Evaluación del comportamiento de estructuras de fábrica en RFEM

Artículo técnico

A fin de capturar de manera realista el comportamiento de estructuras de fábrica (mampostería) en RFEM, es necesario seleccionar inicialmente un material y un modelo de material. Ya que el material de fábrica responde a la tracción con fisuras, se debe especificar un modelo de material no lineal. Esto se puede realizar si está disponible el módulo adicional RF-MAT NL.

Material y modelo de material

En contraste con los materiales tales como el hormigón (concreto) o acero, no hay materiales predefinidos para el de fábrica debido a las múltiples opciones y combinaciones existentes de ladrillos. Por tanto se tiene que crear un material nuevo para cada combinación de material. Una vez se crea el material, éste puede guardarse en RFEM para modelos futuros. También es posible cambiar las combinaciones del material creado posteriormente en caso necesario.

Figura 01 - Modelo de material de fábrica

Además de la definición del material y sus propiedades, es necesario asignar también su modelo de material relevante. Por ejemplo, el modelo de material incluido en RF-MAT NL está definido como "Isótropo de fábrica 2D" para considerar adecuadamente el fallo por tracción y la correspondiente formación de fisuras. Es posible especificar las tensiones límite de tracción para el fallo por tracción por separado paralela o perpendicularmente a la unión según la normativa. Si se define las tensiones límite de tracción a cero, se aplicará un valor de 1 x 10 -11 N/mm² en el cálculo por razones de estabilidad. Por tanto, podrán existir tensiones de tracción mínimas a pesar de especificar el límite de las tensiones de tracción a cero.

Figura 02 - Modelo de material isótropo de fábrica 

Modelado y evaluación

Como ejemplo, se modela una superficie de un muro armado compacto y se evalúa según [1]:

La carga vertical se distribuye sobre la longitud entera del muro. El mismo procedimiento se aplica a la carga horizontal. De otra manera se produciría un punto singular en la aplicación de la carga debido a la introducción de una carga puntual. Esto podría llevar al fallo del modelo porque las tensiones de tracción admisibles se sobrepasarían en este punto y se fisuraría completamente.

Figura 03 - Cargas y deformación 

El análisis de deformaciones ya puede indicar la distribución de los esfuerzos internos y tensiones.

El análisis de tensiones del muro después del cálculo no lineal muestra que se cumplen la tracción admisible y las tensiones de compresión.

Figura 04 - Tensiones máximas en x e y 

Figura 05 - Tensiones mínimas en x e y  

En el caso de sobrepasar las tensiones límite en el muro o el fallo del muro de fábrica (mampostería), no se llegará a la convergencia. Por tanto, es necesario ajustar el material o las dimensiones. Por ejemplo, si se incrementa el espesor del muro, la tensión de tracción resultante puede ser distribuida sobre una zona mayor. Por tanto, se incrementaría la resistencia de capacidad de carga.

El modelado del muro fábrica descrito en este artículo y el análisis de tensiones en las superficies no sustituyen naturalmente ningún análisis de un muro de fábrica. Sin embargo, se puede determinar qué materiales y dimensiones se requieren para análisis posteriores.

Referencia

[1] Graubner, C. -A. & Rast, R. (2015). Mauerwerksbau Aktuell 2016. Berlin: Beuth Verlag, p. C.45.

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