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2019-05-29

Diferencias entre los análisis analíticos y no lineales de deformación del hormigón armado

Existen diferentes métodos para calcular la deformación en el estado fisurado. RFEM proporciona un método analítico según UNE EN 1992-1-1 7.4.3 y un análisis físico-no lineal. Ambos métodos tienen características diferentes y pueden ser más o menos adecuados según las circunstancias. Este artículo ofrece una vista general de los dos métodos de cálculo.

Método de cálculo analítico

RF-CONCRETE Deflect proporciona el método de cálculo analítico según UNE EN1992-1-1 [1] 7.4.3. Esto significa que la fisuración o contribución del hormigón en la zona de tracción se determina por medio del coeficiente de distribución ζ. El sistema estructural puede estar entre el estado I (sin fisurar, ζ = 0) y el estado II (fisurado, ζ = 1). En RF-CONCRETE Deflect, la rigidez media se determina finalmente con ζ. En base a estos valores, se vuelve a calcular la deformación. Sin embargo, debido al cambio de rigidez, no se realiza ningún cálculo nuevo de la distribución de esfuerzos internos. Por lo tanto, el método no es iterativo. Puede encontrar más información detallada sobre RF-CONCRETE Deflect en el Capítulo 2.7 del manual de RF-CONCRETE Surfaces [2].

Método de cálculo físico-no lineal

RF-CONCRETE NL proporciona un método de cálculo físico-no lineal. El cálculo se lleva a cabo iterativamente. Esto significa que la rigidez se determina basándose en la carga, que a su vez determina la distribución de esfuerzos internos. Este cálculo se ejecuta como un proceso iterativo. Las iteraciones se ejecutan hasta que se alcanza un criterio de convergencia. Este es el caso si el cambio de rigidez o el cambio de deformación en relación con el paso de iteración previo está por debajo del criterio de convergencia.

Internamente, cuando se usa el método de cálculo no lineal se representa el EF en capas, donde se asignan los materiales diferentes a las capas individuales (armadura y hormigón) y las capas de hormigón individuales pueden tener diferentes rigideces durante el cálculo (fisuramiento del hormigón).

Puede encontrar información detallada sobre este tema en el manual RF-CONCRETE Surfaces [2] en el capítulo 2.8.

Comparación de las características de ambos métodos

Método de cálculo analítico | RF-CONCRETE Deflect:

  • Un método de cálculo muy rápido, también adecuado para grandes estructuras.
  • Basado en el planteamiento teórico desde UNE EN 1992-1-1 [1] 7.4.3, sólo se debería de usar para componentes estructurales que están sujetos a flexión (placas).
  • La fluencia se aplica a la sección completa como una reducción del módulo elástico para el hormigón.
  • Debido a la retracción, se determina una deformación adicional, que se añade a las deformaciones.

Método de cálculo físico-no lineal | RF-CONCRETE NL:

  • Un método muy preciso y polivalente, que no se limita únicamente a los componentes estructurales sometidos principalmente a flexión (por ejemplo, también se puede utilizar para vigas de gran altura).
  • La fluencia se aplica a la sección completa en la zona de compresión como una reducción del módulo elástico del hormigón.
  • La retracción se considera internamente en el lado de la carga como deformación, pero en este contexto también es posible un fallo debido a la deformación por retracción.
  • Este cálculo es mucho más complejo que el método analítico y, por lo tanto, es considerablemente más intensivo desde el punto de vista informático.

Áreas de aplicación de estos métodos

Cuatro criterios son esenciales para decidir qué método se debe usar para una situación particular.

  1. Situación de carga

    Para estructuras donde los componentes estructurales individuales con una situación de carga diferente actúan juntos, se debe usar el método no lineal porque no se limita a los componentes estructurales que están sujetos a flexión. Un ejemplo es un piso en voladizo.

    Debido a la situación de carga, una estructura que tiene tensiones de muro principalmente también se debe analizar con el método físico no lineal de RF-CONCRETE NL. Un ejemplo de esto es una viga profunda.

  2. Tamaño de la estructura

    Para estructuras grandes, recomendamos intentar evitar el método físico no lineal, ya que requiere una gran cantidad de tiempo de cálculo.

  3. Precisión requerida

    Si se debe llevar a cabo el cálculo de la deformación según la norma UNE EN 1992-1-1 [1] 7.4.1 (4) para la apariencia visual, el método analítico más simple puede ser suficiente y no se debe elegir ningún método innecesariamente preciso para el cálculo.

    Si se debe realizar el cálculo de la deformación según UNE EN 1992-1-1 [1] 7.4.1 (5) para evitar daños en componentes estructurales adyacentes o si se deben dimensionar espaciadores, vale la pena examinar más detenidamente el propósito del cálculo. En determinadas circunstancias, puede ser importante no sólo que el valor de deformación determinado sea menor que el valor límite requerido, sino que también se determine la deformación con la mayor precisión posible.

  4. Consideración de efectos especiales

    La contracción es particularmente importante aquí. Si bien la curvatura adicional debida a la retracción se determina cuando se usa el método analítico en RF-CONCRETE Deflect, la retracción se puede considerar con mayor precisión cuando se usa el método físico no lineal. En RF-CONCRETE NL, la retracción se tiene en cuenta internamente en el lado de la carga como alargamiento y puede conducir a una curvatura adicional así como a efectos adicionales debido a la coacción en la estructura. Como resultado de los efectos de la coacción, la contracción puede a su vez provocar el fisuramiento del hormigón. En este contexto, es importante visualizar los apoyos con la mayor precisión posible, en especial los apoyos horizontales.

    Además, al utilizar el cálculo físico-no lineal, es posible determinar un valor adicional para la dirección del ancho de fisura. Al colocar el elemento en capas, se puede determinar y mostrar la profundidad de la fisura.


Autor

El Sr. Langhammer es responsable del desarrollo en el área de estructuras de hormigón armado y proporciona soporte técnico a nuestros clientes.

Enlaces
Referencias
  1. Software de Dlubal (2017). Manual de RF-CONCRETE Surfaces. Tiefenbach: Dlubal Software, Mai 2018.
  2. EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2004