Determinación de la carga de punzonamiento en esquinas y extremos de muros
A diferencia de los pilares individuales (o apoyos en nudos), la carga de punzonamiento para los extremos y las esquinas de muros no se puede derivar directamente del esfuerzo axil del pilar (o esfuerzo de apoyo). En RF-PUNCH Pro, el esfuerzo cortante vmax,b se analiza en la losa conectada y la carga de punzonamiento se determina a partir del esfuerzo cortante en el perímetro crítico.
Este artículo técnico ya ha tratado este tema y ha descrito las opciones disponibles en la ventana "1.5 Nudos de punzonamiento" y el procedimiento general para determinar la carga.
Esfuerzos internos en superficies en RFEM
Básicamente, se debe notar primero que la carga de punzonamiento VEd no se determina a partir de un esfuerzo de un apoyo en línea o un esfuerzo normal o de membrana de un muro, sino que los esfuerzos cortantes se evalúan en la placa analizada para el punzonamiento.
Para esto, se utiliza el esfuerzo interno vmax,b de RFEM, que está disponible en los resultados de los casos de carga, las combinaciones de carga o las combinaciones de resultados. Cómo definir vmax,b se describe en [1] Sección 8.16. Por lo tanto, resulta lo siguiente:
Alternativamente, este capítulo se puede encontrar en el Manual en línea de RFEM 5.
Influencia de las singularidades
Si hay una posición de singularidad o un valor de pico en la distribución del esfuerzo cortanto en un punto de punzonamiento a verificar, esto también tiene una influencia en la carga de punzonamiento determinada VEd en el perímetro crítico.
En el siguiente ejemplo, se analizará el punzonamiento en una losa de forjado (piso) en el extremo de un muro. RF-PUNCH Pro utiliza el esfuerzo interno principal vmax,b en la losa del forjado. Vea la figura 02 a continuación.
El problema aquí es que la malla de elementos finitos se generó demasiado gruesa y el perímetro crítico atraviesa los valores máximos del esfuerzo cortante vmax,b.
El módulo detecta la malla de EF insuficiente y muestra la advertencia N ° 56 correspondiente.
Un refinamiento opcional de la malla de EF refina la malla que es demasiado gruesa en el área del punto de punzonado, lo que da como resultado el mensaje No. 56. Sin embargo, el refinamiento de la malla de elementos finitos puede conducir a un aumento del valor máximo del esfuerzo cortante en el perímetro crítico, de modo que el valor determinado de la carga de punzonamiento VEd también se ve afectado negativamente y, por lo tanto, aumenta.
Si el valor máximo del esfuerzo cortante en el perímetro crítico está afectado negativamente por la aplicación de un refinamiento de malla de elementos finitos, a menudo es aconsejable verificar el modelo introducido con respecto al modelado. En [2], se estudian varias "fuentes de error", las cuales influyen significativamente en la distribución de los esfuerzos internos en la superficie y, por lo tanto, en la carga de punzonamiento VEd determinada en RF-PUNCH Pro.
Optimización del modelo con respecto a la geometría
En este ejemplo, la distribución de los esfuerzos cortantes en la losa y finalmente en el perímetro crítico se puede lograr mediante una representación "más realista" de la losa de forjado. El primer diseño del modelo establece las líneas de contorno de la losa de forjado en los ejes del sistema de los muros de elevación. El segundo diseño no establece el borde de la losa de forjado en los ejes del sistema de los muros, sino que lo muestra de acuerdo con el borde "real" de la losa de forjado. De esta manera, puede influir significativamente en la distribución de los esfuerzos cortantes en el perímetro crítico.
La figura 05 a continuación muestra claramente la comparación entre los dos diseños mencionados.
En comparación con la primera opción, esto también tiene la ventaja de que la distancia más realista al borde exterior de la losa de forjado también se detecta automáticamente en RF-PUNCH Pro y, por lo tanto, la longitud del perímetro crítico se aplica más favorablemente.
Optimización del modelo con respecto al apoyo
Otra opción para influir favorablemente en la distribución de los esfuerzos cortantes en la losa de forjado considerada es la consideración diferenciada del apoyo elástico en superficie aplicado.
En RFEM, generalmente se aplica un muelle constante como un apoyo elástico sobre toda la losa del forjado. Además del muelle constante, RFEM ofrece otras opciones para representar el apoyo elástico en la superficie de manera más favorable.
Una posibilidad es, por ejemplo, la aplicación de muelles en los bordes o en las esquinas, los cuales pueden influir favorablemente en la distribución de los esfuerzos cortantes en la losa del forjado. Este tema está cubierto en este artículo técnico que explica los antecedentes teóricos sobre el análisis del módulo de rigidez estática de la cimentación (modificado).
El gráfico siguiente muestra la comparación de los esfuerzos cortantes en el perímetro sin (en la figura de arriba) y con (en la figura de abajo) muelles en bordes aplicados en el modelo con el borde extendido.
Como una opción para el modelo con muelles en los bordes, puede utilizar el módulo adicional RF-SOILIN para obtener un enfoque más realista de la cimentación de la superficie, la cual también puede tener un efecto positivo en la distribución de los esfuerzos cortantes en el perímetro crítico.
Ajustes en RF-PUNCH Pro
De forma predeterminada, la carga de punzonamiento en RF-PUNCH Pro se determina en la "Distribución del esfuerzo cortante sin suavizar a lo largo del perímetro de control". Con las optimizaciones mencionadas anteriormente, esta opción siempre debería ser posible en la ventana 1.5 del módulo adicional. Sin embargo, si aún se determina un valor máximo del esfuerzo cortante en el perímetro crítico a pesar de las optimizaciones mencionadas, también está disponible para el usuario la opción "Distribución del esfuerzo cortante suavizada a lo largo del perímetro de control".
Al aplicar el esfuerzo cortante medio en el perímetro crítico, también es necesario considerar la influencia del factor de aumento de carga β, el cual se puede determinar, por ejemplo, mediante el modelo de sector. Otro artículo técnico trata este tema.
Resumen
Siempre debe verificar el tamaño de la carga de punzonamiento actuante en el caso de grandes razones de cálculo para el cálculo del punzonamiento en los extremos o esquinas de muros.
En este contexto, siempre es necesario prestar atención a la distribución de los esfuerzos cortantes en el perímetro crítico y verificar si los ajustes u optimizaciones en el modelo pueden dar como resultado una distribución más favorable del esfuerzo cortante vmax,b en la losa.
Sin embargo, las optimizaciones mencionadas con respecto al modelado y el apoyo no pueden representar una instrucción válida en general, sino que siempre deben evaluarse individualmente según la situación e implementarse de una forma modificada que se ajuste al modelo respectivo.
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