Superficie

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

Para introducir una superficie, puede utilizar 'Líneas de contorno' existentes. También puede usar la entrada directa, en la que 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 más pestañas en las que puede realizar las especificaciones detalladas.

Tipo de rigidez

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

En la lista se pueden seleccionar diferentes tipos de rigidez.

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 sólido.

Rígida

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 el caso de esfuerzos de compresión, esfuerzos cortantes y momentos, los elementos de superficie afectados fallan.

Membrana sin tracción

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

Transmisión de cargas

Con este tipo, las cargas superficiales se pueden aplicar a 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 a los bordes o a los objetos integrados. Si se generan cargas en barras, la carga se convierte referida a las longitudes reales de las barras en las direcciones globales (direcciones de carga X_L, Y_L, Z_L). La superficie en sí no tiene rigidez.

Los criterios para la transmisión de cargas se pueden definir en la pestaña Transmisión de cargas.

La 'Dirección de transmisión de cargas' 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 MEF, así como para una disposición ortótropa en bandas 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 conectadas con elementos del modelo, acoplamientos o nudos, etc.) se reemplazan por líneas rígidas o apoyos en nudo rígidos. Las reacciones de este submodelo se aplican luego 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 bandas de superficie, puede especificar cómo debe realizar RFEM la 'Distribución de cargas'. Por defecto, la carga se distribuye a los objetos adyacentes con una evolución variable. Sin embargo, si desea lograr una evolución de carga constante, seleccione la entrada correspondiente de la lista. La diferencia entre las dos variantes se compara en la siguiente imagen.

Las opciones de entrada para el 'Ancho de banda de superficie', el 'Factor de suavizado' y el 'Número mínimo de bandas en la superficie' son accesibles si está activada la casilla de verificación Configuración de distribución avanzada en la sección 'Opciones'. Los ajustes solo son necesarios en caso de distribuciones de carga problemáticas. El efecto de estos parámetros se explica en el artículo técnico Configuración de distribución avanzada para áreas de transmisión de cargas mediante un ejemplo.

Para el área de transmisión de cargas, también puede definir un 'Peso de superficie', para considerar, por ejemplo, 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.

Cuando las líneas de contorno de la superficie están definidas, 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 los coeficientes para los objetos que transmiten carga individualmente en la pestaña Factores de distribución de carga.

En la transmisión de cargas mediante bandas de superficie, puede considerar la 'Excentricidad de barra' o la 'Distribución de sección' para registrar correctamente la posición geométrica de una barra o su trazado (ver capítulo Sección). La casilla de verificación 'Despreciar equilibrio de momentos' no está activada por defecto. De este modo, el momento de las cargas superficiales se forma con respecto al centro de gravedad y se compara con el momento de las cargas en barras con respecto al centro de gravedad. Sin embargo, esta opción no tiene importancia para las cargas en los 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 resultado

Este tipo de rigidez permite convertir tensiones y fuerzas de otros objetos en esfuerzos internos de superficie mediante un procedimiento de integración. De este modo, puede determinar, por ejemplo, las tensiones de membrana o de flexión de un sólido y considerarlas con factores parciales específicos en un cálculo de superficie.

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

En la sección 'Integrar tensiones y fuerzas', seleccione si los resultados deben registrarse solo en relación con los objetos o también geométricamente dentro de un área. En la sección 'Incluir objetos', defina las superficies y sólidos relevantes. Alternativamente, seleccione 'Todos' los objetos y luego excluya ciertos elementos en la sección 'Excluidos de objetos inclusivos'.

Si se van a 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 hay varios tipos disponibles para seleccionar.

Plano

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

Puede definir la superficie (después de Aceptar en el diálogo) gráficamente dibujando un rectángulo, círculo, etc. Si selecciona 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. Con esto se pueden modelar superficies curvas.

En el diálogo 'Nueva superficie', defina las líneas de contorno de la superficie de cuadrángulo. Si la superficie cerrada no se puede formar con cuatro líneas, también se permiten más de cuatro líneas. En la pestaña 'Cuadrángulo' se indican entonces los cuatro nudos de esquina. Estos controlan cómo se extiende la superficie curva.

NURBS

Las superficies NURBS se forman a partir de cuatro líneas NURBS cerradas (ver capítulo Líneas). Con esto se pueden modelar casi cualquier superficie de forma libre.

En el diálogo 'Nueva superficie', defina las líneas de contorno de la superficie NURBS. Los pares opuestos de 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'.

Recortada

Cuando las superficies se intersectan, puede generar la intersección rápidamente: Seleccione las superficies y luego abra el menú contextual. Hay varias opciones disponibles para seleccionar.

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

Giro

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

En la pestaña 'Giro', defina la línea de contorno de la superficie que se va a girar. Indique el ángulo de giro α. Los puntos del eje de giro se pueden determinar gráficamente a través de las coordenadas o con el botón .

Tubo

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

En la pestaña 'Tubo', defina el radio del tubo. Este valor describe la distancia desde el eje del tubo al centro de la superficie. Indique 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' e indique el valor correspondiente.

Spline con curvatura mínima

Con este tipo de geometría puede crear una superficie curva a través de nudos de control que se encuentran en la superficie o también fuera de ella. De este modo se pueden modelar, por ejemplo, superficies de terreno.

Defina el 'Sistema de coordenadas' del plano de referencia e indique 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 a través del botón .

Espesor con material

En la lista de los espesores existentes, seleccione el tipo adecuado o defina un nuevo espesor (ver capítulo Espesores).

Material del espesor

El material del espesor definido en la sección anterior está predefinido. Si es necesario, puede seleccionar otro material de la lista de materiales ya creados o definirlo de nuevo (ver capítulo Materiales). Este material se asigna luego 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 (ver capítulo Articulaciones lineales). Después de marcar la casilla de verificación, puede definir el tipo de articulación en la pestaña 'Articulaciones'.

Apoyo

Si la superficie está apoyada elásticamente, puede seleccionar o definir de nuevo el apoyo superficial en la pestaña 'Apoyo' (ver capítulo Apoyos superficiales).

Liberación

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

Excentricidad

Con una excentricidad se puede modelar un desfase en altura de toda la superficie (ver capítulo Excentricidades de superficie). Puede definir el tipo de desfase 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 del área de transmisión de cargas están predefinidos en una línea. 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 línea libre y seleccione la línea o la barra. Luego asigne el 'Factor de distribución' adecuado.

Refinamiento de malla

El tamaño de malla de la malla de EF se puede adaptar a la geometría de la superficie (ver capítulo Refinamientos de malla de superficies). De este modo, 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 paralelamente a los ejes globales. Sin embargo, el sistema de coordenadas también se puede definir de forma 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 varias posibilidades para ajustar la posición de los ejes:

• Giro de ángulo: Giro de los ejes xy de la superficie alrededor del eje z con el ángulo α
• Eje paralelo a líneas: 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 a través del botón .

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

Ejes de resultado

Actualmente, la orientación de los ejes de resultado solo es posible 'Idéntica a los ejes de entrada'.

Cuadrícula para resultados

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

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

Si en la sección 'Opciones' está marcada la casilla 'Ajustar automáticamente', los puntos de la cuadrícula se adaptan a la nueva geometría al modificar la superficie.

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

Objetos integrados

RFEM reconoce normalmente todos los objetos automáticamente 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 la 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 la superficie' ahora están accesibles. Añada el número de objeto faltante o use el botón para determinar el objeto gráficamente.

Activar transmisión de cargas

La casilla de verificación permite distribuir la carga de la superficie — independientemente de su tipo de rigidez — con la ayuda de un área de transmisión de cargas. De este modo, la superficie actúa en el modelo a través de su rigidez. La distribución de la carga a los objetos vecinos, en cambio, se controla a través de los parámetros que puede definir en la pestaña Transmisión de cargas. Esta función es relevante principalmente para superficies del tipo de espesor Viga placa.

Desactivar para el cálculo

La casilla de verificación ofrece la posibilidad de no considerar la superficie en el cálculo, por ejemplo, para simular fases constructivas o examinar una variante de modelado. La rigidez, condiciones de contorno y 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 vista 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 en consecuencia.