La pestaña Datos básicos gestiona los parámetros elementales de la barra. Si activa una casilla en la sección 'Opciones', generalmente se añade otra pestaña de diálogo. Allí puede definir los detalles correspondientes en cada caso.
Tipo de barra
El tipo de barra controla de qué manera pueden registrarse los esfuerzos internos o qué propiedades se presuponen para la barra. En la lista hay diversos tipos de barra disponibles para su selección.
Viga
Una viga es una barra rígida a flexión que puede transmitir todos los esfuerzos internos. Una viga no posee articulaciones en sus extremos de barra. Este tipo de barra puede cargarse con todos los tipos de carga.
Barra rígida
Una barra rígida acopla las flechas de dos nudos mediante una unión rígida. Por lo tanto, corresponde en principio a un acoplamiento. Esto permite definir barras con una rigidez muy grande teniendo en cuenta articulaciones, que también pueden presentar constantes elásticas y no linealidades. Apenas se producen problemas numéricos, ya que las rigideces están adaptadas al sistema.
Para las barras rígidas se muestran esfuerzos internos si activa en el Navegador - Resultados, en la parte inferior de la categoría 'Barras', la opción Resultados para acoplamientos.
Para las barras rígidas se aplican las siguientes rigideces:
| Rigidez longitudinal E · A | 1013 · ℓ [unidad SI] con ℓ = longitud de barra |
| Rigidez a torsión G · IT | 1013 · ℓ [unidad SI] |
| Rigidez a flexión E · I | 1013 · ℓ3 [unidad SI] |
| Rigidez a cortante GAy / GAz (si está activada) | 1016 · ℓ3 [unidad SI] |
Barra tipo nervio
Con nervios pueden representarse vigas en T (vigas de cuelgue). En este tipo de barra se tienen en cuenta las excentricidades y los anchos colaborantes de placa en el modelo de elementos finitos.
Los nervios son adecuados en primer lugar para barras de hormigón armado, ya que los esfuerzos internos de nervio y sus secciones se incorporan al cálculo de hormigón. Una chapa de acero con una "nervadura" soldada debería modelarse como superficie con una barra conectada excéntricamente.
Para la 'Disposición de nervios', la lista ofrece varias posibilidades de selección.
Un nervio es, por regla general, una barra dispuesta excéntricamente. La excentricidad se determina automáticamente a partir de la mitad del espesor de la superficie y la mitad de la altura de la barra. Sin embargo, también puede definirse manualmente. Mediante la excentricidad del nervio se aumenta la rigidez del modelo. En una disposición concéntrica, el eje neutro del nervio se encuentra en el centro de la superficie.
Los anchos colaborantes del nervio deben definirse en la sección 'Dimensiones del ala' para el lado izquierdo y el derecho. En general, puede mantenerse la opción 'Buscar automáticamente', con la cual el programa determina las dos superficies. Si en la línea de la barra tipo nervio concurren más de dos superficies, deben definirse manualmente las superficies determinantes.
Para introducir los anchos de integración b-y,int y b+y,int existen diversas posibilidades (véase la imagen Nuevo nervio): Los anchos pueden introducirse directamente o determinarse automáticamente a partir de la longitud de barra con las opciones Lref / 6 y Lref / 8. También pueden determinarse según las especificaciones de una norma, por ejemplo según 'EC2', sección 5.3.2.1.
Los valores by,int definen el ancho de la superficie o de la zona de captación de la cual deben integrarse los esfuerzos internos. Los valores by,eff representan el ancho de sección del ala del nervio desde el punto medio del alma hasta el borde respectivo. Por defecto, by,int y by,eff se igualan. Sin embargo, puede definirlos por separado tras hacer clic en el botón
.
Si se han definido nudos del tipo 'Nudo en barra', el nervio puede definirse por tramos para los segmentos individuales. Si hay varios segmentos definidos, las zonas de anchos escalonadas pueden conectarse linealizadas entre sí mediante la columna de tabla 'Distribución lineal' para evitar grandes saltos de rigidez en la barra tipo nervio.
En modelos 3D, los anchos colaborantes no influyen en la rigidez, ya que la rigidez aumentada se tiene en cuenta mediante la barra excéntrica. Sin embargo, los anchos colaborantes afectan a la distribución de los esfuerzos internos de barra y de superficie.
Barra de cercha
Una barra de cercha corresponde a una viga con articulaciones de momento en ambos extremos. Además, el giro alrededor del eje longitudinal en el inicio de la barra se libera mediante una articulación φx. En este tipo de barra se muestran los momentos flectores y de torsión resultantes de las cargas de la barra.
Barra de cercha (solo N)
Este tipo de barra de cercha con la rigidez E ⋅ A es capaz de absorber esfuerzos axiles en forma de tracción y compresión. Solo se muestran esfuerzos internos en nudos. La barra presenta un diagrama de esfuerzos internos lineal, siempre que no actúe una carga puntual en la barra. No se muestra un diagrama de momentos que pudiera producirse debido al peso propio o a una carga lineal. Sin embargo, las fuerzas en nudos se calculan a partir de las cargas en barra, garantizándose así la transmisión correcta.
Tirante con estabilidad al pandeo (Buckling-Restrained Brace)
El tipo Buckling-restrained brace permite la modelación de una barra con un núcleo de acero (barra plana o sección en cruz) y un revestimiento relleno de hormigón en una sección hueca cuadrada o redonda. Se utiliza especialmente en EE. UU. para la rigidización de edificios amenazados por terremotos.
El núcleo de acero es móvil sin adherencia dentro del recubrimiento de hormigón. Bajo compresión se produce un "micro-pandeo" con deformadas del modo elevadas, ya que el revestimiento impide un pandeo global de toda la barra.
Para la rigidez de la barra solo se tiene en cuenta el núcleo de acero; para el peso propio automático, también el recubrimiento de hormigón con la cubierta exterior de acero.
Barra traccionada
Una barra traccionada solo puede absorber fuerzas de tracción. El tipo de barra corresponde a una 'Barra de cercha (solo N)' que falla ante un esfuerzo de compresión.
El cálculo de una estructura de barras con barras traccionadas se realiza iterativamente: En el primer paso se determinan los esfuerzos internos de todas las barras. Si las barras traccionadas obtienen un esfuerzo axil negativo (compresión), se inicia otro paso de iteración. Los componentes de rigidez de estas barras ya no se tienen en cuenta: han fallado. Este proceso se continúa hasta que ninguna barra traccionada falla. Un sistema puede volverse inestable por el fallo de barras traccionadas.
Barra comprimida
Una barra comprimida solo puede absorber esfuerzos de compresión. El tipo de barra corresponde a una 'Barra de cercha (solo N)' que falla ante una fuerza de tracción. Las barras comprimidas que fallan pueden conducir a un sistema inestable.
Barra pandeada
Una barra pandeada corresponde a una 'Barra de cercha (solo N)' que absorbe fuerzas de tracción sin límite, pero esfuerzos de compresión solo hasta alcanzar la fuerza crítica. Para el modo de pandeo de Euler 2, esta fuerza se determina de la siguiente manera:
Con este tipo de barra pueden evitarse a menudo inestabilidades que surgen en un cálculo no lineal según teoría de II. o III. orden por el pandeo de barras de cercha. Si se sustituyen estas (de forma realista) por barras pandeadas, en muchos casos se aumenta la carga crítica.
Barra de cable
Un cable solo puede solicitarse a tracción. Con ello pueden registrarse cadenas de cables mediante un cálculo iterativo según teoría de III. orden teniendo en cuenta fuerzas longitudinales y fuerzas transversales.
Los cables son adecuados para modelos en los que pueden producirse grandes deformaciones con los correspondientes cambios en los esfuerzos internos. Para cables de sujeción simples, como en un voladizo, las barras traccionadas son completamente suficientes.
Barra de armadura
Con este tipo de barra pueden representarse armaduras de acero pasivas en el modelo de elementos finitos de un elemento de hormigón armado. Así pueden investigarse, por ejemplo, zonas de discontinuidad que se basan en la analogía de cercha (tirante y biela comprimida en consolas, vigas con aberturas).
La barra de armadura dispone de una función de conexión automática con otros elementos como barras o superficies, si se encuentra físicamente dentro del elemento. Al igual que la barra de cercha (solo N), una barra de armadura solo presenta una rigidez tangente. Un comportamiento del material no lineal aún no es posible actualmente.
En la sección 'Ajustes' está ajustado como tipo de barra una armadura pasiva. Hay disponibles otros tipos de barra de armadura cuando el add-on Cable pretensado está activado.
Asigne en la sección 'Objetos maestros' las barras o superficies en las que se encuentra la barra de armadura. Utilice para ello el botón
. Con el botón
puede conectar entonces automáticamente la barra de armadura con el objeto maestro.
Cable en roldanas
También este tipo de barra de cable solo absorbe fuerzas de tracción y se calcula según teoría de cables (teoría de III. orden). Sin embargo, una barra de cable en roldanas solo puede definirse en una polilínea que se encuentre en un plano y presente al menos tres nudos. Este tipo de barra es adecuado para elementos de tracción flexibles cuya fuerza axil se conduce a través del modelo mediante puntos de desviación. Un ejemplo de aplicación es una polea.
A diferencia de una barra de cable normal, solo es posible una flecha en los nudos interiores en dirección longitudinal (ux). Por lo tanto, la barra no debe cargarse con cargas en barra que actúen en la dirección y o z local. Solo se tienen en cuenta las flechas ux y los esfuerzos axiles N.
En los nudos interiores de la polilínea es indiferente si existe un apoyo en nudo o si la barra está conectada con otra construcción: se investiga el sistema total de la barra de cable a lo largo de la longitud de la polilínea.
En la pestaña 'Roldanas' puede definir los parámetros adicionales como nudo de desviación y propiedades de las poleas. A partir de estas especificaciones se generan nudos, barras de cable y barras rígidas.
Barra de resultados
La barra de resultados es adecuada para integrar resultados de superficies, volúmenes o barras en una barra ficticia. Con ello pueden leerse, por ejemplo, los esfuerzos cortantes resultantes de una superficie para la verificación de mampostería.
La línea de una barra de resultados puede colocarse libremente en el modelo. La barra de resultados no necesita ni un apoyo ni una conexión con el modelo. Sin embargo, debe asignarse una sección para permitir un cálculo. Sobre una barra de resultados no pueden aplicarse cargas.
Seleccione en la sección 'Integrar tensiones y fuerzas' el tipo de barra de resultados para definir la forma geométrica de la zona de integración. En la sección 'Parámetros' puede definir entonces las dimensiones. Están referidas a la línea de la barra en su centro de gravedad.
Defina en la sección 'Incluir objetos' las superficies, celdas de superficie, cuerpos de volumen y barras cuyos resultados deben tenerse en cuenta en la integración. Alternativamente, seleccione 'Todos' los objetos y excluya entonces en la sección 'Excluido de objetos inclusivos' determinados elementos.
Línea de resultados
La línea de resultados es adecuada para integrar resultados de superficies, volúmenes o barras en una línea. Esta línea puede colocarse libremente en el modelo.
El principio corresponde a una barra de resultados. Sin embargo, no necesita asignar una sección. En la pestaña 'Sección' puede leer la longitud de la línea y, en su caso, girar la línea para la representación de resultados; no tiene ninguna otra función.
Transmisión de cargas
Con este tipo de barra pueden aplicarse cargas sobre objetos que están conectados con la barra en nudos extremos o intermedios. La barra en sí no posee rigidez. Los criterios para la transmisión de cargas pueden definirlos en una nueva pestaña.
La transmisión de cargas se realiza actualmente con el método de franjas. La carga de la barra de transmisión de cargas – carga en barra o carga en nudo del tipo fuerza, momento o masa – se transmite proporcionalmente a los objetos estructurales comunes más cercanos. Estos son, por ejemplo, nudos apoyados, barras, nudos de superficies o líneas apoyadas.
Si debe tenerse en cuenta el peso propio de la barra, puede definir el peso de la barra en la sección 'Parámetros'.
En la sección 'Objetos cargados' se indican los números de los nudos en los que la carga en barra se transmite a los objetos contiguos. Si no todos estos nudos son relevantes, puede excluir determinados nudos en la sección 'Sin efecto en'.
Viga virtual
Este tipo de barra permite aplicar las propiedades de la sección para Open Web Steel Joists que el Steel Joist Institute ha depositado en las llamadas tablas "Virtual Joist". Estas secciones Virtual Joist representan vigas de ala ancha equivalentes que se aproximan mucho a la superficie del ala de la viga, al momento de inercia efectivo y al peso. La viga se sustituye así por una barra con una sección virtual. De este modo pueden simularse unidades portantes complejas como, por ejemplo, una viga de celosía en el sistema total.
Seleccione en la lista la 'Serie' de la viga virtual.
En la lista 'Viga virtual' puede definir entonces el tipo exacto.
El botón
en la sección 'Sección y material' permite importar la viga virtual desde la biblioteca de secciones.
Modelo de superficies
Este tipo de barra es adecuado en primer lugar para representar vigas con aberturas y vigas alveolares o debilitamientos de sección como aberturas para conducciones en el modelo de barras. La barra se convierte en un modelo de superficies en el que las aberturas de barra están dispuestas según la especificación del usuario. Sin embargo, la barra se conserva. Deben cumplirse las siguientes condiciones:
- La sección constituye un perfil de pared delgada normalizado o parametrizado con un alma.
- El material de la sección se basa en un modelo de material isótropo lineal-elástico.
En el tipo de barra 'Modelo de superficies', la barra existe tanto como objeto de barra como de superficie. Las propiedades geométricas son idénticas; ambos modelos tienen el mismo centro de gravedad. La representación se controla en el Navegador - Visualización mediante la entrada Modelo → Objetos básicos → Barras → Modelo de superficies o el botón
en la barra de herramientas.
La malla de elementos finitos del modelo de superficies se genera automáticamente; actualmente no puede influirse en ella. En el cálculo estático se utiliza el modelo de superficies. Para la evaluación están disponibles tanto los resultados de barra (como en una barra de resultados, en la que las tensiones de las subsuperficies de la barra se integran a esfuerzos internos de barra) como los resultados de superficie. El control también puede realizarse aquí mediante el Navegador - Visualización o el botón
.
El cálculo de una barra de modelo de superficies en los add-ons se realiza con los esfuerzos internos de barra y la sección de barra.
Como se ve en la imagen superior, en los extremos de barra de una barra de modelo de superficies surgen varias barras rígidas. Conectan el modelo de superficies con los nudos extremos de las barras contiguas. Con ello se garantiza la transmisión correcta de los esfuerzos internos a los objetos 1D. Si varias barras de modelo de superficies se conectan entre sí, estas barras de acoplamiento se generan para cada barra.
Defina en este caso para la carga en barra una excentricidad de la fuerza en la sección. La carga se aplica de forma realista en el borde de la sección y se conserva también en el modelo de superficies.
Rigidez
Con este tipo de barra puede utilizar una barra con rigideces definidas por el usuario. Los valores característicos de rigidez deben definirse en el diálogo 'Nueva rigidez de barra' (véase el capítulo Rigideces de barra).
Acoplamiento
Una barra de acoplamiento es una barra virtual, muy rígida, con extremos de barra rígidos o articulados. Hay cuatro posibilidades para acoplar los grados de libertad de los nudos inicial y final de forma 'Fija' o mediante una 'Articulación'. Con acoplamientos pueden modelarse situaciones especiales para transmisiones de fuerza y de momentos. Los esfuerzos axiles y cortantes o los momentos de torsión y flectores se transmiten directamente de nudo a nudo.
Muelle
Una barra tipo muelle ofrece la posibilidad de representar propiedades elásticas lineales o también no lineales con ámbitos de efecto definibles. Para una barra tipo muelle solo necesita definir en la pestaña 'Sección' la longitud de barra Lz, no una sección: la rigidez de la barra resulta de los parámetros del muelle que define en el diálogo 'Nuevo muelle de barra' (véase el capítulo Muelles de barra).
Amortiguador
Un amortiguador corresponde en principio a una barra tipo muelle con la propiedad adicional 'Coeficiente de amortiguamiento'. Este tipo de barra amplía las posibilidades para análisis dinámicos según el análisis en el dominio del tiempo.
Al igual que en una barra tipo muelle, solo necesita definir en la pestaña 'Sección' la longitud de barra Lz, no una sección. La rigidez de la barra resulta de los parámetros del muelle que define en el diálogo 'Nuevo muelle de barra' (véase el capítulo Muelles de barra). Las propiedades de amortiguamiento puede controlarlas mediante el coeficiente de amortiguamiento X.
Opciones
En esta sección puede definir mediante las casillas otras propiedades de la barra.
Nudos en barra
Con uno o varios nudos en la barra puede dividir la barra en segmentos sin dividir la barra (véase el capítulo Nudos).
Articulaciones
Puede disponer articulaciones en una barra para controlar la transmisión de esfuerzos internos en los nudos extremos (véase el capítulo Articulaciones de barra). Para determinados tipos de barra la entrada está bloqueada, ya que ya existen articulaciones internas. Puede asignar articulaciones por separado al 'Inicio de barra i' y al 'Extremo de barra j'.
Excentricidades
Las excentricidades ofrecen la posibilidad de conectar la barra de forma descentrada en los nudos extremos (véase el capítulo Excentricidades de barra). Puede asignar excentricidades por separado al 'Inicio de barra i' y al 'Extremo de barra j'.
Apoyos
Puede asignar a la barra un apoyo que sea efectivo en toda su longitud. Los grados de libertad y las rigideces elásticas deben definirse en las condiciones de apoyo (véase el capítulo Apoyo en barra).
Rigidizadores transversales
Los rigidizadores transversales en la barra influyen en la rigidez de alabeo de la barra. Afectan al cálculo con alabeo por torsión teniendo en cuenta siete grados de libertad (véase el capítulo Rigidizadores transversales de barra).
Aberturas de barra
Las aberturas de barra afectan a los valores de la sección y al diagrama de esfuerzos internos. Son relevantes en el tipo de barra 'Modelo de superficies'. En el capítulo Aberturas de barra se describe cómo puede definir el tipo y la posición de las aberturas.
No linealidad
Puede asignar a la barra una no linealidad. Las propiedades no lineales deben definirse como no linealidades de barra (véase el capítulo No linealidades de barra).
Puntos intermedios de resultados
Con puntos intermedios de resultados puede controlar la salida en tabla de los resultados a lo largo de la barra. Los puntos de división deben definirse en el diálogo 'Nuevo punto intermedio de resultados de barra' (véase el capítulo Puntos intermedios de resultados de barra).
Modificaciones de extremos
Con modificaciones de extremos puede ajustar gráficamente la geometría de la barra en sus extremos. Así pueden prepararse salientes, acortamientos o chaflanes para la representación renderizada.
'Alargamiento': Puede definir un 'Alargamiento' para el inicio de barra y el extremo de barra. Un valor negativo Δ actúa como acortamiento.
'Inclinación': Con una inclinación puede achaflanar cada extremo de barra. Son posibles ángulos de inclinación alrededor de los dos ejes de barra y y z. Un ángulo positivo produce un giro en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje positivo respectivo.
Activar transmisión de cargas
La casilla permite distribuir la carga de la barra – independientemente de la rigidez de la barra – mediante una transmisión de cargas. Con ello, la barra es efectiva en el modelo a través de su rigidez. La distribución de la carga a los objetos vecinos, en cambio, se controla mediante los parámetros que puede definir en la pestaña Transmisión de cargas.
Desactivar para el cálculo
Si activa esta casilla, la barra, incluida su carga, no se tiene en cuenta en el cálculo. Así puede investigar cómo cambia el comportamiento resistente del modelo cuando determinadas barras no son efectivas. Las barras no necesitan eliminarse; las cargas también se conservan.
Estimación del coste
La estimación del coste se realiza por regla general con los costes del material asignado a las barras de una sección (véase el capítulo Materiales). Si deben aplicarse parámetros específicos para una barra, puede definir los costes unitarios y las unidades por separado en la pestaña 'Estimación del coste'. El principio corresponde al procedimiento descrito para Secciones.
Estimación de las emisiones de CO2
La estimación de las emisiones de CO2 también se basa generalmente en el material de la sección. Sin embargo, puede definir las emisiones unitarias y las unidades en la pestaña 'Estimación de las emisiones de CO2' de forma específica para cada barra. El principio se describe en el capítulo Secciones para las emisiones de determinadas secciones.
