Ángulo de giro de la barra

Artículo técnico

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En estructuras espaciales, la posición de la barra juega un papel importante en términos de la determinación de los esfuerzos internos. La orientación de los ejes de la barra se pueden definir o mediante el ángulo de giro global de la sección o por el ángulo de giro específico de la barra. Estos dos ángulos se añaden para determinar la posición de los ejes principales de la barra en un modelo en 3D.

Este artículo describe cómo RFEM y RSTAB establecen la posición de los miembros automáticamente y cómo se puede ajustar utilizando los ángulos de rotación de los miembros, si es necesario.

Ejes de miembros locales

El sistema de coordenadas relacionado con el miembro con los ejes x, y y z se define como en ángulo recto con tornillos a la derecha. El eje local x de la barra siempre representa el eje del centro de gravedad de la barra. Conecta el nodo inicial al nodo final mientras que la dirección positiva del eje x está orientada desde el nodo inicial i al nodo final j del miembro. En el caso de secciones simétricas, los ejes locales y y z representan los ejes principales del miembro (estos ejes se indican como u y v en el caso de secciones asimétricas). El eje y es el eje "mayor" de la sección.

Figura 01 - Ejes locales x, y y z de las barras

Ángulo de giro de la barra β

Si una barra tiene un giro alrededor de su eje longitudinal, este se puede definir por el ángulo β. La posición y, por lo tanto, el sistema de coordenadas del miembro local xyz se describe claramente especificando el nodo inicial iy el nodo final j, así como el ángulo de rotación β.

Luego, el programa define la posición de los ejes locales y y z automáticamente: El eje z está ubicado en el espacio de la manera en que la parte Z de la flecha direccional relacionada con el sistema de coordenadas global siempre apunta a la dirección global positiva Z. El eje y se obtiene de acuerdo con la regla de la derecha. Desde esta posición, el miembro se puede girar utilizando el ángulo de rotación β, que indica la rotación del sistema local x, y, z contra el sistema de referencia x ', y', z '. En el caso de la configuración predeterminada β = 0 °, el sistema de referencia es el sistema local al mismo tiempo. En el caso del ángulo positivo β, las direcciones y y z giran alrededor del eje longitudinal (eje local x) como en el caso de un tornillo a la derecha.

Figura 02 - Ángulo de giro de la barra β

Si el sistema local xyz se gira a la derecha 90 °, el eje y está en la posición del eje z antes de la rotación.

La figura 02 muestra la rotación atornillada a la izquierda. El ángulo β se debe introducir como negativo en este caso.

Orientación del miembro en caso de posición no horizontal del miembro

Si el miembro está en posición horizontal, la orientación y la rotación son claras, como se muestra en la Figura 02. Sin embargo, si el miembro se encuentra en el espacio, el programa lo orienta según las siguientes reglas.

Para un ángulo de rotación del elemento β = 0 °, son posibles dos casos.

1ª Caso 2: Posición general del miembro, β = 0 °
El eje de referencia y 'es paralelo al plano XY global. El eje de referencia z 'es perpendicular a los ejes x' e y ', mientras que su componente Z siempre apunta en la dirección del eje global Z. Si el eje Z se define hacia abajo en Datos generales, apunta en la dirección del componente Z positivo; si el eje Z se define hacia arriba, apunta en la dirección del componente Z negativo. Las direcciones de los ejes siguen la regla de la derecha.

Figura 03 - Barra en posición general

Segundo Caso 2: Posición vertical del miembro, β = 0 °
El eje de referencia y 'apunta en la dirección del eje Y global. El eje z se obtiene utilizando la regla de la derecha; si β = 0 °, apunta en la dirección del eje X global.

Figura 04 - Barra en posición vertical con un ángulo de giro de la barra de 0º y 45º

Para un ángulo de rotación de miembros de ± 90 ° y 180 °, el programa aplica los siguientes supuestos para los miembros en posición vertical:

Figura 05 - Barra en posición vertical con ángulo de giro de la barra de ±90° y 180°

El miembro se puede girar alrededor del eje longitudinal de este miembro utilizando el ángulo de rotación β. Un ángulo positivo corresponde a una rotación del eje y en la dirección del eje z. Es importante para la orientación del eje, ya sea que el miembro esté definido de arriba a abajo o al contrario (ver Figura 04 y Figura 05).

Modificación del eje del miembro debido a la posición del miembro

Si el eje "salta" en el caso de un miembro continuo de soporte, la causa suele ser la clasificación automática de la posición del miembro: La posición del miembro continuo se clasifica como "vertical" y la posición de los miembros conectados como "general". La posición general del miembro se aplica si hay (mínimamente) diferentes coordenadas X e Y para los nodos de definición de un miembro, por lo que el miembro está ligeramente inclinado.

Figura 06 - Cambio de los ejes de la barra

Los ejes variables complican la definición de cargas de miembros locales e imperfecciones. También influyen en los símbolos y signos de las fuerzas internas.

Especialmente cuando se importa un modelo DXF, puede ocurrir que las coordenadas X e Y de los nodos de definición no sean idénticos a todos los decimales. Esto se puede corregir mediante el ajuste manual. Una mejor manera es compensar las desviaciones con la opción de programa "Regenerar modelo", que también permite tolerancias definidas por el usuario.

Figura 07 - Cuadro de diálogo "Regenerar modelo" y resultados

Resumen

En un modelo 3D, la orientación del miembro es importante para la rigidez del modelo, así como para la asignación de cargas locales. Al ingresar un miembro, el sistema de eje local se define automáticamente en función de los nodos de definición. Entonces es posible ajustar la orientación del eje utilizando un ángulo de rotación del miembro. RFEM y RSTAB le permiten comprobar la posición del miembro de forma rápida y fiable en renderizado 3D.

Referencia

[1]Manual de RFEM. Tiefenbach: Dlubal Software, 2013. Descargar
[2] Manual de RSTAB. Tiefenbach: Dlubal Software, 2013. Descargar

Palabras clave

Ángulo de giro de la barra Ángulo de giro Eje de la barra Orientación de la barra Posición de la barra Sistema de ejes

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  • Actualizado 10. noviembre 2020

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