Módulo adicional RF-CONCRETE NL para RFEM

Seminario web: Cálculo de una losa de hormigón con ACI 318-14 en RFEM (inglés)

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Cálculo no lineal mecánico y geométrico de estructuras de barras y placas compuestas de hormigón armado

El módulo adicional RF-CONCRETE NL es una ampliación del grupo de módulos de RF-CONCRETE y está organizado, al igual que el módulo principal, en dos partes:

  • RF-CONCRETE NL permite en RF-CONCRETE Surfaces un cálculo realista de deformaciones, tensiones y anchos de fisura de barras, placas, muros, estructuras planas y cáscaras compuestas de hormigón armado (concreto reforzado) considerando el comportamiento no lineal del material mixto al determinar los esfuerzos internos y deformaciones. 
  • En RF-CONCRETE Members permite un análisis no lineal de estructuras de barras 2D y 3D en los estados límite últimos y de servicio. Es posible realizar por ejemplo un cálculo no lineal de elementos a compresión propensos a riesgos de inestabilidad, o a calcular las deformaciones de construcciones de estructuras compuestas de vigas de hormigón de una manera cercana a la realidad.

El cálculo no lineal es posible según las siguientes normas: 

  •  EN 1992-1-1:2004 + A1:2014 (se requiere EC2 for RFEM)
  •  DIN 1045-1:2008-08 (se requiere DIN 1045-1 for RFEM)
  •  ACI 318 (se requiere ACI 318 for RFEM, disponible sólo para el cálculo de los estados límite de servicio)
  •  CSA A23.3 (se requiere CSA A23.3 for RFEM, disponible sólo para el cálculo de los estados límite de servicio)
  •  SIA 262 (se requiere SIA 262 for RFEM)
  •  GB 50010-2010: Code for Design of Concrete Structures, 1. Edición, julio de 2011
    (se requiere GB 50010 for RFEM)

Mediante RF-CONCRETE NL es posible realizar rápida y sencillamente un cálculo para limitar las deformaciones de barras y superficies de hormigón armado en el estado fisurado (estado II).

  1. Configuración para el cálculo no lineal

    Funciones

    • Cálculo no lineal iterativo de deformaciones para estructuras de losas compuestas de hormigón armado por medio de la determinación de la rigidez del elemento correspondiente considerando las cargas definidas.
    • Cálculos de deformaciones de superficies de hormigón armado fisurado (estado II)
    • Análisis no lineal general de estabilidad de barras a compresión compuestas de hormigón armado, por ejemplo según EN 1992-1-1, Cl. 5.8.6
    • Refuerzo por tracción del hormigón entre fisuras
    • Numerosos Anejos Nacionales disponibles para el cálculo según el Eurocódigo 2 (EN 1992-1-1:2004 + A1:2014, ver EC2 for RFEM)
    • Opción de considerar influencias a largo plazo como la fluencia o retracción
    • Cálculo no lineal de tensiones en acero de armar y hormigón
    • Cálculo no lineal de anchos de fisura
    • Flexibilidad debido a las opciones detalladas de parámetros para la base y extensión de los cálculos.
    • Resultados gráficos integrados en RFEM, por ejemplo deformación o flecha de una losa plana
    • Resultados claramente ordenados mostrados en tablas con opción de representarlos gráficamente en el modelo
    • Integración completa de resultados en el informe de RFEM
  2. Definición de la deformación máxima

    Entrada de datos

    RF-CONCRETE Surfaces:

    El cálculo no lineal se activa seleccionando el método de análisis para los cálculos en el estado límite de servicio. Los diferentes análisis para realizar así como los diagramas tensión-deformación para hormigón y acero de armar se pueden seleccionar de manera individual. Asimismo, el proceso de iteración puede ser influenciado por los parámetros de control para la precisión de convergencia, el número máximo de iteraciones, la ordenación de capas en relación al canto de la sección o el factor de amortiguamiento.

    Los valores límite en el estado límite de servicio que no se pueden sobrepasar, se pueden definir para cada superficie por separado, pero también es posible definirlos para un grupo de superficies entero. Como valores límite admitidos se puede definir la deformación máxima, las tensiones máximas y los espesores de fisura máximos. Al definir la deformación máxima, se tiene que decidir de forma adicional para el cálculo si se quiere utilizar el sistema no deformado o deformado.

    RF-CONCRETE Members:

    El cálculo no lineal se puede activar para el análisis de la capacidad de carga, así como también para el servicio. Además, es posible controlar de manera individual cómo se aplica la resistencia a tracción del hormigón o la rigidez a tracción del hormigón entre las fisuras. El proceso de iteración se puede modificar controlando los parámetros disponibles para la precisión de la convergencia, el número de iteraciones máxima y el factor de amortiguamiento.

  3. Cálculo iterativo no lineal de los esfuerzos internos

    Cálculo

    RF-CONCRETE Surfaces:

    El análisis no lineal de deformaciones se realiza mediante un proceso iterativo por el cual se consideran las rigideces en las secciones fisuradas y no fisuradas. Con respecto al modelado de hormigón armado no lineal, se tienen que definir las propiedades de material que varían a lo largo del espesor de la superficie. Por tanto, para determinar el canto de la sección, se divide el elemento finito en cierto número de capas de acero y hormigón.

    Las resistencias medias del acero usadas en el cálculo están basadas en el "Probabilistic Model Code" publicado por el comité técnico JCSS. Queda a elección del calculista decidir si se aplica una resistencia de acero que se incrementa hasta que se alcance la resistencia última de tracción (incrementando el gráfico en la zona plástica). Con respecto a las propiedades del material del hormigón, se puede controlar el diagrama tensión-deformación en la resistencia de compresión y de tracción. Al determinar la resistencia de compresión del hormigón, se puede seleccionar entre un diagrama de tensión-deformación parabólico y parabólico rectangular. En el lado de tracción del hormigón, se puede desactivar la resistencia a tracción, así como aplicar un diagrama lineal-elástico, diagrama según el modelo CEB-FIB código 90:1993, y una resistencia a tracción residual para considerar el refuerzo de tracción entre fisuras.

    Además, se puede seleccionar los valores de resultados que se quieran recibir cuando se haya completado el análisis no lineal en el estado límite de servicio:

    • Deformaciones (global, local en relación al sistema no deformado/ deformado)
    • Anchos de fisura, cantos y separaciones a la parte superior e inferior, en las direcciones principales I y II respectivamente
    • Tensiones de hormigón (tensión y deformación en la dirección principal I y II) y de armadura (deformación, superficie, sección, recubrimiento y dirección en cada dirección de armadura)
    RF-CONCRETE Members:

    El análisis no lineal de deformaciones se realiza mediante un proceso iterativo por el cual se consideran las rigideces en las secciones fisuradas y no fisuradas. Las propiedades de material para el hormigón y acero de armar utilizados en el cálculo no lineal se pueden seleccionar dependiendo del estado límite. La contribución de la resistencia a tracción del hormigón entre las fisuras (tensión-rigidez) se puede aplicar mediante un diagrama de tensión-deformación modificado del acero de armar, o bien utilizando una resistencia a tracción residual del hormigón.

  4. Tabla de salida de resultados

    Resultados

    Después del análisis, RF-CONCRETE NL lista los resultados del análisis no lineal en tablas de resultados claramente ordenadas. Asimismo, el módulo muestra todos los valores intermedios. La representación gráfica de los coeficientes de cálculo, deformaciones, tensiones de hormigón y acero de armar, anchos de fisura, cantos de fisura y separación de fisura en RFEM permite identificar secciones críticas o fisuradas de manera rápida.

    Los mensajes de error o comentarios con respecto al cálculo ayudan a encontrar los problemas de cálculo que puedan surgir. Como los resultados de cálculo se muestran por superficie o por puntos incluyendo todos los resultados intermedios, se pueden redibujar todos los detalles del cálculo.

    Mediante la exportación de tablas de entrada y salida de datos a MS Excel, los datos del módulo están disponibles para su posterior uso en otros programas. Debido a la integración completa de la salida de datos en el informe de RFEM, se garantiza una documentación de análisis estructural preparada para la comprobación de los ingenieros de pruebas.

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