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, los edificios no se construyen de una vez, sino más bien por etapas. Desde un punto de vista estructural, las partes estructurales individuales se combinan en un edificio durante la construcción. A más tardar al finalizar el proceso de construcción, la estructura diseñada para el estado final está disponible. Antes de llegar al estado final, la estructura pasa por las diferentes etapas de construcción.

Al agregar las partes estructurales a la estructura durante la construcción, su propio peso está activo. El peso propio efectivo debe derivarse de la estructura misma o de las estructuras auxiliares, y debe implementarse en el terreno del edificio. Esto también se aplica a las cargas limitadas en el tiempo, que pueden ocurrir debido al método de construcción o las condiciones ambientales durante la construcción. Qué partes estructurales son efectivas y en qué sistema estructural también depende de los métodos de construcción y el proceso de construcción. Dependiendo de si la estructura o las partes individuales se utilizan para la aplicación de carga durante la construcción, las partes estructurales de un edificio ya están sujetas a carga antes de la etapa final, lo que da como resultado deformaciones.

Las posibilidades en RFEM

RFEM proporciona dos opciones básicas para mostrar o considerar las etapas de construcción en la construcción de edificios. Por un lado, está el módulo adicional RF-STAGES, por otro lado, RFEM proporciona la opción de desactivar los elementos estructurales individuales en casos de carga y combinaciones de carga.

El módulo adicional RF-STAGES analiza la estructura en las etapas de construcción individuales utilizando un cálculo de FEM no lineal. Este método le permite considerar no linealidades y redistribuciones debido a la eliminación de los elementos estructurales. Se crea un sistema de ecuaciones, que luego se modifica y calcula en las etapas individuales, dependiendo de la configuración realizada. Este es un cálculo iterativo. Las condiciones de equilibrio se deben cumplir para cada etapa.

[K (u)] ∙ {u} = {F}

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

En RFEM, puede desactivar los elementos estructurales individuales (elementos, superficies, sólidos, soportes nodales, soportes de línea, soportes de superficie) para un caso de carga o combinación de carga. Esta opción le permite mostrar etapas de construcción simples, por ejemplo, un sistema de construcción lineal. Para cada etapa de construcción a tener en cuenta, debe crear un caso de carga muerta por separado o un caso de carga con cargas permanentes. En RFEM, puede seleccionar la casilla de verificación 'Desactivar' en los parámetros de cálculo del caso de carga. En la última pestaña, las partes estructurales individuales se pueden desactivar, lo que no será efectivo en el momento de la etapa de construcción.

Figura 01 - Parámetros de cálculo del caso de carga

Figura 02 - Desactivar las partes estructurales

Los resultados de las etapas individuales se pueden superponer posteriormente en una combinación de resultados. En el caso de este enfoque, tenga en cuenta que se trata de una superposición lineal de los resultados de las etapas individuales, que se calculan en un sistema no deformado.

Figura 03 - Combinación de resultados

Comparación de ambas opciones en el ejemplo

Ahora, aquí está la comparación de ambos métodos mostrados en un ejemplo general de la construcción del edificio. El ejemplo es una estructura de hormigón armado de cuatro pisos, que está diseñada en cuatro etapas. Los pisos individuales se construyen uno tras otro y no se elimina ninguna parte 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 fases de construcción

Resultado (max uZ [mm] | Modelo):
7.06 | Modelo en ETAPAS DE RF
7.06 | Modelo RFEM con etapas de construcción
7.89 | Modelo RFEM sin etapas de construcción

Resumen

El ejemplo muestra que es posible mostrar etapas simples de la construcción de edificios en RFEM desactivando elementos estructurales. A pesar de los métodos básicamente diferentes, las mismas deformaciones de la estructura dan como resultado RFEM y RF-STAGES. Además, el ejemplo muestra que la consideración de las etapas de construcción para un edificio de cuatro pisos tiene un efecto evidente en las deformaciones debidas a cargas muertas y fijas. Al considerar las etapas de construcción, las deformaciones resultantes son aproximadamente un diez por ciento más bajas que las deformaciones resultantes del cálculo en todo el modelo.





Autor

Dipl.-Ing. (FH) Adrian Langhammer

Dipl.-Ing. (FH) Adrian Langhammer

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Langhammer es responsable del desarrollo de los módulos adicionales para cocrete reforzado, y proporciona soporte técnico a nuestros clientes.

Palabras clave

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

Referencia

[1]   Barth, C., & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2nd ed.). Berlin: Beuth.
[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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  • Actualizado 10. noviembre 2020

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