Artículo técnico

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Construir en estructuras existentes siempre ha sido un área de especialización para los ingenieros. A menudo se deben agregar cargas adicionales a los edificios existentes. En este caso, se utilizan con frecuencia vigas de acero con placas finales y conexiones de espiga.

Este artículo explica qué influencia tiene el modelo seleccionado en el área de soporte en las fuerzas y deformaciones internas.

Descripción de los modelos A - E

El modelo A representa el caso estándar de usar un modelo de miembro puro. La viga es rígida en ambos lados, los seis grados de libertad están bloqueados. El modelo no tiene ninguna no linealidad. El modelo de miembro es compatible con soportes nodales del tipo "rígido".

Figura 01 - Modelo A

En el modelo B, el miembro tiene una placa extrema rígida en ambos lados, que está soportada linealmente. Rígido significa que las deformaciones de la placa no se tienen en cuenta. El soporte se modela como un soporte superficial puro.

Figura 02 - Modelo B

En el Modelo C, el miembro tiene una placa extrema rígida en ambos lados, que está soportada de forma no lineal. Solo los esfuerzos de compresión se absorben en el soporte de la superficie. Las fuerzas cortantes y de tracción son absorbidas por soportes nodales definidos no linealmente.

Figura 03 - Modelo C

En el modelo D, el miembro tiene una placa extrema finita (t = 100 mm) en ambos lados, que está soportada de forma no lineal. Solo los esfuerzos de compresión se absorben en el soporte de la superficie. Las fuerzas cortantes y de tracción son absorbidas por soportes nodales definidos no linealmente.

Figura 04 - Modelo D

En el modelo E, el miembro tiene una placa extrema finita (t = 40 mm) en ambos lados, que está soportada de forma no lineal. Solo los esfuerzos de compresión se absorben en el soporte de la superficie. Las fuerzas cortantes y de tracción son absorbidas por soportes nodales definidos no linealmente.

Figura 05 - Modelo E

Nota para modelar 'tacos': En nuestro ejemplo, el Modelo C, el Modelo D y el Modelo E incluyen un resorte de traslación no lineal para transferir las fuerzas de tracción.

Evaluación y comparación de resultados

El modelo de miembro simple (Modelo A) con restricción rígida muestra, como se esperaba, los momentos de restricción más grandes y, por lo tanto, el momento más bajo en el tramo. En cuanto al diseño de la placa final y el sujetador, este es el resultado más conservador. Sin embargo, el momento en el lapso está infravalorado.

El modelo B muestra casi los mismos resultados que el modelo A. La superficie rígida con el soporte lineal no permite ningún otro resultado. Tal modelado no es razonable en la práctica.

En el Modelo C, la no linealidad muestra un claro aumento del momento en el tramo en un 27%, en comparación con el modelo de miembro simple. El momento de restricción disminuye en consecuencia.

Cuanto más realistas sean las condiciones de soporte, más aumenta el momento en el tramo. Por lo tanto, el momento en el tramo es aproximadamente un 34% más alto en el Modelo D que en el modelo de miembro simple.

La influencia de las condiciones de soporte es más importante cuando se usa el espesor real de la placa de acero. En este caso, el momento en el espacio se incrementa en un 56%, como puede ver en el Modelo E.

Figura 06 - Fuerza interna My

Las deformaciones también son importantes condiciones de contorno. Las figuras muestran claramente qué influencia tiene el modelado respectivo en la deformación de la viga. En el Modelo A y el Modelo B, la ubicación de restricción permanece completamente deformada. Aquí, las deformaciones del tramo son pequeñas. En contraste, se producen deformaciones significativas de la placa en el modelo E con un espesor real de la placa de acero de 40 mm debido a la alta carga. En este caso, la influencia de la rigidez real de la placa en la deformación de la viga es particularmente clara.

Cabe señalar que la no linealidad del material (plasticidad) no se considera en este ejemplo simplificado. Por supuesto, pueden producirse deformaciones mayores después de alcanzar el límite elástico en las placas finales.

Figura 07 - Urdimbre

Resumen

Dependiendo de las tareas y objetivos, puede ser razonable modelar las condiciones de soporte cercanas a la realidad utilizando el Método de Elementos Finitos. Esto se puede hacer de forma rápida y eficiente en RFEM, que proporciona varias herramientas útiles y permite una entrada intuitiva. Por lo tanto, puede evaluar el comportamiento estructural de los componentes bajo la influencia de los soportes de una mejor manera.

Además, este diseño de conexión detallado permite una evaluación precisa de la aplicación de carga a otros componentes estructurales. Por lo tanto, un ingeniero puede ofrecer soluciones eficientes y factibles sin dejar de cumplir un alto estándar de seguridad.

El modelado FEM de las condiciones de soporte también puede ser útil al volver a calcular los componentes o elementos de fijación existentes, debido a su conversión, por ejemplo. Cuanto más se mueva dentro de los límites, más razonable será el esfuerzo del modelado realista.

Palabras clave

Rigidez de la unión Espesor de losa Rígida Condición de apoyo

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