Materiales

Materiales son necesarios para la definición de superficies, secciones transversales y cuerpos volumétricos. Las propiedades del material influyen en las rigideces de estos objetos.

Nombre

Puede establecer cualquier nombre para el material. Si la denominación coincide con una entrada de la biblioteca, RFEM leerá las propiedades del material almacenadas. Para seleccionar el material en la biblioteca, haga clic en el botón al final de la línea de entrada. La adopción de materiales se describe en el capítulo Materialbiblioteca.

Para materiales de la biblioteca, los 'Valores básicos de las propiedades del material' están preestablecidos y no se pueden modificar. Si desea utilizar valores personalizados del material, marque en la sección 'Opciones' el campo de verificación Material personalizado (ver sección Material personalizado).

Base

La pestaña Base gestiona los parámetros básicos del material. También ofrece opciones de control para propiedades especiales que puede especificar en pestañas adicionales.

Categorías

En esta sección, determina el tipo de material y el modelo de material.

Tipo de material

El tipo de material controla qué parámetros y coeficientes son relevantes para el diseño. Esta clasificación también define los coeficientes parciales de seguridad del material que se considerarán según la norma en el diseño.

Para un material de la biblioteca, se predefine uno de los siguientes tipos de material.

Modelo de material

En la lista están disponibles los siguientes modelos de material:

Isotrópico | Lineal elástico

Las propiedades de rigidez elástica lineal del material son independientes de la dirección. Se pueden describir de la siguiente manera:

Se aplican las siguientes condiciones:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (para superficies y cuerpos volumétricos; para barras sin límite superior)

La matriz de flexibilidad (inversa de la matriz de rigidez) para superficies es:

Ortótropo | Lineal elástico (Superficies)

En este modelo de material se pueden definir propiedades de rigidez que son diferentes en las dos direcciones de la superficie, x e y. Esto permite, por ejemplo, representar las propiedades de un material compuesto reforzado con fibra de vidrio, losas nervadas o las direcciones de tensión de losas reforzadas. Los ejes de superficie x e y están perpendiculares entre sí en el plano de la superficie.

Para definir diferentes propiedades del material para las direcciones x e y, active el campo de verificación en la sección 'Opciones' Material personalizado. En la pestaña Ortótropo | Lineal elástico (Superficies) puede entonces especificar los parámetros del material.

Para que la matriz de rigidez sea positiva definida, deben cumplirse las siguientes condiciones:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson también se puede definir para ambas direcciones de ortotropía. Los índices para ν_xy y ν_yx se asignan de la siguiente manera: el primer índice indica la dirección de la tensión, y el segundo índice indica la dirección opuesta a la tensión.

Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos volumétricos)

En el modelo de material ortótropo tridimensional se puede definir la rigidez elástica de manera independiente en todas las direcciones del cuerpo volumétrico. Para definir propiedades del material diferentes para cada dirección, active el campo de verificación en la sección 'Opciones' Material personalizado. En la pestaña Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos volumétricos) puede entonces especificar los parámetros del material.

Los elementos de la matriz de rigidez, determinados a partir de las entradas, se especifican en la pestaña 'Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos volumétricos) - Matriz de rigidez'.

Isotrópico | Madera | Lineal elástico (Barras)

Este modelo de material está disponible para materiales del tipo 'Madera'. Así, puede representar las propiedades de un tablero OSB en un modelo de barra, que captura las diferentes rigideces según la posición de instalación. La orientación del tablero se puede establecer en la pestaña Isotrópico | Madera | Lineal elástico (Barras) mediante las dos listas.

Ortótropo | Madera | Lineal elástico (Superficies)

Para materiales del tipo 'Madera', este modelo de material permite controlar el módulo de elasticidad en función de su efecto como pared o placa, así como el módulo de corte G_xy: los tableros OSB, por ejemplo, presentan rigideces direccionales dependientes de la posición de instalación en el modelo.

Los parámetros de rigidez se pueden definir en la pestaña Ortótropo | Madera | Lineal elástico (Superficies). Para los materiales de madera de la biblioteca, hay valores estándar preestablecidos. Para definir diferentes propiedades de material en cada dirección, primero active el campo de verificación en la sección 'Opciones' Material personalizado.

Valores básicos del material

En esta sección de la pestaña 'Base' se indican los valores más importantes del material.

Módulo de elasticidad

El módulo E describe la relación entre la tensión normal y la deformación.

Módulo de corte

El módulo de corte G, también llamado módulo de deslizamiento, es el segundo parámetro principal para describir el comportamiento elástico de un material lineal, isotrópico y homogéneo. La deformación en este caso se basa en una tensión de corte.

Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson ν, también llamado número de Poisson, se necesita para determinar la contracción lateral. En materiales isotrópicos, el coeficiente de Poisson generalmente se encuentra entre 0,0 y 0,5. A partir de un valor de 0,5 (por ejemplo, goma), se debe suponer que no se trata de un material isotrópico.

La relación entre el módulo de elasticidad, el módulo de corte y el coeficiente de Poisson en un material isotrópico se describe en la ecuación Coeficiente de Poisson.

Si ingresa un Material personalizado con sus propiedades isotrópicas, RFEM determinará el coeficiente de Poisson a partir de los valores del módulo E y G. Puede cambiar esta configuración predeterminada en la lista 'Tipo de definición' si es necesario.

Tipo de definición

Peso específico / Densidad

El peso específico γ describe el peso del material por unidad de volumen. Esta especificación es especialmente relevante para el caso de carga "Peso propio": la carga automática del modelo se determina a partir del peso específico y las áreas transversales de las barras utilizadas, o las superficies y cuerpos volumétricos.

La densidad ρ describe la masa del material por unidad de volumen. Este dato es necesario para análisis dinámicos.

Coeficiente de dilatación térmica

El coeficiente de dilatación térmica α describe la relación lineal entre los cambios de temperatura y longitud (expansión del material al calentarse, contracción al enfriarse).

El coeficiente de dilatación térmica es relevante para los tipos de carga 'Temperatura' y 'Cambio de temperatura'.

Opciones

Las casillas de verificación en esta sección de la pestaña 'Base' permiten influir en las propiedades del material. Al activar una opción, se añaden nuevas pestañas.

Material personalizado

Para materiales de la biblioteca, las propiedades del material están predefinidas y no pueden cambiarse directamente en los campos de entrada. Para ajustar las propiedades de un material, active la casilla de verificación 'Material personalizado'. Esto hace accesibles los campos de entrada de los valores básicos del material en la pestaña 'Base'. Así también puede cambiar los valores específicos para el diseño en la pestaña 'Valores del material' (ver imagen Ajuste de valores del material). En la pestaña 'Modificación de rigidez', tiene la opción de escalar globalmente el módulo E y G con un factor (ver imagen Ajuste de la rigidez del material).

Dependencia de temperatura

Para definir un material elástico lineal con propiedades de tensión-deformación dependientes de la temperatura, active las casillas de verificación 'Personalizado' y 'Dependencia de temperatura'. Luego puede definir las propiedades del material dependientes de la temperatura en la pestaña Dependencia de temperatura.

Estimación de costos

Para el cálculo de costos, se utilizan los materiales asignados a los distintos objetos. Puede definir los costos unitarios y unidades de los objetos en la pestaña Estimación de costos.

Estimación de emisiones de CO₂

La estimación de las emisiones de CO₂ también se basa en los materiales asignados a los distintos objetos. Puede definir los costos unitarios y unidades en la pestaña Estimación de emisiones de CO₂.

Textura personalizada

Con una textura personalizada, puede asignar una estructura de superficie al material. Los objetos se mostrarán muy realistas en el renderizado. Seleccione una entrada existente en la pestaña 'Textura personalizada' o defina una nueva textura usando el botón (ver capítulo Texturas).

Valores del material

En la pestaña Valores del material se indican todas las propiedades del material que son relevantes para el análisis estructural y el diseño en los complementos.

Modificación de rigidez

La pestaña Modificación de rigidez se muestra si ha marcado la opción Material personalizado en la pestaña 'Base'. Aquí puede ajustar globalmente la rigidez del material, por ejemplo, para considerar los factores de seguridad o las propiedades del material reducidas.

En la lista de la sección 'Tipo de modificación', hay dos opciones disponibles:

• Factor de división para módulos E y G
• Factor de multiplicación para módulos E y G

Ingrese el factor en la sección 'Parámetros' con el que desea ajustar la rigidez del material.

Si se trata de un material con propiedades ortótropas, en la pestaña Ortótropo | Lineal elástico se pueden ajustar los módulos E y G, así como los coeficientes de Poisson (ver imagen Matriz de rigidez). Si en la pestaña Ortótropo | Lineal elástico | Matriz de rigidez activa la opción 'Establecer elementos de la matriz de rigidez', también puede especificar manualmente los elementos de la matriz de rigidez.

Dependencia de temperatura

La pestaña Dependencia de temperatura se muestra si ha marcado las opciones Material personalizado y Dependencia de temperatura en la pestaña 'Base'. Aquí puede describir las propiedades del material dependientes de la temperatura. Se consideran las propiedades del material dependientes de la temperatura para objetos sometidos a esfuerzos térmicos por temperatura o cambio de temperatura. En el cálculo de cargas térmicas, se utiliza la temperatura final de cada paso.

Seleccione un valor del material en la lista 'Propiedad dependiente de la temperatura', por ejemplo, el módulo E. Luego, cree las filas de la tabla necesarias usando el botón para que pueda ingresar los valores de temperatura correspondientes fila por fila. Con el botón también puede importar los datos desde una tabla de Excel.

La 'Temperatura de referencia' establece las rigideces para objetos que no presentan cargas térmicas. Con un valor de referencia de, por ejemplo, 300 °C, se aplica el módulo E reducido en ese punto de la curva de temperatura para todas las barras y superficies.

Biblioteca de materiales personalizados

Puede guardar un material personalizado en una biblioteca como plantilla. Así, no necesitará volver a definir las propiedades del material en otros proyectos.

Guardar material

Para guardar el material actual como un material personalizado, haga clic en el botón en la parte inferior de la sección 'Valores básicos del material' después de especificar las propiedades del material .

Aparecerá el diálogo 'Nuevo material personalizado'.

Ingrese la denominación del material en el campo 'Nombre'. Si lo desea, puede ajustar las propiedades del material. Con OK, guardará el material personalizado en la biblioteca.

Leer material

Para leer un material personalizado desde la biblioteca, haga clic en el botón en la sección 'Valores básicos del material' .

Aparecerá el diálogo 'Editar material personalizado'. En esta biblioteca con sus materiales guardados (ver imagen Diálogo 'Nuevo material personalizado'), puede seleccionar la entrada apropiada y luego presionar OK para adoptarla.

Si ha leído un material personalizado y desea cambiar sus propiedades de manera general, puede ajustar las propiedades del material a través del botón (en la sección 'Valores básicos del material') en la biblioteca.

Establecer ubicación de la biblioteca

El archivo user_library_material.dbm contiene por defecto la biblioteca con el material personalizado en el directorio de configuraciones del usuario. Puede verificar este directorio en las Opciones del programa.

Seleccione en la categoría Base de datos la entrada Biblioteca de materiales personal (1). Luego, muestre la carpeta del archivo user_library_material.dbm usando el botón (2). Si desea utilizar otra biblioteca de materiales que se encuentra en una unidad de red de su empresa, configure el directorio del archivo y haga clic en 'Guardar'. También puede transferir su archivo a otra computadora y establecer la ruta de acceso adecuada en el mismo diálogo.

Estimación de costos

La pestaña Estimación de costos se muestra si ha activado la opción Estimación de costos en la pestaña 'Base'.

Marque los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Cuerpos volumétricos' en donde sea relevante la propiedad del material para la estimación de costos: peso, volumen o área, etc.

Ingrese el valor en la columna 'Costo unitario' que cuesta una unidad del material. En la lista de la columna 'Unidad' hay varias opciones para los costos unitarios a elegir.

A partir de los costos unitarios y las propiedades de los objetos estructurales asignados al material, el programa determina directamente los costos proporcionales.

El 'Peso de la suma' al final de la tabla muestra la masa que se obtiene de la suma de todos los pesos parciales activados del material. Además, se indica el porcentaje del peso de la suma que tiene este material en la masa de todos los materiales que están activados para la estimación de costos.

Los 'Costos de la suma' muestran el precio que se obtiene de la suma de todos los costos parciales activados del material. Además, se indica el porcentaje del costo que este material tiene en el precio total de todos los materiales activados para la estimación de costos.

Los 'Costos totales' resultan de la suma de los costos de la suma de todos los materiales activados para la estimación de costos.

Estimación de emisiones de CO₂

La pestaña Estimación de emisiones de CO₂ se muestra si ha activado la opción Estimación de emisiones de CO₂ en la pestaña 'Base'.

Marque los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Cuerpos volumétricos' en donde sea relevante la propiedad del material para la estimación de emisiones de CO₂: peso, volumen o área, etc.

Ingrese en la columna 'Emisión unitaria' el valor que una unidad del material causa en CO₂. En la lista de la columna 'Unidad' hay varias unidades de equivalentes de CO₂ para elegir.

A partir de las emisiones unitarias y las propiedades de los objetos estructurales asignados al material, el programa determina directamente las emisiones de CO₂ proporcionales. Así, el cálculo se ejecuta directamente y no como en otros complementos mediante una función separada.

La 'Emisión de suma' muestra los equivalentes de CO₂ que resultan de la suma de todas las emisiones parciales activadas del material. Además, se indica el porcentaje de las emisiones que este material tiene en las emisiones totales de todos los materiales activados para la estimación.

La 'Emisión total' resulta de la suma de las emisiones de suma de todos los materiales activados para la estimación de emisiones de CO₂.