Superficies

Con superficies se describe la geometría de componentes planos o curvados, cuyas medidas de superficie son considerablemente mayores que sus espesores. La rigidez de una superficie se determina por su material y espesor. Al generar la malla de elementos finitos se crean elementos 2D en las superficies. Estos se aplican para el cálculo en el eje medio de la superficie.

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

La pestaña Base gestiona los parámetros elementales de superficie. Al marcar casillas de verificación, se añaden otras pestañas en las que puede realizar las especificaciones específicas.

Tipo de rigidez

El tipo de rigidez determina cómo se pueden captar los esfuerzos internos o qué propiedades se asumen para la superficie.

En la lista se ofrecen varios tipos de rigidez para seleccionar.

Estándar

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

Sin espesor

La superficie no tiene rigidez. Este tipo se usa para las superficies delimitantes de un cuerpo volumétrico.

Rígido

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

Membrana

La superficie tiene una rigidez uniforme en todas las direcciones. Sin embargo, solo se transmiten fuerzas de tracción en membrana (n_x, n_y) y fuerzas cortantes de membrana (n_xy). En estado de compresión y para fuerzas transversales y momentos, los elementos de la superficie afectados fallan.

Membrana sin tracción

Solo se transmiten momentos y fuerzas de membrana en estado de compresión. Para fuerzas de membrana que causan tracción, los elementos de la superficie afectados fallan (ejemplo: Linea de cargabilidad).

Transferencia de carga

Con este tipo se pueden aplicar cargas superficiales a áreas que no están llenas de superficies, como por ejemplo cargas de viento en ventanas o las vigas de un salón. La carga de esta superficie se distribuye en los bordes o en los objetos integrados. Si se generan cargas de barra, la carga se recalcula en las direcciones globales tomando en cuenta las longitudes reales de las barras (Direcciones de carga X_L, Y_L, Z_L). La propia superficie no tiene rigidez.

Puede establecer los criterios para la transferencia de carga en una nueva pestaña.

La 'Dirección de transferencia de carga' describe en qué dirección(es) debe aplicarse la carga a los objetos. La lista ofrece opciones para una distribución isotrópica basada en un cálculo FEM, así como para una disposición ortotrópica en tiras de la superficie que se establece para determinar el ancho de entrada de carga en uno o ambos ejes locales de la superficie.

Con la opción 'Isotrópico | FEM', RFEM utiliza un modelo secundario separado para determinar la distribución de la carga, en el cual la superficie se modela con un elemento de superficie rígido. Todos los objetos integrados en la superficie (barras, apoyos de línea y nudo, líneas conectadas a elementos del modelo, acoplamientos o nudos, etc.) se reemplazan por líneas rígidas o apoyos rígidos en nudos. Las reacciones de este modelo secundario se aplican como cargas para el cálculo 3D de RFEM. Si no se desea transferir cargas a ciertos objetos, puede especificarlos en la sección 'Sin efecto sobre'.

Para la transferencia de carga sobre tiras de la superficie, puede especificar cómo RFEM debe realizar la 'distribución de carga'. Por defecto, la carga se distribuye con un recorrido variable en los objetos adyacentes. Si desea lograr un recorrido 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 las tiras de la superficie', el 'factor de suavizado' y el 'número mínimo de tiras en la superficie' son accesibles cuando en la sección 'Opciones' se activa la casilla de verificación Configuraciones avanzadas de distribución. Los ajustes solo son necesarios en caso de distribuciones problemáticas de carga. El efecto de estos parámetros se explica con un ejemplo en el artículo técnico Configuraciones avanzadas de distribución en superficies de transferencia de carga.

Para la superficie de transferencia de carga, también puede especificar un 'peso de la superficie', para tener en cuenta, por ejemplo, el peso propio de un acristalamiento.

En la sección 'Sin efecto sobre', puede excluir barras, líneas y nudos de la transferencia de carga (por ejemplo, armazones). Establezca los objetos individualmente o seleccione un objeto de referencia que esté paralelo a las barras o líneas sin carga.

Cuando las líneas delimitantes de la superficie están definidas, en la sección 'Objetos cargados' se especifican las barras, líneas y nudos cargados. Si desea una distribución específica de la carga, marque en la pestaña 'Base' la casilla de verificación Factor de distribución de carga. Puede entonces establecer los coeficientes para los objetos de transferencia de carga en la pestaña Factores de distribución de carga individualmente.

Para la transferencia de carga sobre tiras de la superficie, puede considerar la 'excentricidad de barra' o la 'distribución de sección transversal', para captar correctamente la posición geométrica de una barra o su recorrido (ver capítulo Sección transversal). La casilla de verificación 'Ignorar equilibrio de momentos' no está activada por defecto. Así, el momento de las cargas superficiales se genera en el centro de gravedad y se equilibra con el momento de las cargas de barra en el centro de gravedad. Para cargas de nudo, esta opción no tiene relevancia. La siguiente imagen muestra cómo se distribuye una carga de línea libre con y sin considerar el equilibrio de momentos en las barras opuestas.

Tipo de geometría

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

Plana

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

Puede definir gráficamente la superficie (después de hacer clic en OK en el cuadro de diálogo) dibujando un rectángulo, círculo, etc. Si elige 'delineación', RFEM reconoce automáticamente la superficie tan pronto como se haya determinado un número suficiente de líneas delimitantes.

Cuadrángulo

Este tipo de superficie describe en su forma básica una superficie de cuatro lados generales. Las líneas delimitantes pueden ser líneas rectas, arcos, polilíneas y splines. Esto permite modelar superficies curvadas.

Establezca las líneas delimitantes de la superficie cuadrangular en el cuadro de diálogo 'Nueva superficie'. Si la superficie cerrada no se puede formar con cuatro líneas, se permiten más de cuatro. En la pestaña 'Cuadrángulo' se especificarán los cuatro nodos de esquina. Estos controlan cómo se despliega la superficie curvada.

NURBS

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

Establezca las líneas delimitantes de la superficie NURBS en el diálogo 'Nueva superficie'. Los pares opuestos de las líneas NURBS deben tener la misma cantidad de puntos de control para que la orden de estas líneas NURBS sea "compatible". En la pestaña 'NURBS', luego puede influir en la forma de la superficie a través de 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 rápidamente la intersección: Seleccione las superficies y luego abra el menú contextual. Hay varias opciones disponibles.

Con la opción 'Generar intersección', solo se genera la línea de intersección. Al seleccionar una de las opciones 'Dividir mediante intersección', RFEM genera superficies parciales y les asigna el tipo 'Recortada'. Luego puede eliminar los componentes si, por ejemplo, desea eliminar superficies salientes.

Rotación

Una superficie de rotación se forma cuando una línea existente gira alrededor de un eje. RFEM genera la superficie a partir de los nodos iniciales y finales, así como los puntos de definición girados de la línea. Durante este proceso se generan nuevas líneas.

En la pestaña 'Rotación', establezca la línea delimitante de la superficie que se va a rotar. Indique el ángulo de rotación α. Puede determinar gráficamente los puntos del eje de rotación a través de las coordenadas o con el botón .

Tubo

Una superficie tubular se forma cuando la línea central del tubo gira alrededor este eje a un radio determinado. Durante este proceso se generan nuevas líneas: dos círculos y una polilínea paralela al eje del tubo.

En la pestaña 'Tubo', establezca 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 de forma gráfica con el botón .

Si la sección transversal del tubo tiene un recorrido cónico, active la casilla de verificación 'Radio diferente en el extremo' y proporcione el valor correspondiente.

Spline con curvatura mínima

Con este tipo de geometría puede crear una superficie curvada sobre nodos de control que pueden estar en la superficie o también fuera de ella. Esto permite modelar, por ejemplo, superficies de terreno.

Establezca el 'sistema de coordenadas' del plano de referencia y proporcione las 'coordenadas de muestra en el sistema de coordenadas'. Estos puntos representan los nodos de control de la superficie spline. Luego determine las 'líneas de delimitación del plano de referencia' o seleccione las líneas de forma gráfica con el botón .

Espesor con material

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

Material del espesor

El material del espesor definido en la sección superior está preestablecido. Si es necesario, puede seleccionar otro material de la lista de materiales ya creados o incluso definir uno nuevo (ver capítulo Materiales). Este material se asignará al tipo de espesor.

Articulaciones

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

Soporte

Si la superficie está apoyada elásticamente, puede seleccionar o definir un nuevo soporte superficial en la pestaña 'Soporte' (ver capítulo Soportes de superficie).

Liberación

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

Excentricidad

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

Factor de distribución de carga

Para una superficie del tipo Transferencia de carga existe la posibilidad de establecer factores de distribución para los objetos portadores de carga. Al marcar la casilla de verificación, puede asignar estos factores individualmente en una nueva pestaña.

Los objetos cargados de la superficie de transferencia de carga están predeterminados en una fila. A cada objeto se le asigna el factor 1.00, de modo que todos los objetos realicen una contribución equitativa a la transferencia de carga. Si desea una distribución específica, haga clic en la siguiente fila libre y seleccione la línea o barra. Luego asigne el 'factor de distribución' apropiado.

Refinamiento de malla

El tamaño de malla de la malla de elementos finitos se puede adaptar a la geometría de la superficie (ver capítulo Refinamientos de malla de superficie). Es por ello independiente de las configuraciones generales de la malla. En la pestaña 'Refinamiento de malla', puede seleccionar o definir un nuevo refinamiento de la malla de superficie.

Ejes específicos

Cada superficie posee un sistema de coordenadas local. Por lo general, está alineado paralelo a los ejes globales. Sin embargo, el sistema de coordenadas también se puede establecer de manera personalizada, separado para la entrada y la salida.

Ejes de entrada

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

La lista en la sección 'Categoría' ofrece varias posibilidades para ajustar la posición del eje:

• Rotación en ángulo: rotación de los ejes de superficie xy alrededor del eje z con el ángulo α
• Eje paralelo a las líneas: alineación del eje x o y a una línea
• Eje dirigido a un punto: alineación del eje x o y hacia el punto de intersección de una línea con la superficie
• Eje paralelo al sistema de coordenadas: alineación de los ejes a un sistema de coordenadas personalizado

Puede determinar gráficamente los objetos de referencia con el botón .

La casilla de verificación 'Invertir el eje local z' permite revertir la orientación de los ejes z e y.

Ejes de resultado

Actualmente, la alineación de los ejes de resultado solo está disponible como 'Idéntica a los ejes de entrada'.

Cuadrícula para resultados

Cada superficie está cubierta con una cuadrícula que se usa para la salida de resultados en las tablas. Permite una salida independiente de la malla de elementos finitos en puntos de resultado regulares y ajustables.

Por defecto, hay una cuadrícula de superficie cartesiana con una distancia uniforme entre los puntos de cuadrícula de 0.5 m en ambas direcciones. Si es necesario, puede ajustar aquí los 'espaciados de cuadrícula' en la dirección x (b) y en la dirección y (h), realizar una 'rotación de cuadrícula' o cambiar el 'origen de cuadrícula'. Para superficies circulares, el tipo de cuadrícula 'Polar' ofrece una alternativa para la salida numérica de resultados.

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

En la sección 'Puntos', puede verificar las coordenadas de los puntos de cuadrícula generados. No son posibles cambios en la tabla.

Objetos integrados

RFEM normalmente reconoce automáticamente todos los objetos que están en la superficie pero que no se utilizaron para definir la superficie.

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

Si no se reconoce un objeto, debe integrarlo manualmente: desactiva la Detección automática de objetos. Los campos de entrada en la sección 'Objetos integrados en superficie' ahora están accesibles. Agregue el número de objeto faltante o use el botón para determinar gráficamente el objeto.

Activar transferencia de carga

La casilla de verificación permite distribuir la carga de la superficie, independientemente de su tipo de rigidez, mediante una superficie de transferencia de carga. Así, la superficie actúa con su rigidez en el modelo. Sin embargo, la distribución de la carga en los objetos adyacentes se controla con los parámetros que se pueden establecer en la pestaña Transferencia de carga. Esta función es principalmente relevante para superficies del tipo de espesor Membrana.

Desactivar para el cálculo

La casilla de verificación ofrece la posibilidad de no considerar la superficie en el cálculo, por ejemplo para simular estados 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 | Analítica

Esta sección se muestra tan pronto como haya especificado las líneas delimitantes de la superficie. Ofrece una visión general de las propiedades importantes de la superficie, como el área de superficie, volumen y masa, así como la posición del centroide de la superficie y la orientación de la misma. Las aberturas se consideran en consecuencia.