Modelado de estructuras de fábrica (mampostería) en RFEM 6

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

  • Base de conocimientos

Artículo técnico

Es posible modelar y analizar estructuras de mampostería en RFEM 6 con el complemento Cálculo de fábrica que emplea el método de elementos finitos para el cálculo. Se pueden modelar estructuras complejas de mampostería, y se pueden realizar análisis estáticos y dinámicos, dado que se implementa un modelo de material no lineal en el programa para mostrar el comportamiento de carga de la mampostería y los diferentes mecanismos de fallo. Es posible introducir y modelar estructuras de mampostería directamente en RFEM 6 y combinar el modelo de material de mampostería con todos los complementos habituales de RFEM. En otras palabras, es posible diseñar modelos de edificios completos relacionados con la mampostería.

Un ejemplo práctico

La estructura que se muestra a modo de ejemplo en este artículo consta de losas de hormigón armado y muros de mampostería modelados como superficies en RFEM 6 con los correspondientes huecos para puertas y ventanas (Imagen 1). La longitud de los muros exteriores es de 9,880 m a lo largo del eje Y global y de 9,480 m a lo largo del eje X global. La altura total del edificio es de 6,1 m.

Para comenzar a trabajar con el complemento de Cálculo de fábrica, primero se debe activar en los Datos básicos del modelo. También puede seleccionar la norma para el diseño de mampostería en la pestaña Normas I de la misma ventana, como se muestra en la Imagen 2. La implantación de diferentes normas y anejos nacionales asociados para el diseño de mampostería en RFEM 6 es un trabajo que está en progreso y, por lo tanto, la base de datos asociada se estará ampliando constantemente.

El siguiente paso es definir los materiales que desea utilizar. Para hacer esto, seleccione el tipo de material de Fábrica en la pestaña Datos principales de la ventana Materiales. Además de definir el material y las propiedades del material, como el módulo de elasticidad, el peso específico/densidad de masa, el coeficiente de expansión térmica, etc., es necesario asignar el modelo de material adecuado al material que se está definiendo. De ahí, se selecciona el modelo de material ortótropo plástico (Imagen 3) como una representación relevante del material de fábrica en términos de cálculo y dimensionamiento en línea con el Eurocódigo.

En la pestaña Clasificación según la norma de la ventana Materiales, puede definir los parámetros de la combinación de materiales (es decir, fábrica de ladrillos, piedra y mortero) que desea utilizar. Esta información se puede encontrar en los catálogos de los fabricantes y se puede insertar en esta ventana (Imagen 4). También tiene la opción de definir un factor de seguridad parcial para el material y considerar las llagas rellenas (utilizadas en el caso de los dinteles por encima de las aberturas).

Basándose en estos datos, los parámetros para el modelo de material se calculan automáticamente y se muestran en la siguiente pestaña de la ventana Materiales (Imagen 5). Estos incluyen parámetros en las direcciones X e Y, como el módulo de elasticidad, la relación de Poisson, la resistencia a la compresión última, la resistencia a la tracción, el coeficiente de expansión térmica, etc. Por lo tanto, es importante que la dirección Y local de los muros sea aquella en la que actúa la carga.

Existe otra opción para definir materiales: selecciónelos directamente desde la Biblioteca de materiales, a la que se puede acceder como se muestra en la Imagen 6. Si filtra los materiales disponibles en términos del tipo de material "Fábrica", puede seleccionar fácilmente el material de interés de la base de datos de RFEM 6, la cual se está ampliando constantemente. Para cada material de la lista, puede mostrar los detalles del material como se muestra en la Imagen 7.

Una vez definidos los materiales, puede crear los espesores asociados como se muestra en la Imagen 8. Además del espesor relacionado con las losas de hormigón, en este ejemplo se crean dos espesores de 380 mm y 250 mm para los muros exteriores e interiores respectivamente. El material del primero es Porotherm Plan 38, Mortero de junta delgada 1-3 mm, mientras que para el segundo es Porotherm Plan 25-38, Mortero de junta delgada 1-3 mm.

Para asignar los espesores a los muros correspondientes de forma sencilla, puede crear dos selecciones de objetos independientes: una para los muros exteriores y otra para los muros interiores (seleccionando los objetos de interés → clic derecho → Crear selección de objetos). Esto se muestra en la Imagen 9, donde también puede ver que el eje Y local de los muros es de hecho la dirección de acción de la carga.

Al hacer esto, puede asignar fácilmente los espesores correspondientes a los muros exteriores e interiores. La imagen 10 muestra la asignación de espesor a los muros exteriores.

El último paso del proceso de modelado que se tratará en este artículo es la atención especial que requieren las aberturas de la estructura. Esto se debe a la muy baja resistencia a la tracción del material, que podría afectar negativamente a las partes superiores de las aberturas. Para evitar esto, se deberían definir nuevos elementos de barras y colocarlos sobre aberturas como puertas y ventanas. En este ejemplo, las vigas de hormigón se crean y asignan a todas las aberturas de ventanas y puertas, como se muestra en la Imagen 11.

Comentarios finales

El complemento Cálculo de fábrica permite modelar y dimensionar estructuras de fábrica (mampostería) en RFEM 6. Con la implantación de un material no lineal para describir el comportamiento de carga de la mampostería y los diferentes mecanismos de fallo, puede mostrar estructuras de mampostería complejas y realizar análisis estáticos y dinámicos. Puede introducir y modelar la estructura de mampostería directamente en RFEM; Además, puede diseñar modelos de construcción completos en relación con la mampostería, dado que el modelo de material de mampostería se puede combinar con todos los complementos habituales de RFEM. El proceso de cálculo y la evaluación de los resultados serán el tema de un próximo artículo de la base de conocimientos.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing y soporte al cliente

La Sra. Kirova es responsable de la creación de artículos técnicos y proporciona soporte técnico a los clientes de Dlubal.

Palabras clave

Fábrica Modelado

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  • Actualizado 13. junio 2022

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Programa principal

El programa de análisis estructural RFEM 6 es la base de un sistema de software modular.
El programa principal RFEM 6 se usa para definir estructuras, materiales y cargas de sistemas estructurales planos y espaciales compuestos por placas, muros, láminas y barras.
El programa también puede diseñar estructuras combinadas, así como elementos sólidos y de contacto.

Precio de la primera licencia
3.990,00 USD
RFEM 6
cálculo de estructuras de fábrica

Cálculo

El complemento Cálculo de estructuras de fábrica para RFEM permite el cálculo y dimensionamiento de estructuras de fábrica (mampostería) usando el método de los elementos finitos.
Se desarrolló como parte del proyecto de investigación denominado DDMaS - Digitalización del cálculo de estructuras de fábrica.
El modelo de material representa el comportamiento no lineal de la combinación de ladrillo y mortero en forma de un macro-modelado.

Precio de la primera licencia
1.660,00 USD