Apoyos en nudos

Los apoyos se usan para transferir cargas que se aplican en un sistema estructural en las cimentaciones. Sin apoyos, todos los nudos estarían libres y podrían desplazarse o girarse libremente. Si desea que un nudo actúe como un apoyo, al menos uno de sus grados de libertad se debe restringir mediante un muelle o bloquear. Además, el nudo debe ser parte de una superficie o una barra.

Las deformaciones impuestas de un nudo solo son posibles para los nudos con el apoyo adecuado.

Si desea asignar propiedades no lineales a un apoyo en nudo, puede definir criterios de fallo para esfuerzos de tracción o compresión, desgarro y fluencia, o diagramas de tensión-deformación y rigidez.

El símbolo de la casilla marcada de un apoyo en nudo que define el usuario indica los grados de libertad coaccionados. Los siguientes tipos de apoyo están predefinidos:

• Articulado fijo
• Empotrado
• Móvil
• Móvil en X'
• Móvil en Y'

Datos principales

La pestaña Datos principales gestiona los parámetros básicos del apoyo.

Sistema de coordenadas

Cada apoyo en nudo tiene un sistema de coordenadas local que está orientado paralelo a los ejes globales X, Y y Z de forma predeterminada. Si ha creado un sistema de coordenadas definido por el usuario o lo ha definido con el botón , también puede utilizar este sistema de referencia.

Condiciones de apoyo

Las condiciones de apoyo se dividen en grados de libertad 'Traslacional' y 'Rotacional'. Los grados traslacionales describen los apoyos en la dirección de los ejes del apoyo, mientras que los rotacionales describen las coacciones respecto a dichos ejes.

Para definir un apoyo o una coacción, marque la casilla para el eje respectivo. La marca de verificación indica que el grado de libertad está bloqueado y el desplazamiento o giro del nudo en o respecto a la dirección correspondiente no es posible.

Si no hay apoyo o coacción disponible, desmarque la casilla correspondiente. Entonces, la constante del muelle traslacional o rotacional se establece en cero. Puede ajustar la 'Constante del muelle' en cualquier momento para modelar un apoyo elástico del nudo. Introduzca las rigideces elásticas como valores de cálculo.

En la columna 'No linealidad', puede controlar específicamente la transferencia de esfuerzos internos y momentos para cada componente. Dependiendo del grado de libertad, hay disponibles entradas apropiadas para su selección en la lista de no linealidades.

Los apoyos que actúan de forma no lineal tienen un color diferente en el gráfico.

Fallo si la fuerza/momento es positivo o negativo

Esto le permite controlar de forma sencilla si el apoyo solo puede absorber fuerzas o momentos positivos o negativos: si una fuerza o un momento actúa en la dirección prohibida, esa componente específica del apoyo falla, mientras el resto de coacciones permanecen efectivas.

Las direcciones 'negativas' o 'positivas' se refieren a las fuerzas o momentos que se aplican al apoyo en nudo con respecto a los ejes respectivos (no se refieren a las fuerzas de reacción en la parte del apoyo). Los signos resultan de la dirección de los ejes globales: si el eje Z global tiene orientación descendente, por ejemplo, el caso de carga de 'Peso propio' da como resultado una fuerza de apoyo positiva P_Z.

Fallo total si la fuerza/momento es positivo o negativo

En contraste con el fallo de una componente singular descrito anteriormente, el apoyo fallará completamente tan pronto como la componente sea ineficaz.

Cuando selecciona una no linealidad diferente, puede definir los parámetros en las pestañas Actividad parcial, Diagrama o Fricción.

Opciones

Utilice las casillas en esta sección del diálogo para definir más propiedades del apoyo en nudo. Dependiendo de la selección, se incorporan las pestañas Dirección específica o Rigidez mediante pilar ficticio.

Dirección específica

La pestaña Dirección específica le permite girar el apoyo. Por lo tanto, no es necesario crear un sistema de coordenadas definido por el usuario.

Tipo de dirección

Hay varias opciones para alinear el apoyo: puede girar el apoyo alrededor de los ejes de apoyo X', Y' y Z', dirigirlo a uno o dos nudos o colocarlo en paralelo a una barra o una línea. Puede seleccionar los objetos gráficamente con el botón .

Rigidez mediante pilar ficticio

La pestaña Rigidez mediante pilar ficticio se recomienda especialmente para apoyos puntuales de estructuras 2D. Aquí, puede determinar las constantes elásticas del apoyo a partir de los parámetros de un pilar que no se encuentre representado en el modelo. Además, dado que un apoyo puntual describe las condiciones en el área del capitel solo de forma rudimentaria, se encuentran disponibles macroelementos de pilar especiales. RFEM determina las constantes elásticas del apoyo a partir de las condiciones de contorno. Esto permite un modelado realista sin efectos de singularidad que resultarían para un apoyo fijo en un solo nudo de EF.

Parámetros

Como 'Modelo de apoyo', hay tres enfoques disponibles para su selección. Están simbolizados en el gráfico de diálogo.

• Con el modelo 'Apoyos elásticos en superficie', una superficie que está apoyada elásticamente se separa dentro de las dimensiones del pilar. Los coeficientes de cimentación se calculan a partir de los datos geométricos y materiales del pilar.
• Con el modelo 'Apoyo elástico en nudo', una superficie se separa y se apoya en forma de punto. El apoyo está provisto de muelles traslacionales y rotacionales, que resultan de los datos de geometría y material del pilar. Para considerar la mayor rigidez a flexión en el área del pilar, se duplica la superficie internamente.
• El modelo de 'Apoyo en nudo con malla de EF adaptada' corresponde al apoyo elástico en nudo, pero no se aplican muelles a los apoyos puntuales.

Introduzca los datos para el pilar que se requiere para determinar las rigideces elásticas. La geometría del 'Capitel' se puede describir como rectangular o circular, opcionalmente mediante un giro del pilar.

La 'Altura del pilar' afecta las constantes de los muelles traslacionales y rotacionales.

Sección y material del pilar

Para determinar las rigideces elásticas, hacen falta la sección y las propiedades del material del pilar. Si el pilar no es 'Igual que el capitel' (ni rectangular ni circular), puede seleccionar la sección transversal del pilar adecuada en la lista o definir una nueva.

Seleccione el 'Material del pilar' de la lista. Utilice los botones y para crear un nuevo material.

Condiciones del pilar

El tipo de apoyo en el capitel y en la base del pilar se incluye en la determinación de los muelles traslacionales y rotacionales. Las siguientes opciones están disponibles para su selección en la lista:

• Articulado fijo
• Semirrígido
• Rígido

Cuando se selecciona la opción 'Semirrígido', puede especificar el grado de coacción en la base del pilar como un porcentaje.

La 'Rigidez a cortante' del pilar se tiene en cuenta de manera predeterminada al determinar las rigideces.

Muelles en apoyo debidos al pilar ficticio

Esta sección incluye en una lista las constantes de los muelles en el apoyo que resultan de la geometría y las propiedades del material del pilar. Los valores se transfieren a la pestaña 'Datos principales'.

Actividad parcial

La Actividad parcial de un componente del apoyo está disponible como una propiedad no lineal del apoyo (consulte la imagen Selección de la no linealidad del apoyo).

Defina el efecto del apoyo para la 'Zona negativa' así como para la 'Zona positiva'. Las reglas de los signos se explican en el párrafo Fallo. La lista 'Tipo' ofrece varios criterios para la eficacia del apoyo.

• Total: el componente del apoyo es totalmente eficaz.
• Fijo del desplazamiento de apoyo/giro de apoyo: la rigidez del muelle traslacional o rotacional solo es eficaz hasta un cierto desplazamiento o giro. Si se rebasa el límite, se hace efectivo un apoyo fijo o una coacción.
• Desgarro a partir de la fuerza/del momento del apoyo: el apoyo solo es eficaz hasta una cierta fuerza o momento. Si se supera el límite, el apoyo falla.
• Fluencia a partir de la fuerza/del momento del apoyo: el apoyo solo es eficaz hasta una cierta fuerza o momento. Si se rebasa, son las deformaciones las que siguen aumentando, no las tensiones.
• Fallo: el componente del apoyo no es eficaz.

La mayoría de los tipos de apoyo se pueden combinar con un 'Deslizamiento', lo que significa que el apoyo se vuelve efectivo solo después de un cierto desplazamiento o giro.

Diagrama

El Diagrama de un componente del apoyo está disponible como una propiedad no lineal del apoyo (consulte la imagen Selección de la no linealidad del apoyo).

Defina el número de puntos de definición para el diagrama de trabajo introduciendo los valores correspondientes en la columna 'Desplazamiento' o 'Giro'. En la columna 'Fuerza' o 'Momento' puede asignar los valores de abscisas de los desplazamientos o giro con las fuerzas o momentos en el apoyo.

Los siguientes criterios están disponibles para la selección del 'Inicio de diagrama' y 'Fin de diagrama':

• Desgarro: el apoyo solo es eficaz hasta el máximo valor de la fuerza o momento. Si se supera el límite, el apoyo falla.
• Fluencia: el apoyo solo es eficaz hasta el máximo valor de la fuerza o momento. Si se rebasa, son las deformaciones las que siguen aumentando, no las tensiones.
• Continuo: además del rango de definición, se aplica la constante elástica del último paso.
• Interrupción: la deformación admisible se limita al valor máximo de desplazamiento o giro. Si se rebasa el límite, se hace efectivo un apoyo fijo o una coacción.

Diagrama de rigidez

El Diagrama de rigidez de un componente de apoyo está disponible como una propiedad no lineal de un apoyo giratorio.

Primero, vaya a la lista 'Rigidez dependiente de' (en la parte inferior de la pestaña) y defina el componente de la fuerza de apoyo del cual depende la constante elástica del apoyo. La opción |P| representa la fuerza de apoyo resultante.

Luego especifique el número de puntos de definición del diagrama de trabajo introduciendo los valores correspondientes en la columna 'Fuerza'. A continuación, puede asignar las constantes elásticas del apoyo respectivas en la columna 'Muelle'.

Los siguientes criterios están disponibles para la selección del 'Inicio de diagrama' y 'Fin de diagrama':

• Desgarro: el apoyo solo es eficaz hasta el máximo valor de la fuerza. Si se supera el límite, el apoyo falla.
• Fluencia: el apoyo solo es eficaz hasta el máximo valor de la fuerza. Si se rebasa, son las deformaciones las que siguen aumentando, no las tensiones.
• Continuo: además del rango de definición, se aplica la constante elástica del último paso.

Fricción

La lista 'No linealidad' ofrece cuatro opciones para definir la Fricción del apoyo traslacional en función de otro componente de apoyo (consulte la imagen Selección de no linealidad del apoyo).

Los esfuerzos del apoyo transferidos están relacionados con las fuerzas de compresión que actúan en otra dirección. Dependiendo de la selección en la pestaña 'Datos principales', la fricción depende de una sola fuerza de apoyo o de la fuerza total de dos fuerzas de apoyo que actúan simultáneamente. Existe la siguiente correlación entre la fuerza de apoyo y la fuerza de fricción:

La pregunta más frecuente 003537 describe cómo se puede tener en cuenta la fricción en un apoyo en nudo.

El siguiente modelo de pilar muestra un apoyo en el que las fuerzas horizontales se transfieren por fricción. Sin embargo, las fuerzas horizontales no pueden exceder el 10 % de la fuerza vertical. En el CC1, se cumple esta condición. En el CC2, el modelo se vuelve inestable debido a una carga horizontal demasiado grande.