Las superficies en la construcción se encuentran en una multitud de tamaños y formas, desde planos simples como paredes, techos o losas, hasta cilindros de curvatura única como silos, y estructuras de membrana de curvatura múltiple. La rigidez de una superficie resulta de su material y espesor.
Para el análisis estructural y la generación de la malla FE, se generan elementos 2D en las superficies, que se aplican en su eje centroidal para el cálculo. De esta manera, se pueden determinar deformaciones así como fuerzas internas y momentos, que luego se pueden diseñar de acuerdo con el material y las normas.
Todas las estructuras mencionadas pueden considerarse en RFEM 6 porque el programa permite definir superficies con diferentes rigideces, geometrías, materiales y espesores. Las superficies están disponibles como "Objetos Básicos" en el Navegador de Datos (Imagen 1). Haciendo doble clic en la entrada se abre una nueva ventana en la que se puede definir la superficie de interés.
La pestaña "Principal" de la ventana "Nueva Superficie" que se muestra en la Imagen 1 te permite definir los parámetros básicos de la superficie. Dos de estos parámetros son el tipo de superficie y la rigidez de la superficie, que también son el foco de este artículo. De esta manera se pueden definir superficies de diferentes geometrías:
- Plano
- Cuadrángulo
- NURBS
- Recortado
- Rotado
- Tubería
Por otro lado, para el tipo de rigidez, se puede elegir entre lo siguiente:
- Estándar
- Sin Espesor
- Rígido
- Membrana
- Sin Tensión de Membrana
- Transferencia de Carga
Como se mencionó anteriormente, se pueden usar estas opciones para describir y posteriormente diseñar cualquier superficie plana o curvada que se pueda encontrar en un modelo de construcción. Cada uno de los tipos enumerados se explicará en próximos artículos, mientras que este texto específico te dará una visión más detallada de los tipos de superficie rotada, recortada, sin espesor y transferencia de carga en RFEM 6.
Tipo de Superficie “Rotada”
Si estás interesado en modelar cúpulas, paredes circulares o silos, y tanques de almacenamiento, este es el tipo de superficie que necesitas conocer. En general, la superficie rotada se crea girando una línea alrededor de un eje fijo. Al generar una superficie rotada en RFEM 6, se aplica la misma lógica: línea de límite, eje de rotación y ángulo de rotación deben definirse. Por lo tanto, cuando seleccionas el tipo de superficie "Rotada" en la pestaña "Principal" de la ventana "Nueva Superficie", aparecerá una nueva pestaña donde puedes definir estos parámetros (Imagen 2).
Como se muestra en la imagen, el eje de rotación se puede definir seleccionando dos puntos (es decir, P y R). Puedes escribir las coordenadas de estos puntos directamente en el cuadro de diálogo o seleccionarlos individualmente en gráficos. También existe la posibilidad de seleccionar ambos puntos a la vez usando la opción "Seleccionar Puntos del Eje de Rotación en Gráficos".
Si ya has definido el material, espesor y rigidez de la superficie en la pestaña "Principal" de la ventana "Nueva Superficie", el programa crea la superficie desde la posición inicial y final de la línea y la rotación de los puntos de definición de la línea. Como ya se mencionó, esto hace que sea muy fácil crear no solo componentes sino modelos completos de manera muy simple y rápida.
Un ejemplo de esto es el modelado de la cúpula y la pared circular que se muestra en la Imagen 3. Ambas superficies se crean por un tipo de geometría "Rotada". Para comprender mejor los parámetros utilizados para crear este tipo de superficie, la imagen muestra la línea de límite (línea No. 2) y el eje de rotación (representado por los nodos P y R) de la superficie que representa la cúpula. Esta superficie se crea girando la línea de límite alrededor del eje de rotación por el ángulo de rotación α=360°.
Tipo de Superficie “Recortada”
La superficie recortada está relacionada con una nueva función en RFEM 6 que permite la intersección de superficies y sólidos curvados. Al crear la intersección, el programa genera superficies del tipo "Recortado". Puedes usar esta función para crear geometrías muy complejas, como intersecciones de tuberías o aberturas curvadas, de manera simple y rápida.
Por ejemplo, observa el modelo mostrado en la Imagen 5. Hay tres tuberías para las cuales se va a crear una intersección. Para hacerlo, primero selecciónalas como se muestra en la imagen. Luego usa la función "Dividir por Intersección" disponible en el menú contextual de los objetos seleccionados.
Con esta función, las superficies iniciales se dividen en las líneas de intersección, y se crean aberturas automáticamente en las superficies de corte. Esto crea nuevas superficies que se pueden editar o eliminar como objetos independientes. De esta manera, puedes eliminar las superficies innecesarias y obtener la intersección de la tubería como se muestra en la Imagen 6. Como se muestra en la imagen, las superficies ahora son del tipo "Recortado".
Este es solo un ejemplo del uso de la función "Dividir por Intersección" y el tipo de superficie "Recortado". Como se mencionó anteriormente, puedes crear muchas otras superficies curvas complejas o cuerpos perforados con este simple proceso.
Tipo de Superficie “Sin Espesor”
Estas superficies son necesarias para la definición de sólidos. La superficie no tiene rigidez y está destinada a ser utilizada como la superficie límite de un sólido. Sin embargo, las superficies con el tipo de rigidez "Sin Espesor" aún se pueden configurar mediante diferentes tipos de geometría (por ejemplo, plana, cuadrilátera, recortada, etc.). Un ejemplo de tales superficies se muestra en la Imagen 7.
La tabla "Superficies" en la Imagen 7 muestra que las superficies Nos. 59-72 son del tipo de rigidez "Sin Espesor". Esto se debe a que son superficies de límite del Sólido No. 21, como se muestra en la Imagen 8.
Tipo de Superficie “Transferencia de Carga”
Además de los asistentes de carga, que facilitan la entrada de cargas, RFEM 6 ofrece el nuevo tipo de superficie "Transferencia de Carga" para una aplicación de cargas aún más sencilla. Así, al crear una superficie de este tipo de rigidez, el programa crea una nueva superficie sin espesor y sin efecto estructural, pero con una capacidad única para transferir cargas.
Esta es una característica ventajosa en RFEM 6, que permite la consideración de cargas de superficies que no están incluidas en el mismo modelo (por ejemplo, estructuras de fachada, superficies de vidrio, secciones de techo trapezoidales, etc.).
Un ejemplo se muestra en la Imagen 9, donde la superficie No. 18 se crea con el tipo de rigidez "Transferencia de Carga" para tener en cuenta las cargas de viento en la pared de fachada no modelada de la estructura.
Como se muestra en el ejemplo, puedes usar superficies de transferencia de carga para aplicar cargas de área a áreas que no están directamente modeladas como superficies. La carga en esta superficie se distribuye a los bordes o los objetos integrados. Si se generan cargas en barras, la carga se convierte en las direcciones globales basadas en las longitudes verdaderas de las barras (direcciones de carga XL, YL, ZL).
A diferencia de los asistentes de carga, donde el área de carga tiene que redefinirse cada vez, una superficie de transferencia de carga se puede usar varias veces para diferentes aplicaciones de carga. Más específicamente, este enfoque permite asignar diferentes cargas de superficie utilizando una sola superficie de transferencia de carga. Para aprender más sobre este tipo de superficie y cómo definir sus parámetros, consulte este artículo de la Base de Conocimientos: Uso de una superficie de transmisión de cargas en RFEM 6 .
