que a cada caso de carga se le puede asignar un tipo de carga Permanente o Variable. Los casos de carga Permanente se aplican al modelo en primer lugar y, tras un cálculo satisfactorio, se aplican los casos de carga Variable.
Tipo de impulsos de carga
Se pueden añadir un total de 4 tipos de impulsos de carga a cada caso de carga.
La definición de Cargas superficiales es idéntica a la definición del apoyo superficial. Esto significa que es posible especificarla de dos formas: Superficie completa y Polilínea. En el caso de las cargas superficiales, por supuesto, la intensidad de la carga se introduce en las tres direcciones generales.
El grupo de fuerzas es una entidad de carga que permite especificar fuerzas en tres direcciones en cualquier punto del modelo mediante una tabla. Puede referenciarse a la placa base o a la superficie de un bloque de hormigón. Para la entrada tabular, es posible utilizar de nuevo la funcionalidad de copiar y pegar desde el programa de hoja de cálculo.
El peso propio debe incluirse en todos los modelos. Por ejemplo, las cimentaciones de hormigón cargadas con un momento flector no volcarán tan fácilmente.
Las cargas puntuales pueden aplicarse directamente a la placa base con seis fuerzas internas Fx, Fy, Fz, Mx, My y Mz en posición general.
Al utilizar una placa base, aplicar esta fuerza directamente sobre una placa base realista y deformable puede dar lugar a una redistribución de tensiones poco realista en la placa, los anclajes y el hormigón. Por ello, es más apropiado utilizar la segunda opción: el muñón.
El muñón
El muñón está representado por una parte corta del pilar por encima de la placa base, que se modela como una estructura de elementos de lámina y actúa como una interfaz físicamente precisa entre las fuerzas internas y la placa. Se utiliza una base de datos de secciones estándar.
El conjunto de 6 componentes de fuerzas internas (fuerzas y momentos) se aplica en un único punto en la cara inferior del muñón, es decir, la base del pilar.
Las restricciones transfieren las fuerzas a la cara superior del muñón, desde donde se redistribuyen de forma natural a través del muñón hacia la placa base, los anclajes y el hormigón.
Este enfoque preserva la interacción realista de rigidez entre el pilar y la placa y elimina la necesidad de cualquier redistribución manual o suposiciones artificiales.
El muñón fue publicado en IDEA StatiCa versión 25.1.
Combinaciones
Dado que el análisis en IDEA StatiCa Detail es no lineal, se utilizan las denominadas combinaciones no lineales. Esto significa que los casos de carga individuales no se calculan y los resultados no se suman posteriormente. Por el contrario, los casos de carga del mismo tipo de carga se suman antes del cálculo, con los coeficientes respectivos definidos en las combinaciones, y las combinaciones individuales se calculan a continuación. Por ello, la existencia de al menos una combinación es un requisito previo para iniciar el cálculo.
Solo se pueden definir combinaciones para ELU.
Prueba hoy las nuevas funciones de IDEA StatiCa
Armadura
El modelo puede reforzarse con Grupo de barras 3D. Este tipo de armadura contiene muchas opciones, que repasaremos en el siguiente texto. Así, se pueden especificar 4 tipos de Definiciones de forma de barra:
- Por dos puntos
- En borde de superficie
- En borde de superficie en más bordes
- En polilínea
Para cada uno de estos elementos, por supuesto, puede especificar el diámetro y el material, incluido el tipo de anclaje al inicio y al final de las barras.
La definición de forma de la barra Por dos puntos es autoexplicativa. Es necesario introducir dos conjuntos de coordenadas cartesianas X, Y, Z.
La definición En borde de superficie ofrece muchos controles para posicionar las barras de armadura en la ubicación requerida. Puede introducir barras de armadura en más capas con más barras en una capa con distancias especificadas entre barras y entre capas. Por supuesto, también es necesario especificar la superficie de referencia y el borde. A continuación, debe especificar el Recubrimiento de superficie, que define la distancia desde la superficie de referencia (desde la superficie [1] en la figura siguiente) y el Recubrimiento de borde, que define la distancia de las inserciones desde las superficies laterales (desde las superficies [4], [5] y [2] en la figura siguiente), puede especificarse como Desde configuración o Entrada de usuario. El valor de recubrimiento predeterminado (Desde configuración) para el elemento de Proyecto activo se puede encontrar en el primer elemento del árbol (denominado por defecto DRM1) del árbol. Esto se definió al inicio de este artículo. El recubrimiento de borde puede establecerse como un valor único para cada Grupo de barras.
Por último, la Posición en el borde puede editarse para este tipo de entrada. Por ejemplo, como se muestra en la figura siguiente, es posible especificar la armadura de modo que el Recubrimiento de borde definido por el usuario se aplique únicamente a la superficie inferior [5]. Las superficies laterales están controladas por la Extensión del inicio y del final.
Otro tipo de definición es En borde de superficie en más bordes. Aquí es posible especificar una lista de bordes o superficies en los que se colocará la armadura, junto con una lista de capas de recubrimiento para cada superficie, como se muestra en la figura siguiente.
El recubrimiento también puede especificarse mediante la opción Desde configuración, al igual que con el anterior. De nuevo, es posible desplazar la armadura desde la superficie de referencia utilizando el Recubrimiento de superficie y especificar el Número y la Distancia de capas. También es posible alargar o acortar los extremos desde el Primer borde y el Último borde.
La última forma de definir la armadura es En polilínea. Al igual que en las entidades del modelo mencionadas anteriormente, la armadura puede especificarse mediante una lista de coordenadas copiadas de un programa de hoja de cálculo. En este caso, se dispone adicionalmente de una escena 3D con la armadura mostrada para una mejor orientación, que permite rotaciones alrededor de dos ejes.
Resultados
La visualización de los resultados es muy similar a la de 2D Detail. Sin embargo, existen algunas diferencias importantes, especialmente en lo que se refiere a los resultados sobre hormigón. En la siguiente sección, repasaremos todos los resultados disponibles, centrándonos en las diferencias mencionadas. En la pestaña Comprobar puede ver un total de 4 tipos de resultados:
- Resumen
- Resistencia
- Anclaje
- Auxiliar
Flujo de tensiones en Resumen resultados le muestra los vectores de tensiones principales de compresión en el hormigón y la utilización de la armadura para darle una visión general básica.
En la comprobación de Resistencia puede visualizar la redistribución de tensiones y deformaciones para la armadura y el hormigón. En la cinta superior de la barra de herramientas Resultados, puede controlar lo que se mostrará. También es posible mostrar, las relaciones σc,eq/σlim, y ε/εlim así como la deformación plástica, el nivel de triaxialidad σc3/σlim, y la dirección de la tensión principal para el hormigón. Todos los resultados de la Resistencia están relacionados con el Estado Límite Último.
Los materiales pueden ser cambiados en propiedades.
Puede notar que la Tensión Principal Equivalente σc,eq es cero justo debajo de la placa base comprimida. Por favor, lea los antecedentes teóricos donde se define la σc, eq. O puede ir a través de este artículo de verificación, donde este fenómeno se explica y verifica usando una prueba tri-axial bien conocida.
La comprobación deanclajes le proporciona información sobre la tensión de adherencia y la fuerza total sobre la armadura y los anclajes.
Por último, pero no menos importante, puede ver los resultados auxiliares en la aplicación - Deformación, Relación de armadura y Valores de hormigón tensor. El primer tipo, Deformación, puede mostrar deformaciones escaladas del modelo no lineal ULS.
El ratio de refuerzo muestra los valores usados para calcular el efecto de rigidización por tensión.
Los valores del Tensor de hormigón permiten mostrar las intensidades de las tensiones principales en el hormigón y su dirección.
También se pueden utilizar las secciones de resultados.
Investigar el comportamiento del modelo con Resultados de sección y Verificación de tensiones
Los Resultados de sección permiten obtener información sobre las tensiones dentro del elemento de hormigón. Es posible crear cualquier número de secciones y en cualquier plano.
Para modelos 3D, existe una opción para mostrar resultados del hormigón - Resultados de sección. Para definir o modificar las secciones, es necesario utilizar el botón de sección en el control de vista, que se encuentra en la esquina superior derecha de la escena.
A continuación, puede simplemente activar el botón de sección y los resultados se mostrarán a través de una sección especificada.
O existe la opción de cambiar la vista de 3D a 2D y, para mayor claridad, mostrar la sección seleccionada en 2D.
Verificación de tensiones
Para una mejor comprensión de los resultados y la teoría implementada en el Detail 3D, la iconografía ha sido significativamente mejorada. En la sección "Resistencia", bajo la evaluación de tensiones del hormigón, encontrará nuevos iconos y, lo más importante, información emergente que explica la teoría básica. Estas informaciones emergentes corresponden al fundamento teórico.
Publicado en IDEA StatiCa versión 24.0.2
Prueba hoy las nuevas funciones de IDEA StatiCa
Informe
Como es estándar en nuestras aplicaciones, todos los resultados pueden imprimirse en un informe generado automáticamente que incluye antecedentes teóricos, párrafos del usuario y mucho más.
