Apoyo de nudo

El marco estructural transfiere sus cargas a través de los apoyos a los cimientos. Sin almacenamiento, todos los nudos estarían libres y sin restricciones en sus desplazamientos y rotaciones. Para que un nudo actúe como apoyo, al menos uno de los grados de libertad debe estar bloqueado o restringido por un resorte. Además, el nudo debe ser parte de una superficie o una barra.

Las deformaciones impuestas de un nudo son posibles solo para nudos adecuadamente apoyados.

Si desea asignar propiedades no lineales a un apoyo de nudo, puede definir criterios de falla para fuerzas de tracción o compresión, rotura y fluencia, o diagramas de trabajo y rigidez.

El símbolo de nombre de un apoyo de nudo personalizado indica los grados de libertad mantenidos. Los siguientes tipos de apoyos están predefinidos:

• Articulado
• Fijo
• Desplazable
• Desplazable en X'
• Desplazable en Y'

Base

La pestaña Base gestiona los parámetros elementales del apoyo.

Sistema de coordenadas

Cada apoyo de nudo tiene un sistema de coordenadas local. Por defecto, está alineado en paralelo con los ejes globales X, Y y Z. Si ha creado un sistema de coordenadas personalizado o lo ha definido con el botón , también puede usar este sistema de referencia.

Condiciones de apoyo

Las condiciones de apoyo están divididas en grados de libertad 'translacionales' y 'rotacionales'. Las primeras describen los apoyos en la dirección de los ejes del apoyo, y las últimas las empotramientos alrededor de estos ejes.

Para definir un apoyo o empotramiento, marque la casilla de verificación para el eje correspondiente. La marca simboliza que el grado de libertad está bloqueado y el desplazamiento o rotación del nudo en o alrededor de la dirección correspondiente no es posible.

Si no hay apoyo o empotramiento, desmarque la casilla de verificación para el eje correspondiente. La constante del resorte de desplazamiento o rotación se establecerá entonces en cero. Puede ajustar la 'constante de resorte' en cualquier momento para modelar un apoyo elástico del nudo. Ingrese las rigideces de resorte como valores de diseño.

En la columna 'No linealidad', puede controlar la transferencia de los esfuerzos cortantes para cada componente de manera específica. Dependiendo del grado de libertad, hay entradas adecuadas disponibles en la lista de no linealidades.

Los apoyos de trabajo no lineal se muestran en un color diferente en la gráfica.

Falla si la fuerza/momento del apoyo es negativo o positivo

Esto le permite controlar fácilmente si el apoyo solo puede absorber fuerzas o momentos positivos o negativos: si una fuerza o un momento actúa en la dirección prohibida, esta componente del apoyo fallará. Los demás soportes y empotramientos seguirán siendo efectivos.

Las direcciones 'negativo' y 'positivo' se refieren a las fuerzas o momentos que se introducen en el apoyo del nudo en relación con los ejes correspondientes (es decir, no las fuerzas de reacción del lado del apoyo). Los signos se derivan de la dirección de los ejes globales: si, por ejemplo, el eje Z global está dirigido hacia abajo, el estado de carga "peso propio" resultará en una fuerza de apoyo positiva P_Z.

Falla completa si la fuerza/momento del apoyo es negativo o positivo

A diferencia de la falla de una sola componente descrita anteriormente, el apoyo fallará completamente tan pronto como la componente sea ineficaz.

Si selecciona otra no linealidad, puede definir los parámetros en las pestañas Acción parcial, Diagrama o Fricción.

Opciones

Con las casillas de verificación de esta sección, puede establecer propiedades adicionales del apoyo de nudo. Según su selección, se añadirán las pestañas Dirección específica o Rigidez mediante columna ficticia. Cuando el complemento 'dimensionamiento de concreto' está activado, hay disponible una casilla de verificación adicional para definir las Dimensiones del apoyo.

Dirección específica

La pestaña Dirección específica ofrece la posibilidad de girar el apoyo. Así, no necesita crear un sistema de coordenadas personalizado.

Tipo de dirección

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

Rigidez mediante columna ficticia

La pestaña Rigidez mediante columna ficticia es especialmente recomendable para apoyos puntuales de estructuras 2D. Aquí puede calcular las constantes de resorte de apoyo a partir de los parámetros de una columna que no se representa en el modelo. Dado que un apoyo puntual representa solo de manera rudimentaria las condiciones en la zona de cabeza de la columna, están disponibles elementos macro de columnas especiales. RFEM determina las rigideces de resorte del apoyo a partir de las condiciones de contorno. Esto permite una modelación realista sin los efectos de singularidad que surgirían con un apoyo fijo en un solo nudo FE.

Parámetros

Hay tres enfoques disponibles como 'Modelo de apoyo'. Están simbolizados en la gráfica del diálogo.

• En el modelo 'Apoyos de superficie', se aisla una superficie en las dimensiones de la columna y se apoya elásticamente. Los coeficientes de apoyo se calculan a partir de los datos de geometría y material de la columna.
• En el modelo 'Apoyo de nodo elástico', se aisla una superficie y se apoya puntualmente. El apoyo se proporciona con resortes de desplazamiento y rotación que se calculan a partir de los datos de geometría y material de la columna. Se duplica internamente la superficie para considerar la mayor rigidez a la flexión en la zona de la columna.
• El modelo 'Apoyo de nodo con malla FE ajustada' corresponde al apoyo de nodo elástico, pero no se aplican resortes a los apoyos puntuales.

Introduzca los datos para la columna que son necesarios para calcular las rigideces de resorte. La geometría del 'cabeza de columna' puede describirse como rectangular o circular, opcionalmente con rotación de la columna.

La 'altura de la columna' afecta a las constantes de los resortes de desplazamiento y rotación.

Sección transversal y material de la columna

Para calcular las rigideces de resorte, se requieren los valores característicos de la sección transversal y materiales de la columna. Si la columna no es 'idéntica al cabeza de columna' (ni rectangular ni circular), puede seleccionar o definir una nueva sección transversal de columna en la lista.

Seleccione el 'material de la columna' de la lista. Con los botones y , puede crear un nuevo material.

Condiciones de la columna

El tipo de apoyo en el cabezal y en la base de la columna influye en el cálculo de los resortes de desplazamiento y rotación. En la lista hay disponibles las siguientes opciones:

• Articulado
• Deformable
• Rígido

Al elegir la opción 'deformable', puede introducir el grado de empotramiento en la base de la columna en porcentaje.

La 'rigidez al corte' de la columna se considera por defecto al calcular las rigideces.

Resortes de apoyo debido a columna ficticia

Esta sección enumera las constantes de los resortes de apoyo calculadas a partir de las propiedades geométricas y de materiales de la columna. Los valores se transfieren a la pestaña 'Base'.

Dimensiones del apoyo

Las dimensiones del apoyo se requieren para calcular el área de aplicación de carga en la verificación de punzonamiento. Esta pestaña solo está disponible si el complemento 'dimensionamiento de concreto' está activado.

Defina el 'tipo' para cada componente del apoyo translacional que describe la forma del área de apoyo, ya sea rectangular o circular. Luego, puede definir la geometría del apoyo ingresando las longitudes o el diámetro en las demás columnas.

Acción parcial

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

Defina la acción del apoyo para el 'área negativa' así como para el 'área positiva'. La regulación de los signos está descrita en la sección Falla. En la lista 'tipo', hay varios criterios disponibles para la efectividad del apoyo.

• Completo: El componente de apoyo es totalmente efectivo.
• Fijo desde desplazamiento/rotación del apoyo: La rigidez del resorte de desplazamiento o rotación es solo efectiva hasta un cierto desplazamiento o rotación. Después de superarlo, un apoyo o empotramiento fijo se hace efectivo.
• Rotura desde fuerza/momento del apoyo: El apoyo es solo efectivo hasta una cierta fuerza o momento. Después de superarlo, el apoyo fallará.
• Fluencia desde fuerza/momento del apoyo: El apoyo es solo efectivo hasta una cierta fuerza o momento. Después de superarlo, las deformaciones aumentan, pero no así las tensiones.
• Falla: El componente del apoyo no es efectivo.

La mayoría de los tipos de apoyo pueden combinarse con un 'deslizamiento', donde el apoyo solo es efectivo después de un cierto desplazamiento o rotación.

Diagrama

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

Defina en la columna 'desplazamiento' o 'rotación' el número de puntos de definición del diagrama de trabajo con los valores correspondientes. En la columna 'fuerza' o 'momento', puede asignar los valores de abscisa de los desplazamientos o rotaciones a las fuerzas o momentos de apoyo.

Para el 'inicio del diagrama' y el 'fin del diagrama' hay disponibles los siguientes criterios para su selección:

• Rotura: El apoyo es solo efectivo hasta el valor máximo de la fuerza o el momento. Después de superarlo, el apoyo fallará.
• Fluencia: El apoyo es solo efectivo hasta el valor máximo de la fuerza o el momento. Después de superarlo, las deformaciones aumentan, pero no así las tensiones.
• Continuo: Fuera del rango de definición, se aplica la constante de resorte del último paso.
• Tope: La deformación permitida se limita al valor máximo del desplazamiento o rotación. Después de superarlo, un apoyo o empotramiento fijo se hace efectivo.

Diagrama de rigidez

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

Primero, en la lista 'Rigidez dependiendo de' (en la parte inferior de la pestaña), seleccione la componente de la fuerza de apoyo de la que depende la rigidez del resorte. La opción |P| representa la fuerza de apoyo resultante.

A continuación, en la columna 'fuerza', defina el número de puntos de definición del diagrama de trabajo con los valores característicos correspondientes. En la columna 'resorte', puede asignar las constantes específicas de resorte.

Para el 'inicio del diagrama' y el 'fin del diagrama', están disponibles los siguientes criterios para su selección:

• Rotura: El apoyo es solo efectivo hasta el valor máximo de la fuerza. Después de superarla, el apoyo fallará.
• Fluencia: El apoyo es solo efectivo hasta el valor máximo de la fuerza. Después de superarla, las deformaciones aumentan, pero no así las tensiones.
• Continuo: Fuera del rango de definición, se aplica la constante de resorte del último paso.

Fricción

En la lista 'No linealidad', hay cuatro opciones disponibles para definir la Fricción del apoyo translacional en relación con otro componente del apoyo (ver imagen Selección de no linealidad del apoyo).

Las fuerzas de apoyo transmitidas se relacionan con las fuerzas de compresión que actúan en otra dirección. Dependiendo de la elección en la pestaña 'Base', la fricción puede depender de una sola fuerza de apoyo o de la fuerza total de dos fuerzas de apoyo que actúan simultáneamente. Existe la siguiente relación entre la fuerza de apoyo y la fuerza de fricción:

El FAQ 003537 explica cómo se puede considerar la fricción en un apoyo de nudo.

El siguiente modelo de columna muestra un apoyo donde las fuerzas horizontales se transmiten a través de fricción. Sin embargo, las fuerzas horizontales no deben exceder el 10 % de la fuerza vertical. En el LF 1, se cumple esta condición. En el LF 2, el modelo se vuelve inestable porque la carga horizontal es demasiado grande.

Articulación de andamiaje

La Articulación de andamiaje está disponible como una propiedad no lineal del apoyo para los grados de libertad rotacionales φ_X y φ_Y. Esto le permite definir apoyos de andamiaje para estructuras temporales, como andamios de trabajo o puntales de construcción.

En la pestaña 'Articulación de andamiaje', puede definir el diagrama de trabajo M-φ. Los parámetros se describen más detalladamente en el producto característico Apoyo de andamiaje.