Opciones en RFEM para considerar las fases de construcción

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El estado actual de desarrollo del software de análisis de elementos finitos y la tecnología informática permiten el cálculo de estructuras más complejas. Cada vez con más frecuencia, el cálculo de EF se realiza en todo el modelo. En este contexto, pueden aparecer ciertos problemas prácticos de construcción. Uno de estos problemas es la consideración de un proceso de construcción en el modelo.

Definición del problema

En general, las estructuras no se producen de una vez, sino en etapas. Desde un punto de vista estructural, los componentes estructurales individuales se combinan en una estructura durante el proceso de construcción. A más tardar cuando se completa el proceso de construcción, la estructura diseñada para el estado final está disponible. Antes de alcanzar el estado final y durante todo el proceso de construcción, la estructura se encuentra en diferentes estados de construcción.

Cuando se añaden elementos estructurales a la estructura en el estado estructural, se activa su propio peso. El peso propio efectivo debe ser absorbido por la propia estructura o por estructuras auxiliares y derivado al suelo. Esto también se aplica a cargas temporales que pueden ocurrir durante el proceso de construcción como resultado del método de construcción utilizado o debido a factores ambientales. Los componentes estructurales que actúan y en qué sistema estructural actúan también dependen del método de construcción y del proceso de construcción. Dependiendo de si la estructura o las partes individuales se utilizan para la transferencia de carga en el estado estructural, los componentes estructurales de la estructura ya están sometidos a tensiones antes del estado final, lo que da como resultado deformaciones.

Posibilidades en RFEM

RFEM proporciona dos opciones esenciales para representar o considerar estados estructurales en la construcción de edificios. Por un lado, con el módulo adicional RF-STAGES, por otro lado, RFEM ofrece la opción de desactivar elementos estructurales individuales en casos de carga y combinaciones de carga.

En el módulo adicional RF-STAGES, la estructura se calcula a través de los estados de construcción individuales por medio de FEM no lineal. El método puede considerar no linealidades y redistribuciones debido a la eliminación de elementos estructurales. Se genera un sistema de ecuaciones, que luego se modifica y calcula en los estados individuales según las especificaciones realizadas. Es un cálculo iterativo. Las condiciones de equilibrio deben cumplirse para cada estado.

[K (u)] ∙ {u} = {F}

K ... matriz de rigidez
{u} ... vector de deformación
{F} vector de fuerza

En RFEM, es posible desactivar elementos estructurales individuales (elementos, superficies, sólidos, soportes nodales, soportes de línea, soportes de superficie) para un caso de carga o una combinación de cargas. Con esta opción, puede mostrar estados de construcción simples, por ejemplo, un sistema lineal que se está acumulando. Para cada estado estructural a considerar, se debe crear un caso de autocarga separado o un caso de carga con las cargas permanentes. En RFEM, la pestaña "Desactivar" debe activarse en los parámetros de cálculo del caso de carga. En el cuadro de diálogo posterior, desactive los componentes estructurales respectivos que aún no son efectivos en el momento de la construcción.

Figura 01 - Parámetros de cálculo del caso de carga

Figura 02 - Desactivar las partes estructurales

Los resultados de los estados individuales se pueden superponer más tarde en una combinación de resultados. Cuando utilice este procedimiento, tenga en cuenta que se trata de una superposición lineal de resultados de estados individuales que se calculan en el sistema no deformado.

Figura 03 - Combinación de resultados

Comparación de opciones con un ejemplo

Ambos métodos se compararán entre sí utilizando un ejemplo común de la construcción de edificios. El ejemplo es una estructura de hormigón armado de cuatro pisos, que se considera en cuatro estados. Los pisos individuales se construyen uno tras otro, por lo que no se elimina ningún componente estructural durante el progreso de la construcción.

Figura 04 - RF-STAGES: deformaciones en la fase final

Figura 05 - RFEM: deformaciones en la fase final

Figura 06 - RFEM: Modelo sin condiciones estructurales

Resultado (max uZ [mm] | modelo):
7,06 | Modelo con ETAPAS DE RF
7,06 | Modelo RFEM con estados estructurales
7,89 | Modelo RFEM sin estados estructurales

Resumen

El ejemplo muestra que es posible mostrar estados estructurales simples de la construcción de edificios en RFEM desactivando elementos estructurales. A pesar de la metodología fundamentalmente diferente, se determinan las mismas deformaciones para la estructura en RFEM y RF-STAGES. El ejemplo también muestra que la consideración de los estados estructurales para una estructura con cuatro pisos tiene una influencia notable en las deformaciones debidas a la carga propia y a la carga de construcción. Teniendo en cuenta los estados estructurales, las deformaciones son aproximadamente un diez por ciento más pequeñas que para el cálculo en todo el modelo.





Palabras clave

Fases de construcción Progreso de la construcción Construyendo historia Métodos de construcción BIM

Referencia

[1]   Barth, C.; Rustler, W.: Finite Elemente in der Baustatik-Praxis, 2. Auflage. Berlin: Beuth, 2013
[2]   Langhammer, A.: Berechnung und Modellierung von Systemänderungen im Zuge von Bauzuständen im Rahmen von Finite-Elemente-Lösungen, Diplomarbeit. Dresden: Hochschule für Technik und Wirtschaft, 2013

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