Vigas de soporte, costillas, vigas en T: deformación y deflexión en estado agrietado

Artículo técnico

Los módulos adicionales RFEM y RF-CONCRETE ofrecen varias opciones para el análisis de deformación de una viga en T en estado craqueado (estado II). Este artículo técnico describe los métodos de cálculo (C) y las opciones de modelado (M). Tanto los métodos de cálculo como las opciones de modelado no se limitan a las vigas en T, sino que solo se explicarán utilizando un ejemplo de este sistema.

Métodos de cálculo de deformación / análisis de deflexión

C1: Cálculo analítico - Miembro
El método de cálculo según EN 1992‑1‑1, Sección 7.4.3 [1] , permite una aproximación simplificada de la deformación en estado de craqueo. Usando este método, la deformación se determina sobre una estructura de miembro extraída. Los elementos estructurales conectados, como las superficies, por ejemplo, no se consideran en el cálculo.

C2: Cálculo analítico - Superficie
El módulo adicional RF-CONCRETE Deflect determina las deformaciones en el estado de craqueo utilizando un método basado en el método de cálculo analítico según EN 1992‑1‑1, Sección 7.4.3 [1] . En este caso, las propiedades del material lineal y elástico se aplican al acero de refuerzo y al hormigón hasta que se alcanza la resistencia a la tensión. Si se excede la resistencia a la tensión del concreto, se produce un daño. La estructura analizada debe consistir enteramente en superficies. Este método de cálculo es adecuado para superficies sometidas a flexión.

C3: Cálculo no lineal - Miembro
Este es un método físicamente no lineal, que considera la formación de grietas y la redistribución de fuerzas internas en el análisis de deformación. La estructura analizada debe ser una estructura miembro pura.

C4: Cálculo no lineal - Superficie
Este es un método físicamente no lineal, que considera la formación de grietas y la redistribución de fuerzas internas en el análisis de deformación. La estructura analizada debe consistir enteramente en superficies. En este método, un modelo de superficie bidimensional se expande internamente a través de la altura. Para esto, la sección transversal de acero se divide en un número definido de capas de acero y concreto. Para obtener más información, consulte el manual RF-CONCRETE Surfaces, Capítulo 2.8.2 [2] .

C5: Cálculo no lineal - Estructura combinada
En teoría, las estructuras que consisten en superficies y miembros se pueden analizar utilizando la exportación de rigidez. Los miembros de RF-CONCRETE y las superficies de RF-CONCRETE ofrecen la opción de exportar la rigidez determinada en el estado de craqueo a RFEM en un caso de carga o una combinación de carga. El cálculo se inicia en uno de los dos módulos, la rigidez se exporta a RFEM y el otro módulo realiza el cálculo no lineal una vez más para considerar la rigidez exportada. Cabe señalar que la interacción entre la superficie y el elemento miembro podría no considerarse en una sola exportación de la rigidez.

Opciones de modelado

Los métodos de cálculo disponibles se pueden combinar con varios enfoques de modelado en el modelado o se pueden vincular a ellos. Esto se explicará a continuación, utilizando un ejemplo de una viga simplemente soportada con una sección en T.

Figura 01 - M1: Estructura de miembros en vista renderizada

M1: Estructura del haz
La estructura se modela como una estructura miembro pura. Una posible opción de modelado es separar los componentes individuales de toda la estructura y analizarlos por separado, o crear la estructura solo a partir de los miembros.

M2: Estructura combinada de elementos miembros y de superficie
Los acordes de viga en T se modelan como un elemento de superficie y la web como un elemento miembro. Este es un modelo típico cuando se utilizan miembros del tipo Rib. El tipo de miembro de una costilla solo se puede utilizar para el cálculo analítico (C1). Para el método de cálculo no lineal (C3), la costilla debe convertirse en un miembro de haz excéntrico ya que no tiene rigidez real en el modelo.

Figura 02 - M2: Estructura combinada hecha de elementos de superficie y miembros

M3: Estructura de placa plegada con banda verticalmente dispuesta
La estructura se modela como una estructura de placa plegada pura sin ningún elemento miembro. En el caso de modelar la estructura como un modelo de superficie, puede atribuir la sección transversal de la viga en T a una línea estructural, que define la posición y la orientación de las superficies. Por lo tanto, la red se modelaría como una superficie vertical, que es ortogonal a las superficies de la cuerda.

Figura 03 - M3: Estructura de placa plegada con una red dispuesta verticalmente

M4: Estructura de placa plegada con banda horizontalmente dispuesta
Al igual que en el caso de M3, el modelo consiste enteramente en superficies. Tanto los acordes como la red se modelan como una superficie con excentricidad dispuesta horizontalmente al eje centroidal. La superficie que forma la banda tiene un grosor correspondiente a la altura total de la estructura.

Figura 04 - M4: Estructura de placa plegada con una red dispuesta horizontalmente

Información general sobre el modelado en módulos adicionales
Básicamente, el cálculo de la deformación en estado craqueado requiere una definición de un refuerzo existente en la estructura que sea lo más cercano posible al refuerzo o caja realmente diseñado que coincida con él, en el mejor de los casos. En los miembros de RF-CONCRETE, es posible ajustar el refuerzo existente y guardarlo como una plantilla (ver Miembros de RF-CONCRETE, Capítulo 3.6 [3] ). En RF-CONCRETE Surfaces, puede definir la cantidad de refuerzo existente manualmente o para cada elemento, superficie por superficie (consulte RF-CONCRETE Surfaces, Capítulo 3.4.3 [2] ).

Combinación de métodos para determinar la deformación y modelado

Según el modelo, solo ciertos métodos son adecuados para el análisis de deformación. La siguiente tabla muestra las posibles combinaciones.

Figura 05 - Combinación de opciones de modelado y métodos de cálculo para análisis de deformación

* 1) Si se utiliza un tipo de miembro Rib en M2, es posible realizar el cálculo analítico C1. En el caso de miembros excéntricos, una parte de la superficie se descuidaría al utilizar C1.

* 2) Se debe tener en cuenta que el método C2 está diseñado para componentes estructurales predominantemente sujetos a flexión.

Referencia

[1] Eurocódigo 2: Diseño de estructuras de hormigón. Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificios . EN 1992‑1‑1: 2004 + AC: 2010
[2] Manual RF- / CONCRETO Superficies . (2017). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar
[3] Manual de miembros RF- / CONCRETO . (2011). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar

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