Superficie

Con superficies se describe la geometría de componentes planos o curvos, cuyas dimensiones superficiales son considerablemente mayores que los espesores. La rigidez de una superficie resulta de su material y espesor. Al generar la malla de EF, se crean elementos 2D en las superficies. Estos se aplican para el cálculo en el eje del centro de gravedad de la superficie.

Para ingresar una superficie, puede usar las 'líneas de contorno' existentes. También puede usar la entrada directa, donde el programa genera automáticamente las líneas de definición.

La pestaña Base administra los parámetros elementales de la superficie. Al marcar las casillas de verificación, se añaden otras pestañas donde puede introducir los datos específicos.

Tipo de rigidez

El tipo de rigidez controla cómo se pueden absorber los esfuerzos internos o qué propiedades se presuponen para la superficie.

En la lista están disponibles diferentes tipos de rigidez para seleccionar.

Norma

La superficie transmite momentos y esfuerzos de membrana. Este enfoque describe el comportamiento general de un modelo de superficie homogéneo e isótropo. Las propiedades de rigidez de la superficie son independientes de la dirección.

Sin espesor

La superficie no tiene rigidez. Este tipo se debe usar para las superficies límite de un cuerpo volumétrico.

Rígido

Con este tipo de rigidez se pueden representar superficies muy rígidas para modelar una conexión rígida entre objetos.

Membrana

La superficie presenta una rigidez uniforme en todas las direcciones. Sin embargo, solo se transmiten esfuerzos de membrana en estado de tracción (n_x, n_y) así como esfuerzos cortantes de membrana (n_xy). En caso de esfuerzos de compresión y cortantes, así como momentos, los elementos de superficie afectados fallan.

Membrana sin tracción

Solo se transmiten momentos y esfuerzos de membrana en estado de compresión. En caso de esfuerzos de membrana que causen tracción, se produce un fallo de los elementos de superficie afectados (ejemplo: apoyo de agujero alargado).

Transmisión de cargas

Con este tipo, se pueden aplicar cargas superficiales en áreas que no están rellenas con superficies, como por ejemplo cargas de viento en ventanas o las barras de una nave. La carga de esta superficie se distribuye en los bordes o los objetos integrados. Si se generan cargas en barras, la carga se convierte referida a las direcciones globales sobre las longitudes reales de las barras (direcciones de carga X_L, Y_L, Z_L). La superficie en sí no tiene rigidez.

Puede definir los criterios para la transmisión de cargas en la pestaña Transmisión de cargas.

La 'Dirección de transmisión de carga' describe en qué dirección(es) se debe aplicar la carga a los objetos. La lista ofrece opciones de selección para una distribución isótropa basada en un cálculo por EF, así como para una disposición ortótropa en franjas de superficie que se aplican para determinar el ancho de influencia de carga en uno o ambos ejes locales de la superficie.

En la opción 'Isótropo | MEF', RFEM usa un submodelo separado para determinar la distribución de carga, en el cual la superficie se representa mediante un elemento de superficie rígido. Todos los objetos integrados en la superficie (barras, apoyos en línea y en nudo, líneas unidas con elementos del modelo, acoplamientos o nudos, etc.) se sustituyen por líneas rígidas o apoyos en nudo rígidos. Las reacciones de este submodelo se aplican entonces como cargas para el cálculo 3D de RFEM. Si ciertos objetos no deben transmitir cargas, puede especificarlos en la sección 'Sin efecto sobre'.

En la transmisión de cargas mediante franjas de superficie, puede definir cómo debe realizar RFEM la 'Distribución de carga'. Por defecto, la carga se distribuye con una variación variable en los objetos adyacentes. Sin embargo, si desea lograr una distribución de carga constante, seleccione la entrada correspondiente en la lista. La diferencia entre las dos variantes se compara en la siguiente imagen.

Las opciones de entrada para el 'Ancho de franja de superficie', el 'Factor de suavizado' y el 'Número mínimo de franjas en la superficie' son accesibles cuando está activada la casilla de verificación Configuración de distribución avanzada en la sección 'Opciones'. Solo se requieren ajustes en caso de distribuciones de carga problemáticas. El efecto de estos parámetros se explica con un ejemplo en el artículo técnico Configuración de distribución avanzada para superficies de transmisión de carga.

Para la superficie de transmisión de carga, también puede definir un 'Peso de superficie', por ejemplo, para considerar el peso propio de un acristalamiento.

En la sección 'Sin efecto sobre', puede excluir barras, líneas y nudos de la transmisión de carga (por ejemplo, arriostramientos). Defina los objetos individualmente o seleccione un objeto patrón que sea paralelo a las barras o líneas sin carga.

Una vez definidas las líneas de contorno de la superficie, en la sección 'Objetos cargados' se indican las barras, líneas y nudos cargados. Si desea una distribución de carga específica, marque la casilla de verificación Factor de distribución de carga en la pestaña 'Base'. Luego puede definir individualmente los coeficientes para los objetos que transmiten carga en la pestaña Factores de distribución de carga.

En la transmisión de cargas mediante franjas de superficie, puede considerar la 'Excentricidad de la barra' o la 'Distribución de la sección' para capturar correctamente la posición geométrica de una barra o su variación (consulte el capítulo Sección). La casilla de verificación 'Despreciar equilibrio de momentos' no está activada por defecto. De esta manera, el momento de las cargas superficiales se forma con respecto al centro de gravedad y se equilibra con el momento de las cargas en barras con respecto al centro de gravedad. Sin embargo, esta opción no tiene importancia para cargas en nudos. La siguiente imagen muestra cómo se distribuye una carga lineal libre a las barras opuestas con y sin consideración del equilibrio de momentos.

Superficie de resultados

Este tipo de rigidez permite transformar tensiones y esfuerzos de otros objetos en esfuerzos internos de superficie mediante un método de integración. De esta manera, puede determinar, por ejemplo, las tensiones de membrana y de flexión en un cuerpo volumétrico, que deben dimensionarse con diferentes coeficientes parciales de seguridad.

Puede definir más criterios para integrar resultados en la pestaña Superficie de resultados.

Seleccione en la sección 'Integrar tensiones y esfuerzos' si los resultados deben registrarse puramente referidos al objeto o también geométricamente dentro de un área. Defina las superficies y los cuerpos volumétricos relevantes en la sección 'Incluir objetos'. Alternativamente, seleccione 'Todos' los objetos y luego excluya ciertos elementos en la sección 'Excluidos de objetos inclusivos'.

Si se deben integrar los resultados de un área determinada "por debajo" y "por encima" de la superficie, puede definir las distancias relevantes en la sección 'Parámetros'. Están referidas al eje z local perpendicular al plano de la superficie.

Tipo de geometría

El tipo de geometría describe el concepto formal de una superficie. En la lista están disponibles diferentes tipos para seleccionar.

Plano

En una superficie plana, todas las líneas de contorno están en un plano. A través del botón de lista se puede acceder a diferentes formas de superficies planas.

Puede definir la superficie (después de OK en el diálogo) gráficamente trazando un rectángulo, círculo, etc. Si 'Seleccionar su contorno', RFEM reconoce la superficie automáticamente tan pronto como se determina un número suficiente de líneas de contorno.

Cuadrángulo

Este tipo de superficie describe en su forma básica una superficie general de cuatro lados. Como líneas de contorno son posibles líneas rectas, arcos, polilíneas y splines. De esta manera se pueden modelar superficies curvas.

Defina las líneas de contorno de la superficie del cuadrángulo en el diálogo 'Nueva superficie'. En caso de que la superficie cerrada no pueda formarse por cuatro líneas, también se permiten más de cuatro líneas. En la pestaña 'Cuadrángulo' se indican entonces los cuatro nudos de esquina. Controlan cómo se tensa la superficie curva.

NURBS

Las superficies NURBS se forman a partir de cuatro líneas NURBS cerradas (consulte el capítulo Líneas). De esta manera se pueden modelar casi todas las superficies de forma libre.

Defina las líneas de contorno de la superficie NURBS en el diálogo 'Nueva superficie'. Los pares opuestos respectivos de las líneas NURBS deben tener el mismo número de puntos de control para que el orden de estas líneas NURBS sea "compatible". En la pestaña 'NURBS' puede influir en la forma de la superficie mediante los 'Pesos de los puntos de control'. Las coordenadas del punto de control seleccionado se indican en la sección 'Coordenadas - Punto de control'.

Recortado

Cuando las superficies se intersectan, puede generar la intersección rápidamente: Seleccione las superficies y luego llame al menú contextual. Están disponibles diferentes opciones para seleccionar.

Con la opción 'Crear intersección' solo se genera la línea de intersección. Si selecciona una de las opciones 'Dividir mediante intersección', RFEM crea superficies parciales y les asigna el tipo 'Recortado'. Luego puede eliminar componentes si desea, por ejemplo, eliminar superficies sobrantes.

Giro

Una superficie de giro se crea cuando una línea existente se gira alrededor de un eje. RFEM crea la superficie a partir de los nudos inicial y final, así como de los puntos de definición rotados de la línea. Se generan nuevas líneas.

Defina la línea de contorno de la superficie que se va a girar en la pestaña 'Giro'. Especifique el ángulo de giro α. Puede determinar los puntos del eje de giro mediante las coordenadas o con el botón gráficamente.

Tubo

Una superficie de tubo se crea cuando la línea central del tubo se gira en un radio alrededor de este eje. Se generan nuevas líneas: dos círculos y una polilínea paralela al eje del tubo.

Defina el radio del tubo en la pestaña 'Tubo'. Este valor describe la distancia desde el eje del tubo hasta el centro de la superficie. Especifique el número de la línea central o seleccione el eje del tubo gráficamente con el botón .

Si la sección del tubo es cónica, active la casilla de verificación 'Radio diferente al final' y especifique el valor correspondiente.

Spline con curvatura mínima

Con este tipo de geometría puede crear una superficie curva mediante nudos de control que se encuentran sobre la superficie o también fuera de ella. De esta manera se pueden modelar, por ejemplo, superficies de terreno.

Defina el 'Sistema de coordenadas' del plano de referencia y especifique las 'Coordenadas de muestra en el sistema de coordenadas'. Estos puntos representan los nudos de control de la superficie spline. Luego defina las 'Líneas de contorno del plano de referencia' o seleccione las líneas gráficamente con el botón .

Espesor con material

Seleccione el tipo adecuado en la lista de espesores existentes o defina un nuevo espesor (consulte el capítulo Espesores).

Material del espesor

El material del espesor definido en la sección anterior está preajustado. Si es necesario, puede seleccionar otro material en la lista de los materiales ya creados o definir uno nuevo (consulte el capítulo Materiales). Este material se asigna entonces al tipo de espesor.

Articulaciones

Con una articulación se puede controlar la transmisión de los esfuerzos internos a lo largo de una línea de la superficie (consulte el capítulo Articulaciones de línea). Después de marcar la casilla de verificación, puede definir el tipo de articulación en la pestaña 'Articulaciones'.

Apoyos

Si la superficie tiene un apoyo elástico en el área, puede seleccionar o definir de nuevo el apoyo superficial en la pestaña 'Apoyos' (consulte el capítulo Apoyos superficiales).

Liberación

Para desacoplar el modelo en la superficie, puede seleccionar o definir de nuevo una liberación de superficie en la pestaña 'Liberación' (consulte el capítulo Liberaciones de superficie).

Excentricidad

Con una excentricidad se puede modelar un desplazamiento en altura de toda la superficie (consulte el capítulo Excentricidades de superficie). Puede definir el tipo de desplazamiento en la pestaña 'Excentricidad'.

Factor de distribución de carga

Para una superficie del tipo Transmisión de cargas, existe la posibilidad de definir factores de distribución para los objetos que transmiten carga. Si marca la casilla de verificación, puede asignar estos factores individualmente en una nueva pestaña.

Los objetos cargados de la superficie de transmisión de carga están predefinidos en una fila. A cada objeto se le asigna el factor 1.00, de modo que todos los objetos contribuyen uniformemente a la transmisión de carga. Si desea una distribución específica, haga clic en la siguiente fila libre y seleccione la línea o la barra. Luego asigne el 'Factor de distribución' adecuado.

Refinamiento de malla

El tamaño de malla de la red de EF se puede adaptar a la geometría de la superficie (consulte el capítulo Refinamientos de malla de superficie). De esta manera, es independiente de la configuración general de la malla. En la pestaña 'Refinamiento de malla' puede seleccionar o definir de nuevo el refinamiento de malla de superficie.

Ejes específicos

Cada superficie tiene un sistema de coordenadas local. Por regla general, está orientado paralelo a los ejes globales. Sin embargo, el sistema de coordenadas también se puede definir de manera personalizada, por separado para la entrada y la salida.

Ejes de entrada

La orientación de los ejes de entrada es importante, por ejemplo, para las propiedades de ortotropía y de apoyo elástico o el efecto de una carga superficial.

La lista en la sección 'Categoría' ofrece diferentes posibilidades para ajustar la posición de los ejes:

• Giro angular: Giro de los ejes de superficie xy alrededor del eje z con el ángulo α
• Eje paralelo a línea: Orientación del eje x o y en una línea
• Eje dirigido a punto: Orientación del eje x o y hacia el punto de intersección de una línea con la superficie
• Eje paralelo al sistema de coordenadas: Orientación de los ejes a un sistema de coordenadas definido por el usuario

Puede determinar los objetos de referencia gráficamente con el botón .

La casilla de verificación 'Invertir eje local z' permite orientar los ejes z e y en sentido opuesto.

Ejes de resultados

Actualmente, la orientación de los ejes de resultados solo es posible 'Idéntico a los ejes de entrada'.

Rejilla para resultados

Cada superficie está cubierta con una rejilla que se utiliza para la salida de resultados en las tablas. Permite una salida independiente de la malla de EF en puntos de resultados regulares y ajustables.

Como estándar, se predefine una rejilla de superficie cartesiana con una distancia uniforme de los puntos de rejilla de 0,5 m en ambas direcciones. Si es necesario, puede ajustar aquí las 'Distancias de rejilla' en la dirección x (b) y en la dirección y (h), realizar un 'Giro de rejilla' o cambiar el 'Origen de la rejilla'. Para superficies circulares, el tipo de rejilla 'Polar' ofrece una alternativa para la salida numérica de resultados.

Si está marcada la casilla de verificación 'Adaptar automáticamente' en la sección 'Opciones', los puntos de rejilla se ajustan a la nueva geometría al cambiar la superficie.

En la sección 'Puntos', puede comprobar las coordenadas de los puntos de rejilla generados. No es posible realizar cambios en la tabla.

Objetos integrados

RFEM generalmente reconoce automáticamente todos los objetos que se encuentran en la superficie pero que no se utilizaron para la definición de la superficie.

Los números de los nudos, líneas y aberturas pertenecientes a la superficie se indican en la sección 'Objetos integrados en superficie'.

Si no se reconoce un objeto, debe integrarlo manualmente: Desactive el Reconocimiento automático de objetos. Los campos de entrada en la sección 'Objetos integrados en superficie' ahora son accesibles. Añada el número de objeto que falta o utilice el botón para determinar el objeto gráficamente.

Activar transmisión de carga

La casilla de verificación permite distribuir la carga de la superficie, independientemente de su tipo de rigidez, con la ayuda de una superficie de transmisión de carga. Así, la superficie actúa en el modelo a través de su rigidez. La distribución de la carga a los objetos adyacentes, por el contrario, se controla mediante los parámetros que puede definir en la pestaña Transmisión de cargas. Esta función es relevante principalmente para superficies del tipo de espesor Placa viga.

Desactivar para el cálculo

La casilla de verificación ofrece la posibilidad de no considerar la superficie en el cálculo, por ejemplo, para simular fases de construcción o investigar una variante de modelado. La rigidez, las condiciones de contorno y las cargas de la superficie no se aplican en este caso.

Información | Analítico

Esta sección se muestra tan pronto como haya definido las líneas de contorno de la superficie. Ofrece una visión general de propiedades importantes de la superficie como área, volumen y masa, así como la posición del centro de gravedad de la superficie y la orientación de la superficie. Las aberturas se consideran correspondientemente.