Materiales

Se requieren materiales para la definición de superficies, secciones y sólidos. Las propiedades del material influyen en las rigideces de estos objetos.

Nombre

Puede asignar cualquier nombre al material. Si la designación coincide con una entrada de la biblioteca, RFEM lee los parámetros del material almacenados. 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 Biblioteca de materiales.

En el caso de materiales de la biblioteca, los 'Parámetros básicos del material' están fijos y no pueden modificarse. Si desea utilizar parámetros personalizados del material, active la casilla Material personalizado en el apartado 'Opciones' (véase el apartado Material personalizado).

Base

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

Categorías

En este apartado se define 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 dimensionamiento. Esta clasificación también establece los coeficientes parciales de seguridad del material, que se tienen en cuenta en el dimensionamiento según la norma.

En un material de la biblioteca, uno de los siguientes tipos de material está predefinido.

Modelo de material

En la lista están disponibles los siguientes modelos de material:

Isótropo | Elástico lineal

Las propiedades de rigidez elástica lineal del material son independientes de la dirección. Pueden describirse de la siguiente manera:

Se aplican las siguientes condiciones:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (para superficies y sólidos; para barras, ilimitado hacia arriba)

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

Ortótropo | Elástico lineal (superficies)

Con este modelo de material pueden definirse propiedades de rigidez que se manifiestan de forma distinta en las dos direcciones de la superficie x e y. Con ello se pueden representar, por ejemplo, las propiedades de plásticos reforzados con fibra de vidrio, forjados aligerados o las direcciones de tracción de losas armadas. Los ejes de la superficie x e y son perpendiculares entre sí en el plano de la superficie.

Para definir propiedades de material distintas en las direcciones x e y, active la casilla Material personalizado en el apartado 'Opciones'. En la pestaña Ortótropo | Elástico lineal (superficies) puede entonces definir los parámetros del material.

Para que la matriz de rigidez sea definida positiva, 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 puede definirse para ambas direcciones ortótropas. Los índices de ν_xy y ν_yx se asignan del siguiente modo: el primer índice representa la deformación en la dirección de la tensión, el segundo índice la deformación negativa transversal a la dirección de la tensión.

Ortótropo | Elástico lineal (sólidos)

En el modelo de material ortótropo tridimensional, las rigideces elásticas pueden definirse por separado en todas las direcciones del sólido. Para definir propiedades de material distintas en cada dirección, active la casilla Material personalizado en el apartado 'Opciones'. En la pestaña Ortótropo | Elástico lineal (sólidos) puede entonces definir los parámetros del material.

Los elementos de la matriz de rigidez determinados a partir de los datos introducidos se indican en la pestaña 'Ortótropo | Elástico lineal (sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isótropo | Madera | Elástico lineal (barras)

Este modelo de material está disponible para materiales del tipo 'Madera'. Permite, por ejemplo, representar las propiedades de un panel OSB en un modelo de barras, teniendo en cuenta las distintas rigideces en función de la posición de montaje. La posición del panel puede definirse en la pestaña Isótropo | Madera | Elástico lineal (barras) mediante las dos listas.

Ortótropo | Madera | Elástico lineal (superficies)

En materiales del tipo 'Madera', este modelo de material permite controlar el módulo E en relación con la acción resistente como muro o placa, así como el módulo de cortante G_xy: por ejemplo, los paneles OSB presentan rigideces dependientes de la dirección según su posición de montaje en el modelo.

Los parámetros de rigidez pueden definirse en la pestaña Ortótropo | Madera | Elástico lineal (superficies). En los materiales de madera de la biblioteca están predefinidos valores estándar. Para definir propiedades de material distintas en cada dirección, active previamente la casilla Material personalizado en el apartado 'Opciones'.

Parámetros básicos del material

En este apartado de la pestaña 'Base' se indican los parámetros más importantes del material.

Módulo de elasticidad

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

Módulo de cortante

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

Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson ν, también llamado relación de Poisson, se necesita para determinar la contracción transversal. En materiales isótropos, el coeficiente de Poisson suele estar entre 0,0 y 0,5. A partir de un valor de 0,5 (p. ej., caucho), debe asumirse por tanto que no se trata de un material isótropo.

La relación entre el módulo E, el módulo G y el coeficiente de Poisson en un material isótropo se describe en la ecuación Coeficiente de Poisson.

Si introduce un Material personalizado con sus propiedades isótropas, RFEM determina el coeficiente de Poisson a partir de los valores de los módulos E y G. Si es necesario, puede cambiar este ajuste predeterminado en la lista 'Tipo de definición'.

Tipo de definición

Peso específico / densidad

El peso específico γ describe el peso del material por unidad de volumen. Esta indicación es especialmente importante para el caso de carga "Peso propio": la carga automática de peso propio del modelo se determina a partir del peso específico y de las áreas de sección de las barras utilizadas o de las superficies y sólidos.

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

Coeficiente de dilatación térmica

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

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

Opciones

Las casillas de este apartado de la pestaña 'Base' permiten influir en las propiedades del material. Tras activar una opción, se añaden nuevas pestañas.

Material personalizado

En los materiales de la biblioteca, los parámetros del material están predefinidos. Por tanto, no pueden modificarse directamente en los campos de entrada. Para ajustar las propiedades de un material, active la casilla 'Material personalizado'. Con ello, los campos de entrada de los parámetros básicos del material en la pestaña 'Base' quedan accesibles. Asimismo, en la pestaña 'Valores del material' puede modificar los parámetros específicos para el dimensionamiento (véase la figura Ajustar parámetros del material). En la pestaña 'Modificación de rigidez' existe la posibilidad de escalar globalmente los módulos E y G con un factor (véase la figura Ajustar rigidez del material).

Dependiente de la temperatura

Para definir un material elástico lineal con propiedades tensión-deformación dependientes de la temperatura, active las casillas 'Personalizado' y 'Dependiente de la temperatura'. A continuación puede definir los parámetros del material dependientes de la temperatura en la pestaña Dependiente de la temperatura.

Estimación de costes

Para determinar los costes se utilizan los materiales asignados a los distintos objetos. Puede definir los costes unitarios y las unidades de los objetos en la pestaña Estimación de costes.

Estimación de las emisiones de CO₂

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

Textura personalizada

Con una textura personalizada puede asignar al material una estructura superficial. Los objetos se representan entonces de forma muy realista en el renderizado. En la pestaña 'Textura personalizada', seleccione una entrada existente o defina una nueva textura con el botón (véase el capítulo Texturas).

Valores del material

En la pestaña Valores del material se indican todos los parámetros del material que son relevantes para el análisis estático y el dimensionamiento en los complementos.

Modificación de rigidez

La pestaña Modificación de rigidez se muestra cuando ha activado en la pestaña 'Base' la opción Material personalizado. Aquí puede ajustar globalmente la rigidez del material, por ejemplo, para tener en cuenta factores de seguridad o propiedades de material reducidas.

En la lista del apartado 'Tipo de modificación' hay dos opciones disponibles:

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

Introduzca en el apartado 'Parámetros' el factor con el que debe ajustarse la rigidez del material.

Si se dispone de un material con propiedades ortótropas, en la pestaña Ortótropo | Elástico lineal pueden ajustarse los módulos E y G, así como los coeficientes de Poisson (véase la figura Matriz de rigidez). Si activa en la pestaña Ortótropo | Elástico lineal | Matriz de rigidez la opción 'Definir elementos de la matriz de rigidez', también puede definir manualmente los elementos de la matriz de rigidez.

Dependiente de la temperatura

La pestaña Dependiente de la temperatura se muestra cuando ha activado en la pestaña 'Base' las opciones Material personalizado y Dependiente de la temperatura. Aquí puede describir los parámetros del material dependientes de la temperatura. Las propiedades del material dependientes de la temperatura se tienen en cuenta para objetos sometidos a acciones térmicas por temperatura o variación de temperatura. En el cálculo de las cargas térmicas se considera la temperatura final del respectivo paso.

Seleccione un parámetro del material en la lista 'Parámetro dependiente de la temperatura', por ejemplo, el módulo E. A continuación, genere con el botón las filas de tabla necesarias para poder introducir fila por fila las temperaturas con los valores correspondientes. Con el botón también se pueden importar los datos desde una tabla de Excel.

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

Biblioteca de materiales personalizada

Puede guardar un material personalizado en una biblioteca como plantilla. Así no tendrá que definir de nuevo las propiedades del material en otros proyectos.

Guardar material

Para guardar el material actual como material personalizado, haga clic, después de definir los parámetros del material en la parte inferior del apartado 'Parámetros básicos del material', en el botón .

Aparece el cuadro de diálogo 'Nuevo material personalizado'.

Introduzca la designación del material en el campo 'Nombre'. Si es necesario, también puede ajustar los parámetros del material. Con Aceptar, el material personalizado se guarda en la biblioteca.

Cargar material

Para cargar un material personalizado de la biblioteca, haga clic en el botón en el apartado 'Parámetros básicos del material'.

Aparece el cuadro de diálogo 'Editar material personalizado'. En esta biblioteca con sus materiales guardados (véase la figura Cuadro de diálogo 'Nuevo material personalizado') puede seleccionar la entrada adecuada y después aplicarla con Aceptar.

Si ha cargado un material personalizado y desea modificar las propiedades en general, puede ajustar los parámetros del material en la biblioteca mediante el botón (en el apartado 'Parámetros básicos del material').

Definir la ubicación de almacenamiento de la biblioteca

La biblioteca con los materiales personalizados se almacena por defecto en el archivo user_library_material.dbm en el directorio de configuraciones de usuario. Puede comprobar este directorio en las Opciones del programa.

Seleccione en la categoría Base de datos la entrada Biblioteca de materiales personalizada (1). A continuación, muestre la carpeta del archivo user_library_material.dbm mediante el botón (2). Si desea utilizar otra biblioteca de materiales que se encuentre en una unidad de red de su empresa, defina el directorio del archivo y haga clic en 'Guardar'. También puede transferir su archivo a otro ordenador y ajustar allí la ruta de almacenamiento en el mismo cuadro de diálogo.

Estimación de costes

La pestaña Estimación de costes se muestra cuando ha activado en la pestaña 'Base' la opción Estimación de costes.

Marque en los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Sólidos' qué parámetro del material es relevante para la estimación de costes: peso, volumen o superficie, etc.

Introduzca en la columna 'Coste unitario' el valor que cuesta una unidad del material. En la lista de la columna 'Unidad' hay disponibles varias opciones para los costes unitarios.

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

El 'Peso total' al final de la tabla muestra la masa resultante de la suma de todos los pesos parciales de las masas activadas del material. Además, se indica la proporción del peso total que este material representa con respecto a la masa de todos los materiales activados para la estimación de costes.

Los 'Costes totales' muestran el precio resultante de la suma de todos los costes parciales activados del material. Además, se indica la proporción de los costes que este material representa con respecto al precio total de todos los materiales.

Los 'Costes globales' resultan de sumar los costes totales de todos los materiales activados para la estimación de costes.

Estimación de las emisiones de CO₂

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

Marque en los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Sólidos' qué parámetro del material es relevante para la estimación de las emisiones de CO₂: peso, volumen o superficie, etc.

Introduzca en la columna 'Emisión unitaria' el valor que una unidad del material genera de CO₂. En la lista de la columna 'Unidad' hay disponibles varias unidades de emisión para equivalentes de CO₂.

A partir de las emisiones unitarias y de las propiedades de los objetos estructurales asignados al material, el programa determina las emisiones parciales de CO₂. El cálculo se realiza así directamente y no, como en otros complementos, mediante una función aparte.

La 'Emisión total' muestra los equivalentes de CO₂ resultantes de la suma de todas las emisiones parciales activadas del material. Además, se indica la proporción de las emisiones que este material representa con respecto a las emisiones totales de todos los materiales activados para la estimación.

La 'Emisión global' resulta de sumar las emisiones totales de todos los materiales activados para la estimación de las emisiones de CO₂.