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2021-01-08

Verwendung von Stabtypen und Gelenken am Beispiel eines Fachwerks

Tipos de barras y articulaciones

Al modelar estructuras de barras simples, se suelen utilizar los siguientes tipos de barras.

  • Barra de la viga: una barra rígida que transfiere los esfuerzos y momentos internos
  • Cercha: una viga con liberación de momento en ambos extremos
  • Barra de tracción: una barra con rigidez EI que falla en el caso de una fuerza de compresión
  • Barra de compresión: una barra con rigidez EI que falla en el caso de una fuerza de tracción
  • Barra de pandeo: una barra con rigidez EI que falla si se excede la carga de pandeo

En el manual en línea de RFEM se describen otros tipos de barras.

Además, se pueden establecer propiedades no lineales para barras y articulaciones. Esto le permite especificar criterios de fallo especiales o relaciones no lineales entre esfuerzos y deformaciones. Este artículo técnico presenta algunas opciones para el modelado utilizando tipos de barras y articulaciones describiendo un ejemplo simple.

Estructura de una cubierta

El sistema de cubierta de un granero, cuya estructura de soporte similar a una cercha se construyó de una manera estructuralmente incorrecta, es el tema de nuestro análisis: Se "olvidó" una diagonal para la cercha de forma que se produjeron deformaciones visibles incluso bajo la carga de peso propio. Dieser für die Tragfähigkeit unabdingbare Stab wurde nachträglich ergänzt. Por lo tanto, se pudieron evitar los daños.

El modelo de RFEM representa una sección de la estructura de la cubierta. Se supone que las correas de la base son apoyos fijos; la cumbrera y las correas centrales se consideran apoyos laterales con un pequeño muelle de giro. Simplificando la aplicación de la carga, la carga se aplica por las vigas del techo con las áreas de aplicación correspondientes. "Peso propio y estructura" y "Nieve" se analizan como casos de carga ejemplares.

Modelo de celosía con articulaciones de tijera

El sistema estructural se modela utilizando barras de vigas, las cuales obtienen las articulaciones correspondientes en las posiciones con liberaciones de momento. Un modelo de barra de celosía pura no sería correcto, porque algunas barras pasan por los puntos de intersección y, por lo tanto, transfieren momentos. El tipo de barra "Cercha (sólo N)" se usa sólo para las dos rodilleras. Las diagonales que faltan se pueden representar en el modelo mediante el tipo de barra "Dummy". No se tienen en cuenta en el cálculo.

Las articulaciones generalmente están relacionadas con los ejes locales xyz de la barra. Para estructuras de vigas espaciales, esto le permite controlar la transferencia de esfuerzos y momentos a las barras que están conectadas a un nudo. En el modelo, las liberaciones de momento locales se utilizan para los extremos de aquellas barras que no transfieren momentos debido a las conexiones simples de madera, por ejemplo, los postes en los extremos superior e inferior. Sin embargo, para barras continuas como las vigas y los postes mencionados anteriormente, se utilizan articulaciones de tijera. Proporcionan los efectos de vigas continuas para los momentos en los respectivos pares de barras transversales. Las articulaciones de tijera siempre están relacionadas con el sistema de ejes global XZY.

El uso de articulaciones de tijera también se describe en las preguntas frecuentes 000177 y 001438.

Ciertos tipos de barras, como las barras de celosía o las barras comprimidas, están provistas de articulaciones por definición, de forma que no es necesario definirlas adicionalmente; los campos de entrada correspondientes están bloqueados.

Después de calcular el modelo, se pueden ver deformaciones bastante grandes para CC 1 (cargas permanentes).

El cálculo de la combinación de cálculo de CO2 finaliza con un mensaje de inestabilidad.

Fachwerkmodell mit nichtlinear wirkendem Gelenk

Además, se analiza el siguiente escenario para este ejemplo. Si la conexión del poste central con el cordón inferior se diseñó como una conexión de espiga pura, la conexión se aflojaría debido a la fuerza de tracción en el poste. Este efecto se puede considerar en el modelo por una liberación de la fuerza axil que actúa de forma no lineal, lo que permite que la conexión sea efectiva solo para fuerzas de compresión.

El CC 1 se calcula en varias iteraciones. Debido a las fuerzas de tracción en el poste central, se libera la unión en el cordón inferior de forma que el sistema se desacopla allí.

El modelado alternativo se puede realizar en forma de liberación de nudo (ver el manual en línea ).

Modell des sanierten Fachwerks

Ambos maniquíes se reemplazan por barras dobladas en la estructura renovada. Actúan como barras de celosía, pero fallan por esfuerzos de compresión más allá de la carga de pandeo. El cálculo de la combinación de cálculo CO 2 según el análisis de segundo orden ahora se ejecuta sin interrupción.

La deformación de la viga de celosía muestra el efecto del arriostramiento. Die Durchbiegungen der Sparren sind durch die Modellierung der Lasteinleitung bedingt, die für diesen Tragwerksausschnitt gewählt wurde. No son objeto de este análisis.

Resumen

Usando el ejemplo de una viga de celosía simple, mostramos cómo se pueden usar los tipos de barras y las articulaciones para representar la distribución de esfuerzos internos y momentos en el modelo. Las articulaciones de tijera juegan un papel importante aquí, facilitando el modelado de cruces de vigas en estructuras de madera. Las propiedades no lineales también se pueden asignar a barras y articulaciones. Con barras ficticias es posible analizar variantes del modelo de una manera que ahorra tiempo.


Autor

El Sr. Vogl crea y mantiene la documentación técnica.

Enlaces
Referencias
  1. Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten - Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau; DIN EN 1995-1-1:2010-12
  2. Handbuch RFEM, Dlubal Software. Tiefenbach, März 2020.
  3. Handbuch RSTAB. Tiefenbach: Dlubal Software, März 2016.