En RFEM 6, los tipos de carga Estancamiento y Nieve permiten la simulación de distribuciones de carga que se adaptan a geometrías de superficies cambiantes durante el análisis. Este ajuste se logra actualizando iterativamente la distribución de carga según la forma real de la superficie. La carga puede extenderse a las superficies adyacentes no cargadas, acumularse en las áreas más bajas, o posiblemente caer de la superficie.
Estos tipos de carga están diseñados para mejorar la precisión de la aplicación de cargas y la simulación del comportamiento estructural. Al incorporar la geometría real de la superficie durante cada iteración, RFEM 6 asegura que las distribuciones de carga sean lo más realistas posible para condiciones estructurales complejas, como la acumulación de lluvia en techos o la acumulación de nieve en superficies con pendientes variables. Dado que el tipo de carga Nieve como carga superficial aún no está disponible en las versiones para clientes, se tratará en un futuro artículo de la Base de Conocimientos; este artículo se centrará exclusivamente en el tipo de carga Estancamiento.
Tipo de Carga de Estancamiento
El tipo de carga de Estancamiento (disponible como Carga Superficial en RFEM 6) simula el efecto de la lluvia en superficies, teniendo en cuenta los desplazamientos según el análisis de grandes deformaciones. Esta característica es especialmente útil para modelar la acumulación de agua de lluvia en techos tipo membrana, otras superficies multicurvadas y techos planos. El algoritmo evalúa la geometría de la superficie y determina qué porciones de la lluvia se drenarán y cuáles se acumularán en estanques (bolsas de agua) en la superficie. El tamaño de estos estanques se utiliza luego para calcular la carga correspondiente para la estructura.
El efecto de estancamiento considera lo siguiente:
Detección de Área de Captación
El primer paso al aplicar este tipo de carga es detectar áreas de captación en la superficie. Este proceso comienza con la identificación de mínimos locales, que son los puntos más bajos en la malla (ilustrado por el nodo naranja en Imagen 1).
Una vez que se identifican los puntos más bajos, el algoritmo define el área convexa circundante que incluye todos los elementos finitos que se verán afectados por la carga, independientemente de su nivel superficial original. Luego se determina una capa límite, y se identifica el punto de drenaje (nodo rojo en Imagen 1), siendo el punto más bajo de la capa límite. Este es el punto donde el agua fluirá fuera de la superficie, estableciendo el nivel superficial horizontal del estanque detectado (línea discontinua naranja en Imagen 1). Por lo tanto, solo se inundan los elementos bajo este nivel.
El área de captación se actualiza iterativamente, y los estanques pueden fusionarse o desaparecer a medida que se calcula la deformación de la superficie. Este proceso asegura que la distribución de carga permanezca precisa a medida que la geometría de la superficie cambia a lo largo del análisis.
Efecto de Estancamiento
El efecto de estancamiento simula la acumulación de líquido en las áreas de captación detectadas. El único dato de entrada requerido para este tipo de carga es el peso específico del líquido, que se puede definir en el cuadro de diálogo mostrado en Imagen 2. El algoritmo luego llena el área de captación hasta el punto de drenaje, asegurando que el nivel de la superficie permanezca horizontal.
Una vez que el área de captación está llena, se calcula la carga hidrostática correspondiente para cada elemento finito basado en el volumen de líquido en el área de captación. Esto asegura que la distribución de carga refleje la cantidad precisa de acumulación de líquido y su efecto sobre la estructura.
Precipitación
Un parámetro opcional—precipitación—se puede activar marcando la casilla “Cantidad de Precipitación” en el cuadro de diálogo mencionado anteriormente (también mostrado en Imagen 3). Una vez activado, el volumen de líquido que se aplicará en la superficie cargada se define con precisión basado en las superficies explícitamente cargadas por el usuario. El algoritmo luego detecta iterativamente el nivel de agua correspondiente en el área de captación. El volumen en el estanque detectado, delimitado por una superficie horizontal, corresponde a la cantidad especificada de líquido definida como parámetro de entrada. Después de calcular el volumen en las superficies cargadas, el agua se extiende sobre las superficies adyacentes, asegurando que la distribución se ajuste dinámicamente según la geometría de la superficie.
Cálculo
Para lograr resultados precisos con este tipo de carga, se recomienda altamente el análisis de grandes deformaciones. Este tipo de análisis permite que la distribución de carga sea actualizada en cada iteración basado en la geometría real de la estructura deformada, asegurando que los efectos de los cambios en la superficie sean capturados con precisión a lo largo del proceso de cálculo.
Alternativamente, otros órdenes de cálculo están disponibles para casos donde se esperan pequeñas deformaciones de la estructura. Sin embargo, si solo se utiliza el 1er orden de cálculo, la carga se aplica a la geometría original, no deformada de la estructura. Esto puede introducir inexactitudes en el cálculo, ya que no tiene en cuenta las deformaciones que ocurren durante el análisis.
Conclusión
El tipo de carga de Estancamiento en RFEM 6 proporciona una herramienta poderosa para simular los efectos de la acumulación de agua en superficies como techos. Al considerar las deformaciones de la superficie y ajustar iterativamente las distribuciones de carga, asegura una modelización precisa de la acumulación de agua de lluvia y su impacto en la integridad estructural. El algoritmo de detección de áreas de captación, combinado con la opción de definir la precipitación, mejora la flexibilidad y precisión de las simulaciones. Por lo tanto, esta característica ofrece conocimientos esenciales para ingenieros estructurales que diseñan edificios y techos sujetos a acumulación de agua de lluvia, ayudando a optimizar la seguridad y el rendimiento bajo condiciones variables.