Opciones en RFEM para considerar etapas de construcción

Artículo técnico

El estado actual del desarrollo del software de análisis de elementos finitos y la tecnología informática permite el cálculo de estructuras más complejas. Cada vez con más frecuencia, el cálculo de FE 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.

Fondo del problema

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

Al agregar las partes estructurales a la estructura durante la construcción, su peso propio está activo. El peso propio efectivo debe derivarse de la estructura misma o de las estructuras auxiliares, e 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 del proceso de construcción. Dependiendo de si la estructura o las partes individuales se usan 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 resulta en deformaciones.

Opciones en RFEM

RFEM ofrece dos opciones básicas para mostrar o considerar las etapas de construcción en la construcción de edificios. Primero, está el módulo adicional RF-STAGES . En segundo lugar, RFEM ofrece 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 FEM no lineal. Este método le permite considerar las no linealidades y las 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, en función de la configuración realizada. Este es un cálculo iterativo. Las condiciones de equilibrio deben cumplirse para cada etapa.

$$ \ lbrack \ mathrm K (\ mathrm u) \ rbrack \; \ cdot \; \ left \ {\ mathrm u \ right \} \; = \; \ left \ {\ mathrm F \ right \} $$
K es la matriz de rigidez
{u} es el vector de deformacion
{F} es el 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 visualizar etapas de construcción simples, por ejemplo, un sistema de construcción lineal. Para que se considere cada etapa de construcción, debe crear una caja de carga muerta separada o una caja 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 pueden desactivarse, lo que no será efectivo en el momento de la etapa de construcción.

Figura 01 - Parámetros de cálculo del caso de carga

Figura 02 - Desactivación de 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 concreto reforzado 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 - ETAPAS DE RF: Deformaciones en la etapa final

Figura 05 - RFEM: Deformaciones en la etapa final

Figura 06 - RFEM: Modelo sin etapas de construcción

Resultado
max uZ [mm] Modelo
7.06 Modelo en RF-ETAPAS
7.06 Modelo RFEM con etapas de construcción.
7.89 Modelo RFEM sin etapa de construcción.

Resumen

El ejemplo muestra que es posible mostrar etapas simples de 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.

Referencia

[1] Barth, C. y Rustler, W. (2013). Finemente Elemente in der Baustatik-Praxis (1ª ed.). Berlín: Beuth.
[1] Langhammer, A. (2013). Berechnung und Modellierung von Systemänderungen im Zuge von Bauzuständen im Rahmen von Finite-Elemente-Lösungen (Disertación). Dresde: Hochschule für Technik und Wirtschaft.

Enlaces

Contacte con nosotros

Contacte con Dlubal Software

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD
RFEM Otros
RF-STAGES 5.xx

Módulo adicional

Consideración de las fases de construcción

Precio de la primera licencia
850,00 USD