La pestaña Base gestiona los parámetros básicos de la barra. Si marcas una casilla en la sección 'Opciones', normalmente se añadirá otra pestaña de diálogo. Allí puedes definir los detalles.
Tipo de barra
El tipo de barra determina cómo se pueden registrar los esfuerzos internos o qué propiedades se presuponen para la barra. Hay varios tipos de barra disponibles en la lista.
Barra de viga
Una viga es una barra resistente a la flexión que puede transmitir todos los esfuerzos internos. Una barra de viga no tiene articulaciones en sus extremos. Este tipo de barra puede ser cargado por todos los tipos de carga.
Barra rígida
Una barra rígida conecta los desplazamientos de dos nodos mediante una conexión rígida. Por lo tanto, corresponde básicamente a un acoplamiento. Permite definir barras con gran rigidez considerando articulaciones que también pueden presentar constantes de muelle y no linealidades. Apenas se presentan problemas numéricos ya que las rigideces están adaptadas al sistema.
Se presentan esfuerzos internos para las barras rígidas si activas los Resultados para acoplamientos en la categoría 'Barras' en el navegador - Resultados.
Para las barras rígidas se utilizan las siguientes rigideces:
| Rigidez axial E · A | 1013 · ℓ [unidad SI] con ℓ = longitud de la barra |
| Rigidez a la torsión G · IT | 1013 · ℓ [unidad SI] |
| Rigidez a la flexión E · I | 1013 · ℓ3 [unidad SI] |
| Rigidez al cortante GAy / GAz (si está activado) | 1016 · ℓ3 [unidad SI] |
Barra de nervadura
Las nervaduras se pueden utilizar para representar vigas en T. En este tipo de barra se consideran las excentricidades y anchos de placa implicados en el modelo FEM.
Las nervaduras son principalmente adecuadas para barras de hormigón armado, ya que las dimensiones de los cortes y los perfiles transversales de la nervadura influyen en el diseño del hormigón. Un chapa de acero con una "nervadura" soldada debería modelarse como una superficie con una barra conectada excéntricamente.
La lista ofrece varias opciones para la 'disposición de la nervadura'.
Una nervadura es generalmente una barra dispuesta excéntricamente. La excentricidad se calcula automáticamente a partir de la mitad del espesor de la placa y la mitad de la altura de la barra. Sin embargo, también se puede definir manualmente. La excentricidad de la nervadura aumenta la rigidez del modelo. En una disposición centrada, el eje neutral de la nervadura está en el medio de la superficie.
Los anchos efectivos de la nervadura se deben definir en la sección 'Dimensiones del ala' para el lado izquierdo y derecho. Generalmente se puede mantener la configuración 'Encontrar automáticamente', con la cual el programa determina las dos superficies. Si más de dos superficies se encuentran en la línea de la barra de nervadura, las superficies gobernantes deben definirse manualmente.
Existen diferentes opciones para introducir los anchos de integración b-y,int y b+y,int (ver imagen Nueva nervadura): Los anchos pueden ingresarse directamente o determinarse automáticamente a partir de la longitud de la barra utilizando las opciones Lref / 6 y Lref / 8. También pueden determinarse conforme a las normas específicas, por ejemplo, según 'EC2' Sección 5.3.2.1.
Los valores de by,int definen el ancho de la superficie o el área de captura donde se integran los esfuerzos internos. Los valores de by,eff representan el ancho del ala de la nervadura desde el centro del alma hasta el borde respectivo. Por defecto, by,int y by,eff están igualados, pero puedes definirlos por separado haciendo clic en el botón
.
Si se han definido nodos del tipo 'Nodo en barra', se puede definir la nervadura por segmentos para cada uno de ellos. Si se definen varios segmentos, los anchos variables se pueden conectar linealmente a través de la columna 'Distribución lineal' de la tabla para evitar grandes saltos de rigidez en la barra de nervadura.
En modelos 3D, los anchos efectivos no afectan la rigidez, ya que la mayor rigidez se considera con la barra excéntrica. Sin embargo, los anchos efectivos influyen en la distribución de los esfuerzos internos de barra y superficie.
Barra de celosía
Una barra de celosía es una barra de viga con articulaciones en ambos extremos. Además, la rotación alrededor del eje longitudinal en el inicio de la barra se libera mediante una articulación φx. Con este tipo de barra se emiten momentos de torsión y flexión de las cargas de la barra.
Barra de celosía (solo N)
Este tipo de barra de celosía con rigidez E ⋅ A puede soportar fuerzas normales en forma de tracción y compresión. Solo se emiten los esfuerzos internos de nodo. La barra muestra un gradiente de esfuerzos internos lineal, a menos que haya una carga puntual en la barra. No se emite un diagrama de momentos resultante del peso propio o una carga lineal. Sin embargo, las fuerzas de nodo se calculan a partir de las cargas de la barra, garantizando una transferencia correcta.
Barra de tracción
Una barra de tracción solo puede soportar fuerzas de tracción. El tipo de barra corresponde a una 'Barra de celosía (solo N)' que falla bajo cargas de compresión.
El cálculo de una estructura de barras con barras de tracción se realiza de manera iterativa: En el primer paso se determinan los esfuerzos internos de todas las barras. Si las barras de tracción experimentan una fuerza normal negativa (compresión), comienza otro paso de iteración. Las contribuciones de rigidez de estas barras ya no se consideran: han fallado. Este proceso se repite hasta que ninguna barra de tracción falle. Un sistema puede volverse inestable debido al fallo de las barras de tracción.
Barra de compresión
Una barra de compresión solo puede soportar fuerzas de compresión. El tipo de barra corresponde a una 'Barra de celosía (solo N)' que falla bajo cargas de tracción. Las barras de compresión fallidas pueden llevar a un sistema inestable.
Barra de pandeo
Una barra de pandeo es una 'Barra de celosía (solo N)' que soporta fuerzas de tracción ilimitadas, pero fuerzas de compresión solo hasta alcanzar la carga crítica. Para el caso de Euler 2, esta fuerza se determina como sigue:
Con este tipo de barra se pueden evitar inestabilidades que surgen en un cálculo no lineal según la teoría de segundo o tercer orden debido al pandeo de las barras de celosía. Al reemplazarlas (de manera realista) por barras de pandeo, en muchos casos aumenta la carga crítica.
Barra de cable
Un cable solo está sujeto a tracción. Por lo tanto, se pueden modelar cadenas de cables mediante un cálculo iterativo según la teoría III del orden considerando fuerzas longitudinales y transversales.
Los cables son adecuados para modelos donde pueden surgir grandes deformaciones con cambios correspondientes en los esfuerzos internos. Para tensiones simples como en un toldo, las barras de tracción son completamente adecuadas.
Barra de refuerzo
Este tipo de barra permite representar refuerzos de acero sin pretensar en el modelo FE de un elemento de hormigón. Por ejemplo, se pueden estudiar zonas de discontinuidad basadas en la analogía del truss (tirantes y puntales en ménsulas, vigas con aberturas).
La barra de refuerzo tiene una función de conexión automática a otros elementos como barras o superficies si se encuentra físicamente dentro del elemento. Al igual que la Barra de celosía (solo N), una barra de refuerzo solo tiene una rigidez tangencial. Actualmente no es posible un comportamiento material no lineal.
En la sección 'Configuración', el tipo de barra se establece como un refuerzo sin pretensar. Otros tipos de barras de refuerzo están disponibles si el complemento Postensado está activado.
Asigna las barras o superficies donde se encuentra la barra de refuerzo en la sección 'Objetos principales'. Utiliza el botón
. Luego, el botón
te permite conectar automáticamente la barra de refuerzo con el objeto principal.
Cable sobre poleas
Este tipo de barra de cable también solo soporta fuerzas de tracción y se calcula según la teoría de cables (Teoría III del orden). Sin embargo, un cable sobre poleas solo se puede definir en una polilínea que contenga al menos tres nodos. Este tipo de barra es adecuado para elementos de tracción flexibles cuya fuerza longitudinal se dirige a través de puntos de rebobinado dentro del modelo. Un ejemplo de aplicación es un sistema de poleas.
A diferencia de una barra de cable normal, solo es posible un desplazamiento en los nodos internos en la dirección longitudinal (ux). Por lo tanto, la barra no debe estar cargada con cargas de barra que actúen en las direcciones y o z locales. Solo se consideran desplazamientos ux y fuerzas normales N.
En los nodos internos de la polilínea, no importa si hay un soporte de nodo presente o si la barra está conectada con otra construcción: Se investiga el sistema global del cable a lo largo de la longitud de la polilínea.
Barra de resultados
La barra de resultados es adecuada para integrar resultados de superficies, volúmenes o barras en una barra ficticia. Por ejemplo, se pueden leer las fuerzas resultantes de cortante en una superficie para la comprobación de mampostería.
La línea de una barra de resultados se puede colocar libremente en el modelo. La barra de resultados no requiere apoyo ni conexión al modelo. Sin embargo, se debe asignar una sección transversal para permitir un cálculo. No se pueden aplicar cargas a una barra de resultados.
Selecciona el tipo de barra de resultados en la sección 'Integrar tensiones y fuerzas' para definir la forma geométrica del área de integración. En la sección 'Parámetros' puedes definir las dimensiones. Estas se refieren a la línea de la barra en su punto central.
En la sección 'Incluir objetos', especifica las superficies, celdas de superficie, cuerpos de volumen y barras cuyos resultados deben considerarse en la integración. Alternativamente, selecciona 'Todos' los objetos y luego excluye ciertos elementos en la sección 'Excepto objetos incluidos'.
Línea de resultados
La línea de resultados es adecuada para integrar resultados de superficies, volúmenes o barras en una línea. Esta línea se puede colocar libremente en el modelo.
El principio es similar a una barra de resultados. Sin embargo, no necesitas asignar una sección transversal. En la pestaña 'Sección transversal', puedes leer la longitud de la línea y, si es necesario, rotar la línea para la presentación de resultados; no tiene ninguna otra función.
Transferencia de carga
Este tipo de barra permite aplicar cargas a objetos que se conectan a los nodos de inicio o intermedios de la barra. La propia barra no tiene rigidez. Los criterios para la transferencia de cargas se pueden definir en una nueva pestaña.
La transferencia de carga se realiza actualmente utilizando el método de franjas. La carga de la barra de transferencia de carga - ya sea carga de barra o nodo del tipo fuerza, momento o masa - se transfiere proporcionalmente a los objetos estructurales comunes más cercanos. Estos son, por ejemplo, nodos apoyados, barras, nodos de superficies o líneas apoyadas.
Si se debe considerar el peso propio de la barra, puedes establecer el peso de la barra en la sección 'Parámetros'.
En la sección 'Objetos cargados', se especifican los números de los nodos donde la carga de la barra se transfiere a los objetos adyacentes. Si no todos estos nodos son relevantes, puedes excluir ciertos nodos en la sección 'Sin efecto en'.
Viga virtual
Este tipo de barra permite definir las propiedades de la sección transversal para Open Web Steel Joists que el Steel Joist Institute ha listado en tablas de "Vigas Virtuales". Estos perfiles de vigas virtuales representan vigas de alas anchas equivalentes que se acercan mucho al área del cordón de la viga, el momento de inercia efectivo y el peso. La viga se reemplaza por una barra con una sección transversal virtual. Esto permite simular unidades portantes complejas como, por ejemplo, una celosía en el sistema global.
Selecciona la 'Serie' de la viga virtual en la lista.
Luego selecciona el tipo exacto de viga virtual en la lista 'Viga virtual'.
El botón
en la sección 'Sección transversal y material' permite importar la viga virtual desde la biblioteca de secciones transversales.
Modelo de superficies
Este tipo de barra es principalmente adecuado para modelar vigas perforadas o con aberturas para servicios en el modelo de barra. La barra se convierte en un modelo de superficies donde se colocan las Aberturas de barra según las especificaciones del usuario. Sin embargo, la barra queda intacta. Se deben cumplir los siguientes requisitos:
- La sección transversal es un perfil de pared delgada normalizado o parametrizado con un alma.
- El material de la sección transversal se basa en un modelo material isotrópico lineal-elástico.
Para el tipo de barra 'Modelo de superficies', la barra está disponible como objeto de barra y superficie. Las propiedades geométricas son idénticas; ambos modelos comparten el mismo centro de gravedad. La visualización se controla en el navegador - Visualización a través del elemento del modelo → Objetos básicos → Barras → Modelo de superficies o mediante el botón
en la barra de herramientas.
La malla FE del modelo de superficies se genera automáticamente y no se puede modificar actualmente. Se utiliza el modelo de superficies para el cálculo estructural. Los resultados están disponibles tanto para las barras (como en una barra de resultados, donde las tensiones de las sub-superficies de la barra se integran en esfuerzos internos de barra) como para las superficies. La visualización también se puede controlar aquí a través del navegador - Visualización o el botón
.
El cálculo de una barra de modelo de superficies en los complementos se realiza con los esfuerzos internos de barra y la sección transversal de la barra.
Como se muestra en la imagen superior, en los extremos de una barra de modelo de superficies se generan varias barras rígidas. Estas conectan el modelo de superficies con los nodos finales de las barras adyacentes. Esto garantiza la correcta transferencia de los esfuerzos internos a los objetos 1D. Si varias barras de modelo de superficies se conectan entre sí, se generan estas barras de acoplamiento para cada barra.
Define para el caso una Excentricidad de carga en la sección transversal. La carga se aplica de manera más realista al borde de la sección transversal y se mantiene también en el modelo de superficies.
Rigidez
Este tipo de barra te permite utilizar una barra con rigidez personalizada. Los parámetros de rigidez deben definirse en el diálogo 'Nueva rigidez de barra' (ver capítulo Rigideces de barra).
Acoplamiento
Una barra de acoplamiento es una barra virtual muy rígida con extremos rígidos o articulados. Hay cuatro opciones para acoplar los grados de libertad de los nodos inicial y final como 'Fijo' o a través de una 'Articulación'. Con acoplamientos se pueden modelar situaciones especiales para la transferencia de fuerza y momento. Las fuerzas normales y cortantes, así como los momentos de torsión y flexión, se transmiten directamente de nodo a nodo.
Muelle
Una barra de muelle proporciona la posibilidad de representar propiedades de muelle lineales o no lineales con rangos de acción definibles. Para una barra de muelle solo necesitas establecer la longitud de la barra Lz en la pestaña 'Sección transversal', sin ninguna sección. La rigidez de la barra se deriva de los parámetros del muelle que defines en el diálogo 'Nuevo muelle de barra' (ver capítulo Muelles de barra).
Amortiguador
Un amortiguador es, en principio, una barra de muelle con la propiedad adicional de 'Coeficiente de amortiguación'. Este tipo de barra amplía las posibilidades para los análisis dinámicos utilizando el Método de historial de tiempo.
Como en una barra de muelle, solo necesitas establecer la longitud de la barra Lz en la pestaña 'Sección transversal', sin ninguna sección. La rigidez de la barra se deriva de los parámetros del muelle que defines en el diálogo 'Nuevo muelle de barra' (ver capítulo Muelles de barra). Las propiedades de amortiguación se pueden controlar mediante el coeficiente de amortiguación X.
Opciones
En esta sección puedes establecer propiedades adicionales de la barra a través de las casillas de verificación.
Nodos en barra
Con uno o más nodos en la barra, puedes dividir la barra en segmentos sin dividirla (ver capítulo Nodos).
Articulaciones
Puedes colocar articulaciones en una barra para controlar la transferencia de esfuerzos internos en los nodos finales (ver capítulo Articulaciones de barra). Para ciertos tipos de barra, la entrada está bloqueada ya que ya existen articulaciones internas. Puedes asignar articulaciones separadamente al 'Inicio de barra i' y al 'Final de barra j'.
Excentricidades
Las excentricidades ofrecen la posibilidad de conectar la barra excéntricamente en los nodos finales (ver capítulo Excentricidades de barra). Puedes asignar excentricidades separadamente al 'Inicio de barra i' y al 'Final de barra j'.
Soportes
Puedes asignar un soporte a la barra que actúa a lo largo de toda su longitud. Los grados de libertad y la rigidez de los muelles se deben definir en las condiciones de soporte (ver capítulo Soportes de barra).
Refuerzos transversales
Los refuerzos transversales en la barra afectan la rigidez a la flexión de la barra. Afectan el cálculo con torsión de alabeo teniendo en cuenta siete grados de libertad (ver capítulo Refuerzos transversales de barra).
Aberturas de barra
Las aberturas de barra afectan a los valores de la sección transversal y el gradiente de esfuerzos internos. Son relevantes para el tipo de barra 'Modelo de superficies'. En el capítulo Aberturas de barra se describe cómo definir el tipo y la ubicación de las aberturas.
No linealidad
Puedes asignar una no linealidad a la barra. Las propiedades no lineales deben definirse como no linealidades de barra (ver capítulo No linealidades de barra).
Puntos intermedios de resultados
Los puntos intermedios de resultados te permiten controlar la salida de tabla de los resultados a lo largo de la barra. Los puntos de división se deben definir en el diálogo 'Nuevo punto intermedio de resultados de barra' (ver capítulo Puntos intermedios de resultados de barra).
Modificaciones finales
Las modificaciones finales te permiten ajustar gráficamente la geometría de la barra en sus extremos. Esto permite preparar proyecciones, acortamientos o biselados para la representación renderizada.
'Extensión': Puedes definir una 'Extensión' para el inicio y el final de la barra. Un valor negativo Δ actúa como un acortamiento.
'Inclinación': Con una inclinación, puedes biselar cada extremo de la barra. Son posibles ángulos de inclinación alrededor de los dos ejes de la barra y y z. Un ángulo positivo produce una rotación en sentido horario alrededor del eje positivo respectivo.
Activar transferencia de carga
La casilla de verificación permite distribuir la carga de la barra, independientemente de su rigidez, utilizando una transferencia de carga. Esto hace que la barra actúe en el modelo por su rigidez. La distribución de la carga a los objetos vecinos, sin embargo, se controla mediante los parámetros que puedes establecer en la pestaña Transferencia de carga.
Desactivar para el cálculo
Si marcas esta casilla de verificación, la barra y su carga no se considerará en el cálculo. Así puedes investigar cómo cambia el comportamiento estructural del modelo si ciertas barras no actúan. No es necesario eliminar las barras; las cargas también permanecen.