Concepto estructural y estabilidad
Al iniciar un proyecto de construcción, debe considerar cómo debería funcionar una estructura. Surgen problemas como las distancias máximas posibles de pilares y vigas, las posiciones de los arriostramientos de la cubierta y los muros, y la ejecución de las cimentaciones. Tiene que crear la estructura de soporte del edificio.
Incluso para edificios que parecen tener una estructura simple, pueden surgir preguntas sobre si necesita elementos de refuerzo o cómo puede disponerlos de una manera óptima. El trabajo en el plano de planta, vista y sección realmente no simplifica la comprensión de la transferencia de carga y las rutas de carga. Finalmente, un modelo en 3D le ayuda a tener una mejor idea de dónde están los esfuerzos y dónde se transfieren a las cimentaciones. Por lo tanto, comprender la función de la estructura es la base para una planificación eficiente de toda la estructura. La detección de los déficits de estabilidad es adicionalmente relevante por razones de seguridad.
En un modelo 2D plano simplificado, los problemas de estabilidad como el pandeo del plano o el vuelco simple se excluyen por definición. Tales problemas no ocurren durante el cálculo y, por lo tanto, se pueden pasar por alto. En el caso de los cálculos tridimensionales, el ingeniero estructural se ve obligado a considerar los mecanismos de falla espacial. Por lo tanto, los errores en el diseño estructural se revelan inevitablemente durante el cálculo en la mayoría de los casos.
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En un modelo en 3D, puede, por lo tanto, evaluar mejor un fallo de estabilidad global en todo el modelo.
El modelado de información de construcción proporciona modelos en 3D
El uso de métodos de planificación modernos como el modelado de información de construcción se basa en modelos en 3D. Estos también forman la base del análisis y diseño estructural y pueden proporcionar modelos de entrada bien idealizados para el cálculo. Por lo tanto, el modelo en 3D para el análisis y diseño estructural ya está incluido en el caso ideal y puede ahorrar tiempo.
Para muchos casos de un diseño preliminar o una evaluación estructural simple para encontrar la estructura correcta, este puede ser un método muy rápido y útil. Otra tendencia es hacia la planificación del diseño completamente paramétrica, donde el análisis estructural está completamente acoplado con el software de arquitectura. Al modificar específicamente los parámetros, puede comprobar y calcular automáticamente muchas opciones.
2D es insuficiente para todas las estructuras y tipos de edificios
Si el edificio no se puede dividir fácilmente en subestructuras donde la transferencia de carga es clara, a menudo no hay otra forma que usar un modelo en 3D. No todos los edificios siguen una rejilla regular. Esto hace que la transferencia de carga sea complicada y difícil de controlar. Dado que hay incertidumbres, trabajamos con supuestos de carga máxima para estar en el lado seguro. Sin embargo, esto conduce a resultados antieconómicos.
La simulación de acciones en todo el modelo es a menudo más clara y fácil
Los programas de cálculo en 3D pueden generar cargas automáticamente para acciones como el peso propio, el viento y la nieve para formas de edificios estandarizadas. El requisito previo es que conozca las dimensiones del edificio. Si usa modelos completos, puede derivar estas dimensiones fácilmente del modelo. Puede aplicar perfiles de carga de viento y nieve a la estructura automáticamente. Al cambiar la geometría, las cargas cambian automáticamente. Las simulaciones en un túnel de viento digital solo son posibles con modelos en 3D.
El análisis dinámico de los modelos en 2D a menudo es insuficiente
Al realizar cálculos sísmicos u otros análisis dinámicos, se producen deformadas del modo espacial que se han tenido en cuenta.
De la misma manera, debe superponer las excitaciones sísmicas en las direcciones x e y en consecuencia. Las cargas de torsión accidentales juegan un papel. Por lo tanto, solo puede evitar el uso de modelos en 3D en los casos más simples.
Flexibilidad para cambios
El proceso de planificación está marcado por cambios. Para el proceso de construcción, es importante que siempre sepa qué es posible en el análisis y diseño estructural, y qué tiene que cambiar. En el análisis estructural tradicional, esto puede significar que se deben reconsiderar todas las hipótesis de carga.
En el caso de un modelo estructural en 3D completo, las fuerzas cambiantes se incluyen automáticamente en el sistema y se transfieren de un componente a otro. Al realizar un nuevo cálculo, se actualizan todos los cálculos. El esfuerzo de entrada inicialmente posiblemente más alto generalmente se compensa.
Condiciones de apoyo problemáticas al crear modelos parciales
Al extraer modelos parciales del modelo general, tiene que asignar definiciones de apoyo a los puntos de conexión del modelo parcial. Dado que las rigideces en estos puntos de conexión no se conocen en la mayoría de los casos o solo se pueden determinar con dificultad, se utilizan apoyos articulados o rígidos para simplificar. Estas suposiciones son solo parcialmente correctas e inevitablemente conducen a resultados diferentes en comparación con los modelos que obtienen las rigideces en estos puntos de conexión del modelo general.
El análisis estructural detallado solo es útil como modelo en 3D
El uso de modelos de láminas en 3D, por ejemplo en el diseño de conexiones de acero, es lo último en tecnología. Sin una solución en 3D, tales análisis no serían posibles. En estos casos de aplicación, el uso de modelos en 3D no se cuestiona en absoluto, sino que en realidad es necesario. Por lo tanto, es incomprensible por qué no se deben utilizar los cálculos en 3D para el cálculo de edificios completos.
Efectos secundarios del mundo en 3D
En muchos casos, un modelo de cálculo en 3D ilustra el resultado mucho más claramente que una serie de modelos parciales más pequeños. Puede comprender mejor el comportamiento estructural, por ejemplo, con representaciones visualizadas de deformaciones, tensiones y esfuerzos.
Estos modelos también proporcionan una impresión profesional en las partes involucradas y aseguran la buena reputación del ingeniero estructural. También puede usar estos modelos para determinaciones de masa iniciales y estimaciones de costes. Debido a la flexibilidad mencionada, puede optimizar la forma, la función y el peso.
Resumen
Hay muchas razones por las que recomendamos el uso de modelos en 3D en el análisis y diseño de estructuras. Sin embargo, 2D y 3D no compiten entre sí, sino que se complementan entre sí. Por supuesto, también hay casos simples en los que un modelo en 3D no tiene ventajas y determina los resultados correctos. En ambos casos, es el ingeniero quien decide qué modelado elegir.
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