Teniendo en cuenta Schöck Isokorb® en el cálculo FEM de RFEM

Artículo técnico

La pérdida de calor debida a componentes externos sin desacoplamiento térmico de los componentes internos es enorme. Por esta razón, los componentes estructurales externos se separan térmicamente de la envolvente del edificio mediante el uso de un componente incorporado especial. Para la conexión de una losa de balcón con un piso de concreto reforzado, se puede usar Schöck Isokorb® o HALFEN HIT Insulated Connection, por ejemplo. Para el diseño de dichos componentes integrados, se debe tener en cuenta la aprobación técnica correspondiente. El siguiente artículo muestra un ejemplo con Schöck Isokorb® en el cálculo de FEM.

Estructura de modelado

La rotura térmica del lado externo e interno se realiza generalmente utilizando una tira aislante hecha de espuma dura de poliestireno. En el caso de Schöck Isokorb®, las fuerzas de tracción son absorbidas por el acero inoxidable y las fuerzas de compresión por el hormigón reforzado con microfibra de alto rendimiento con recubrimiento plástico PE-HD a través de la capa aislante. Por lo tanto, la transferencia de momentos torsionales a través de la capa aislante no es posible. Dependiendo del tipo seleccionado de Isokorb®, los momentos y / o las fuerzas de corte pueden transferirse. Esta transmisión de fuerza limitada debe ser considerada en el análisis estructural.

La información técnica de acuerdo con EC 2 [1] para Isokorb® incluye una guía FEM donde se describe el modelado. La empresa Schöck recomienda el siguiente enfoque para el diseño de Schöck Isokorb® utilizando el método de elementos finitos:

  • Separe el componente externo de la estructura de soporte del edificio.
  • Determine las fuerzas internas en el soporte de componentes externos teniendo en cuenta los valores de rigidez del resorte (recomendación para Schöck Isokorb®). Valores de resorte aproximados recomendados para Schöck Isokorb®:
    10,000 kNm / rad / m para un resorte rotativo
    250,000 kN / m² para un resorte vertical.
  • Seleccione el tipo Schöck Isokorb®, incluidos los valores de diseño determinados para la fuerza de corte v Ed y el momento m Ed .
  • Aplique la fuerza de corte calculada v Ed y los momentos m Ed como cargas de borde externo a la estructura de soporte de carga (losa del techo, por ejemplo).

Figura 01 - Sistema estructural de Schöck Isokorb® tipo K de [1]

Al separar el componente externo de la estructura de soporte de un edificio, las cargas del componente externo deben aplicarse manualmente como cargas de borde adicionales en la estructura de soporte. Como se muestra en la Figura 2, una losa de balcón se modeló por separado de la losa de piso y las fuerzas de apoyo de la losa de balcón se definieron como una carga de borde de la losa de piso.

Figura 02 - Diseño separado de componente externo y estructura de soporte

Modelado en RFEM usando línea bisagra

Con el fin de evitar el esfuerzo adicional de aplicar las cargas de borde desde el componente externo, es posible modelar el componente externo junto con la estructura de soporte en RFEM. Por lo tanto, la transmisión de fuerza limitada debida a Isokorb® se considera correctamente en el cálculo de FEM, pero se debe colocar una bisagra de línea en la intersección entre el componente externo e interno (ubicación de instalación de Isokorb®). Al definir las propiedades de la bisagra, el efecto específico se puede considerar en el flujo de fuerza. La línea de la bisagra está dispuesta en el lado externo (lado del balcón) en este caso. Tenga en cuenta que no es posible definir ninguna no linealidad para las propiedades de la bisagra al utilizar la bisagra de línea. Sin embargo, la línea de la bisagra es suficiente para la aplicación general de Isokorb®, por ejemplo, en el caso de una losa voladiza de balcón donde el momento y la fuerza de corte solo actúan en una dirección.

Figura 03 - Definición de línea de bisagra con propiedades de Isokorb®

Modelado en RFEM usando Line Release

Dependiendo del tipo de Isokorb® seleccionado, las fuerzas transferibles son diferentes. Por lo tanto, los momentos y las fuerzas de corte también pueden transmitirse en una sola dirección, según el tipo. Al definir la transmisión de fuerza no lineal (un fallo en una dirección, por ejemplo) en una línea de conexión entre el componente externo e interno, puede utilizar una liberación de línea en RFEM. En el primer paso, es necesario definir un tipo de liberación de línea con las propiedades correspondientes del Isokorb® seleccionado. Para desactivar el efecto de resorte en una dirección, seleccione la opción 'Actividad parcial ...' en 'No linealidad' y en los detalles correspondientes, seleccione la opción 'Ineficacia del resorte' en la dirección correspondiente. La Figura 4 muestra las propiedades de Isokorb® tipo K con la opción de transferir una dirección de fuerza (tensión) y una dirección de traslación.

Figura 04 - Tipo de liberación de línea con propiedades no lineales

El tipo de liberación de línea que se muestra en la Figura 4 se define como una liberación de línea en la línea de conexión entre el componente externo y el componente interno.

Figura 05 - Definición de lanzamiento de línea con propiedades no lineales de Isokorb®

Evaluación de resultados

El diseño de Isokorb® requiere la transmisión de las fuerzas internas del diseño. Al modelar los componentes por separado, como se muestra en la Figura 1, se pueden usar las fuerzas de soporte del componente externo. Cuando se usa una bisagra de línea o un lanzamiento de línea para el modelado, es posible mostrar las fuerzas que se transmitirán utilizando 'Visualización de resultados en secciones'. De esta manera, puede generar una sección en la línea de conexión (Isokorb®) y seleccionar el número de superficie del componente externo para la salida del resultado. La Figura 6 muestra una comparación de los momentos de flexión de la placa mx resultantes de los métodos de modelado descritos anteriormente. Puede reconocer un buen acuerdo entre los resultados de los enfoques de modelado individual aquí.

Figura 06 - Comparación de los momentos de flexión mx para los enfoques de modelado individual

Referencia

[1] Información técnica - Schöck Isokorb® con aislamiento de 80 mm . (2017). Bicester: Schöck Ltd. Descargar .
[2] Manual de RFEM 5 . (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar

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