Las superficies en la construcción se pueden encontrar en una gran variedad de tamaños y formas, desde planos simples como muros, techos o losas, hasta cilindros de una sola curvatura como los silos y estructuras de membranas de múltiples curvas. La rigidez de una superficie resulta de su material y espesor.
Para el análisis estructural y generación de mallas de elementos finitos, se generan elementos 2D en las superficies, los cuales se aplican en su eje neutro para el cálculo. De esta forma, se pueden determinar las deformaciones, así como los esfuerzos y momentos internos, que luego se pueden diseñar de acuerdo con el material y las normas.
Todas las estructuras anteriores se pueden considerar en RFEM 6 porque el programa le permite definir superficies con diferentes rigideces, geometrías, materiales y espesores. Las superficies están disponibles como "Objetos básicos" en el navegador de datos (imagen 1). Un doble clic en la entrada abre una nueva ventana en la que puede definir la superficie de interés.
La pestaña "Datos principales" de la ventana "Nueva superficie" que se muestra en la imagen 1 le 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 forma puede definir superficies de diferentes geometrías:
- Plano
- Cuadrángulo
- NURBS
- Recortada
- De revolución
- Tubo
Para el tipo de rigidez, en cambio, puede elegir entre los siguientes:
- Estándar
- Sin espesor
- Rígida
- Membrana
- Sin tracción de membrana
- Transmisión de cargas
Como se mencionó anteriormente, puede usar estas opciones para describir y luego diseñar cualquier superficie plana o curva que pueda encontrar en un modelo de construcción. Cada uno de los tipos enumerados anteriormente se explicará en los próximos artículos, mientras que este texto específico le brindará una visión más detallada de los tipos de superficies de revolución, recortadas, sin espesor y de transmisión de cargas en RFEM 6.
Tipo de superficie "De revolución"
Si está interesado en modelar cúpulas, muros circulares o silos y tanques de almacenamiento, este es el tipo de superficie que debe conocer. En general, la superficie de revolución se crea al girar una línea alrededor de un eje fijo. Al generar una superficie de revolución en RFEM 6, se aplica la misma lógica: Se debe definir la línea de contorno, el eje y el ángulo de giro. Por lo tanto, cuando seleccione el tipo de superficie "De revolución" en la pestaña "Principal" de la ventana "Nueva superficie", aparecerá una nueva pestaña donde puede definir estos parámetros (Imagen 2).
Como se muestra en la imagen, el eje de giro se puede definir seleccionando dos puntos (es decir, P y R). Puede escribir las coordenadas de estos puntos directamente en el cuadro de diálogo o seleccionarlas individualmente en el gráfico. También existe la posibilidad de seleccionar ambos puntos a la vez utilizando la opción "Seleccionar puntos del eje de giro en el gráfico".
Si ya ha definido el material, el espesor y la rigidez de la superficie en la pestaña "Datos principales" de la ventana "Nueva superficie", el programa crea la superficie desde la posición inicial y final de la línea y la rotación de la definición de la línea puntos Como ya se mencionó, esto hace que sea muy fácil crear no solo componentes sino modelos completos de una manera muy simple y rápida.
Un ejemplo de esto es el modelado de la cúpula y el muro circular que se muestra en la imagen 3. Ambas superficies se crean mediante un tipo de geometría "De revolución". Para comprender mejor los parámetros utilizados para la creación de este tipo de superficies, la imagen muestra la línea de contorno (línea núm. 2) y el eje de giro (representado por los nudos P y R) de la superficie que representa la cúpula. Esta superficie se crea al girar la línea de contorno alrededor del eje de giro para el ángulo de giro α = 360°.
Tipo de superficie "Recortada"
La superficie recortada está relacionada con una nueva función en RFEM 6 que permite la intersección de superficies curvas y sólidos. Al crear la intersección, el programa genera superficies del tipo de superficie "Recortada". Puede usar esta función para crear geometrías muy complejas, como intersecciones de tuberías o aberturas curvas de una manera simple y rápida.
Por ejemplo, mire el modelo que se muestra en la imagen 5. Hay tres tuberías donde se va a crear una intersección. Para hacer esto, primero selecciónelas como se muestra en la imagen. Luego use 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 automáticamente aberturas en las superficies de corte. Esto crea nuevas superficies que se pueden editar o eliminar como objetos independientes. De esta forma, puede 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 "Recortadas".
Este es sólo un ejemplo del uso de la función "Dividir por intersección" y el tipo de superficie "Recortada". Como se mencionó anteriormente, puede crear muchas otras superficies curvas complejas o cuerpos perforados con este proceso simple.
Tipo de superficie "Sin espesor"
Estas superficies son necesarias para la definición de sólidos. La superficie no tiene rigidez y está diseñada para usarse como la superficie de contorno de un sólido. Sin embargo, las superficies con el tipo de rigidez "Sin espesor" también se pueden configurar por diferentes tipos de geometría (por ejemplo, plana, cuadrangular, recortada, etc.). Un ejemplo de estas superficies se muestra en la Imagen 7.
La tabla "Superficies" en la imagen 7 muestra que las superficies núm. 59-72 son del tipo de rigidez "Sin espesor". Esto se debe a que son superficies de contorno del sólido núm. 21, como se muestra en la imagen 8.
Tipo de superficie "Transmisión de cargas"
Además de los asistentes de carga, que facilitan la introducción de cargas, RFEM 6 ofrece el nuevo tipo de superficie "Transmisión de cargas" para una aplicación de la carga aún más sencilla. Por lo tanto, al crear una superficie de este tipo de rigidez, el programa crea una nueva superficie sin espesor ni efecto estructural, pero con una capacidad única para transmitir cargas.
Esta es una característica ventajosa en RFEM 6, que permite la consideración de cargas de superficies que no están incluidas en el modelo en sí (por ejemplo, para estructuras de fachadas, superficies de vidrio, cubiertas trapezoidales, etc.).
Un ejemplo se muestra en la Imagen 9, donde la superficie núm. 18 se crea con el tipo de rigidez "Transmisión de cargas" para considerar las cargas de viento en el muro de la fachada sin modelar de la estructura.
Como se muestra en el ejemplo, puede usar superficies de transmisión de cargas para aplicar cargas de área a áreas que no se modelan directamente como superficies. La carga en esta superficie se distribuye en los bordes o en los objetos integrados. Si se generan cargas en las barras, la carga se convierte en las direcciones globales basadas en las longitudes reales de las barras (direcciones de carga XL, YL, ZL).
A diferencia de los asistentes para cargas, donde el área de carga debe redefinirse cada vez, una superficie de transmisión de cargas se puede usar varias veces para diferentes aplicaciones de carga. Más específicamente, este enfoque permite asignar diferentes cargas superficiales utilizando una sola superficie de transmisión de cargas. Para obtener más información sobre este tipo de superficie y cómo definir sus parámetros, consulte el artículo de la base de conocimientos "Uso de la superficie de transmisión de cargas en RFEM 6.
