Puede activar el complemento Cálculo de aluminio en la pestaña Add-ons de la ventana Datos básicos, mientras que puede definir la norma preferida en la pestaña Standard I, como se muestra en las imágenes 1 y 2.
Puede modelar estructuras de aluminio utilizando los materiales correspondientes de la biblioteca de materiales de RFEM 6. También puede definir materiales y añadirlos a la biblioteca. Sin embargo, es importante que los datos especificados en cuanto a materiales, así como en cuanto a combinaciones de cargas y de resultados, cumplan con el concepto de cálculo de la norma. Al calcular según las normas europeas, debe considerar los siguientes documentos:
- Basis for Structural Design (Eurocódigo 0), para obtener los coeficientes parciales de seguridad para las cargas y las reglas para su combinación
- Actions on Structures (Eurocódigo 1), para considerar las cargas relevantes para las estructuras y edificios a calcular
- Design of Aluminum Structures (Eurocódigo 9), para aplicar las reglas de cálculo para estructuras de aluminio
Puede crear combinaciones de cargas y de resultados en RFEM de forma automática, según la norma, o manualmente. En cualquier caso, puede aplicar las cargas utilizando el procedimiento habitual de aplicación de cargas en RFEM.
Propiedades de diseño
Una vez que haya modelado la estructura, aplicado las cargas y creado las combinaciones de cargas y de resultados, debe activar las propiedades de diseño de la barra o grupo de barras a calcular (imagen 3). Esto le permitirá definir los tipos de cálculo para el cálculo de aluminio, las configuraciones de cálculo y los apoyos de cálculo necesarios para el procedimiento de cálculo. Lo mismo se aplica a barras o grupos de barras calculados mediante representantes.
Tipos de cálculo
Los tipos de cálculo de aluminio incluyen la definición de longitudes eficaces, reducciones locales de sección (consideradas solo en el cálculo a tracción) y soldaduras transversales (imagen 4). La definición de las longitudes de pandeo es necesaria para determinar la carga crítica ante falla por estabilidad. Después de asignar una longitud de pandeo a un objeto de interés, los ajustes y longitudes eficaces se tienen en cuenta en el análisis de estabilidad. A continuación, en el cálculo puede considerar debilitamientos locales de la sección transversal (por ejemplo, agujeros para tornillos) relacionados con el objeto asignando una reducción local de la sección transversal de la barra en la ventana correspondiente. Además, es posible considerar la reducción localizada de resistencia dentro de la zona afectada por el calor (HAZ) causada por soldaduras transversales.
Configuraciones de cálculo
Puede acceder a las configuraciones de cálculo a través de la ventana Editar barra o a través de los Datos de entrada de la tabla Cálculo de aluminio. Las especificaciones dentro de una configuración de cálculo se aplican a todos los objetos a los que se asigna la configuración. Si no se asigna ninguna configuración de cálculo a un objeto a calcular, no se realizan cálculos de estado límite último ni de estado límite de servicio para este objeto.
Los Eurocódigos sugieren realizar cálculos para dos estados límite: el estado límite último y el estado límite de servicio. El primero se refiere a una situación en la que se verifica la seguridad de la estructura para evitar el colapso y la falla estructural, mientras que el segundo se refiere a ciertos requisitos para el uso normal de las estructuras. Para las estructuras de aluminio, esto incluye requisitos sobre flechas y, en determinadas circunstancias, vibraciones. Debido al bajo módulo de elasticidad del aluminio, este estado límite es, en general, la situación de proyecto crítica para las estructuras de aluminio.
Configuración de cálculo de estado límite último
Puede crear una configuración de último estado límite definiendo varios ajustes que afectan al cálculo de aluminio (imagen 5). Por ejemplo, puede definir si se realizan verificaciones de estabilidad además de las comprobaciones de la sección, así como ajustar otros ajustes relacionados con ello. A continuación, la opción Valores límite para casos especiales está disponible para permitirle despreciar en el cálculo ciertas fuerzas internas que no son importantes para la capacidad portante. Si no utiliza esta opción, es posible que se impidan cálculos específicos o que se apliquen fórmulas de interacción más desfavorables.
Dependiendo de la norma de cálculo seleccionada, hay disponibles otras opciones en la configuración del estado límite último, como activar una comprobación de la sección elástica, valores alternativos para factores de forma y exponentes en fórmulas de interacción, u otros ajustes detallados para el cálculo del pandeo local o la abolladura por cortante. Para la norma de cálculo EN 1999, puede encontrar los coeficientes relevantes según el anejo nacional seleccionado en los Parámetros estándar de la ventana, pero también puede ajustarlos con un valor definido por el usuario.
Configuración de cálculo de estado límite de servicio
Puede crear configuraciones de estado límite de servicio en cuanto a límites de flecha, que debe verificar en el cálculo (imagen 6). Estos límites se relacionan con la longitud de referencia de la barra, que se determina sobre la base de los apoyos de cálculo que defina en la pestaña Apoyos de cálculo y flecha. En otras palabras, la ventana Apoyos de cálculo y flecha mostrada en la imagen 7 sirve para definir las condiciones de contorno para el cálculo del estado límite de servicio del cálculo de aluminio.
Ajustes globales
Puede acceder a los ajustes globales para el cálculo de aluminio haciendo clic en el icono Ajustes globales del complemento indicado en la imagen 8. Estos son independientes de la norma de cálculo, pero los valores estándar pueden diferir. Al hacer clic en el botón Restablecer valores predeterminados, se restauran los ajustes predeterminados del diálogo según la norma de cálculo seleccionada.
Opciones adicionales para el cálculo de aluminio
RFEM 6 ofrece opciones adicionales que influyen en el cálculo de aluminio. Por ejemplo, puede asignar otros tipos a las barras (como excentricidades de barra o articulaciones de barra), como se muestra en la imagen 9. También puede considerar rigidizadores transversales de barra para rigidizar áreas de barras susceptibles de pandeo. Estos se utilizan, por ejemplo, para vigas altas o puntos de aplicación de grandes cargas concentradas. También puede definir coacciones al giro de barra para considerar la coacción a la torsión alrededor del eje longitudinal de una barra o grupo de barras proporcionada por componentes como chapas trapezoidales o correas. Los paneles de cortante de barra pueden utilizarse para considerar el soporte lateral proporcionado por rigidizaciones o chapas trapezoidales. Ambos son considerados por el solucionador de valores propios interno al determinar el momento crítico elástico o el factor de carga crítica para el pandeo lateral.
Cálculo
Antes de iniciar el cálculo, es importante que revise los Datos de entrada del complemento Cálculo de aluminio. Por ejemplo, los ajustes predeterminados implican la consideración de todas las situaciones de proyecto en el cálculo. Sin embargo, puede desactivar una situación de proyecto para el cálculo de aluminio desmarcando la casilla de verificación "Para calcular"; de este modo, no se realizarán verificaciones para esta situación de proyecto.
Esta selección está sincronizada con la selección del complemento Cálculo de aluminio en los ajustes de la situación de proyecto, como se muestra en la imagen 10. Es importante destacar que no puede calcular casos de carga, combinaciones de cargas o combinaciones de resultados individualmente. En su lugar, debe asignar estas combinaciones a una situación de proyecto.
De manera similar, todos los tipos de objetos presentes en el modelo se enumeran en la tabla Cálculo de aluminio (imagen 11). Al marcar la casilla de verificación "Calcular todo", se seleccionarán para el cálculo todos los objetos disponibles. Alternativamente, puede especificar manualmente los objetos a calcular o a excluir del cálculo desmarcando la casilla de verificación "Calcular todo" e introduciendo los números de objeto, o seleccionando gráficamente los objetos de interés.
Las barras con un material diferente (por ejemplo, hormigón o madera) o una sección transversal no adecuada para el cálculo de aluminio (por ejemplo, una sección maciza de pared gruesa) se reconocen automáticamente y se excluyen del cálculo. Además, las superficies de aluminio no se considerarán para el cálculo por el complemento Cálculo de aluminio; puede evaluarlas empleando en su lugar el complemento Análisis tensión-deformación.
Puede ejecutar el complemento Cálculo de aluminio seleccionando el botón Mostrar resultados en la tabla de entrada (imagen 11) o seleccionando Cálculo de aluminio en el diálogo "Para calcular". Después de iniciar el cálculo, se muestra el progreso del cálculo, así como los pasos de cálculo y el curso actual del cálculo.
Resultados
Una vez finalizado el cálculo, los resultados determinantes y los coeficientes de utilización en barras o grupos de barras están disponibles en la tabla de resultados. También puede mostrar gráficamente los resultados del complemento Cálculo de aluminio a través de la pestaña Resultados del navegador. Si surgen advertencias o errores durante las verificaciones, o si no se cumple un criterio de verificación, esto se muestra en la vista general de la tabla.
Además de estos resultados, se pueden mostrar verificaciones de esbeltez para barras o grupos de barras. Estas se basan en la comparación de la esbeltez ante pandeo por flexión calculada a partir de la relación entre la longitud de pandeo y el radio de giro, por un lado, y los valores límite de los ajustes globales, por el otro.
Dado que la resistencia al pandeo se calcula mediante el análisis de estabilidad, la verificación de esbeltez no representa verdaderamente un cálculo y no se incluye en la tabla de resultados predeterminada. Por lo tanto, para mostrar estas verificaciones, debe activar las tablas de resultados de esbeltez en el administrador de tablas de resultados, accesible a través del icono indicado en la imagen 12.
Puede mostrar verificaciones de cálculo detalladas para cada tipo de verificación de cálculo haciendo doble clic en ellas o utilizando el icono Detalles de verificación de cálculo. Además de las fórmulas, los resultados detallados contienen referencias a la norma, de modo que puede rastrear las verificaciones de cálculo con precisión y comprender en detalle las verificaciones realizadas.
Observaciones finales
El complemento Cálculo de aluminio en RFEM 6 le permite calcular barras de aluminio para los estados límite último y de servicio según las normas EN 1999-1-1:2013-12 (Eurocódigo 9) de la Unión Europea y ADM 2020 de los Estados Unidos. Los datos definidos en cuanto a materiales, cargas y combinaciones de cargas y de resultados deben cumplir con el concepto de cálculo de la norma preferida.
Puede aplicar las cargas relevantes conforme al procedimiento habitual de aplicación de cargas de RFEM, mientras que puede definir los datos necesarios para el cálculo activando las propiedades de diseño de la barra o grupo de barras de interés. Una vez definidas las propiedades de diseño, se puede realizar el cálculo y los resultados están disponibles tanto en forma tabular como gráfica.
