Concepto estructural y estabilidad
Al iniciar un proyecto de construcción, debe considerar cómo debería funcionar una estructura. Surgen problemas tales 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 organizarlos de una manera óptima. El trabajo en el plano, la vista y la sección del piso 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. La comprensión de la función de la estructura es, por lo tanto, la base para una planificación eficiente de toda la estructura. La detección de déficits de estabilidad es adicionalmente relevante por razones de seguridad.
En un modelo 2D plano y simplificado, los problemas de estabilidad como el pandeo desde el plano o el vuelco simple se excluyen por definición. Estos problemas no ocurren durante el cálculo y, por lo tanto, se pueden pasar por alto. En el caso de cálculos tridimensionales, el ingeniero estructural se ve obligado a considerar los mecanismos de fallo espacial. Por lo tanto, los errores en el diseño estructural se revelan inevitablemente durante el cálculo en la mayoría de los casos.
En un modelo 3D, por lo tanto, puede evaluar mejor un fallo de estabilidad global en todo el modelo.
El modelado de información de construcción proporciona modelos 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 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 una planificación del diseño totalmente paramétrica, donde el análisis estructural está completamente acoplado con el software arquitectónico. 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 seguros. Sin embargo, esto conduce a resultados poco económicos.
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 3D.
El análisis dinámico de modelos 2D a menudo es insuficiente
Al realizar cálculos sísmicos u otros análisis dinámicos, se producen formas de modos espaciales que ha 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 importante. Por lo tanto, solo puede evitar el uso de modelos 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 lo que es posible en el análisis y diseño estructural, y lo que tiene que cambiar. En el análisis estructural tradicional, esto puede significar que se deben reconsiderar todos los supuestos 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 diseños. 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, debe asignar definiciones de apoyo a los puntos de conexión del modelo parcial. Dado que la rigidez en estos puntos de conexión no se conoce en la mayoría de los casos o solo se puede determinar con dificultad, se utilizan apoyos articulados o rígidos para la simplificación. Estas suposiciones son solo parcialmente correctas e inevitablemente conducen a resultados diferentes en comparación con los modelos que obtienen la rigidez en estos puntos de conexión del modelo general.
El análisis estructural detallado solo es útil como modelo en 3D
El uso de modelos de coraza 3D, por ejemplo en el diseño de conexiones de acero, es lo último en tecnología. Sin una solución 3D, tales análisis no serían posibles. En estos casos de aplicación, el uso de modelos 3D no se cuestiona en absoluto, pero en realidad es necesario. Por lo tanto, es incomprensible por qué no se deben usar los cálculos en 3D para el cálculo de edificios completos.
Efectos secundarios del mundo en 3D
En muchos casos, un modelo de cálculo 3D ilustra el resultado mucho más claramente que varios modelos parciales más pequeños. Puede comprender mejor el comportamiento estructural, por ejemplo, con representaciones visualizadas de deformaciones, tensiones y fuerzas.
Estos modelos también proporcionan una impresión profesional a las partes involucradas y aseguran la buena reputación del ingeniero estructural. También puede usar estos modelos para determinaciones de masas 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 3D en el análisis y diseño estructural. Sin embargo, 2D y 3D no compiten entre sí, sino que se complementan. Por supuesto, también hay casos simples donde un modelo 3D no tiene ventajas y determina los resultados correctos. En ambos casos, es el ingeniero quien decide qué modelado elegir.
Base de datos de conocimientos
.png?mw=350&hash=b2324c4db119938012b5490afaa56e9aa826cdcc)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
