Vigas de cuelgue, nervios y vigas en T: deformación y flecha en el estado fisurado

Artículo técnico

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Los módulos adicionales RFEM y RF-CONCRETE ofrecen varias opciones para el análisis de deformación de una viga en T en estado fisurado (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 la deformación/desviación anal

V1: Cálculo analítico para miembro
El método según EN 1992-1-1 Sección 7.4.3 [1] permite una determinación aproximada simplificada de la deformación en el estado II. En este método, la deformación se determina en el sistema de miembros extraídos. Los elementos estructurales conectados, como las superficies, no se tienen en cuenta en el cálculo.

V2: Cálculo analítico del área
El módulo adicional RF-CONCRETE Deflect determina las deformaciones en el estado II por medio de un método basado en el método analítico según EN 1992-1-1 Sección 7.4.3. En este caso, las propiedades del material lineal elástico se aplican para el acero de refuerzo y para el hormigón hasta que se alcanza la resistencia a la tracción. Si se excede la resistencia a la tracción del hormigón, se produce el desarrollo de daños. La estructura considerada debe consistir exclusivamente en superficies. El método está diseñado para superficies sometidas a flexión.

V3: Miembro de cálculo no lineal
Método físico no lineal que considera la formación de grietas y la redistribución de fuerzas internas en el análisis de deformación. La estructura considerada debe ser una estructura de miembro puro.

V4: Cálculo no lineal de área
Método físico no lineal que considera la formación de grietas y la redistribución de fuerzas internas en el análisis de deformación. La estructura considerada debe consistir exclusivamente en superficies. En este método, el modelo de superficie bidimensional se extiende internamente por la altura. Para esto, la sección de acero se divide en un número definido de capas de acero y hormigón, las llamadas capas. Para obtener más información, consulte el manual de Superficies RF-CONCRETE, Capítulo 2.8.2 [1] .

V5: Cálculo no lineal en un sistema mixto
Las estructuras que consisten en superficies y miembros pueden calcularse teóricamente con la ayuda de la exportación de rigidez. En RF-CONCRETE Members y RF-CONCRETE Surfaces, es posible exportar la rigidez determinada en el estado II a un caso de carga o combinación de carga según RFEM. El cálculo se inicia en uno de los dos módulos, la rigidez se exporta posteriormente a RFEM y el otro módulo calcula una vez más de forma no lineal, teniendo en cuenta la rigidez exportada. Tenga en cuenta que una interacción entre la superficie y el elemento no se puede considerar en una exportación única de la rigidez.

Opciones de modelado

Los métodos de cálculo disponibles se pueden combinar con diferentes enfoques de modelado o están vinculados a ellos. Esto se aclarará a continuación por medio de una viga de un tramo con una sección en T.

Figura 01 - M1: Estructura de barras en vista renderizada

M1: Estructura de miembros
La estructura se modela como una estructura de miembro puro. Si los componentes individuales se pueden separar de un sistema completo y se consideran por separado o el sistema puede estar completamente representado por miembros, esta es una posible opción de modelado.

M2: Sistema mixto de elementos y elementos superficiales
Los acordes de la viga en T se muestran como elementos de superficie y la red como elementos de miembro. Este es el modelo clásico cuando se utilizan miembros del tipo de nervadura. El tipo de miembro Rib solo se puede utilizar para un cálculo analítico (V1). Para los métodos no lineales (V3), un nervio debe convertirse en una viga excéntrica porque no tiene rigidez real en el modelo.

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

M3: Estructura plegada con banda alineada verticalmente
La estructura se modela como una estructura de placa plegada pura sin ningún elemento de miembro. Al modelar como un modelo de superficie, la sección transversal de la viga se puede reducir a una línea de sistema que define la posición y orientación de las superficies. La red se mostraría como una superficie vertical que es ortogonal a las superficies del acorde.

Figura 03 - M3: Estructura de chapa plegada con el alma dispuesta verticalmente

M4: Estructura plegada con banda orientada horizontalmente
Similar al M3, el modelo consiste exclusivamente en superficies. Tanto los acordes como la banda están diseñados como una superficie orientada horizontalmente con excentricidad al eje centroidal. Al área que representa la red se le asigna un grosor que corresponde a la altura total del sistema.

Figura 04 - M4: Estructura de chapa plegada con el alma dispuesta horizontalmente

Información general sobre el modelado en módulos adicionales
Básicamente, para un análisis de deformación en el estado II, se debe definir una armadura existente en el sistema que se acerque lo más posible a la armadura realmente diseñada o, en el mejor de los casos, le corresponde. En RF-CONCRETE Members, puede ajustar una armadura existente y guardarla como plantilla (Manual RF-CONCRETE Members, capítulo 3.6 [3] ). En RF-CONCRETE Surfaces, es posible, entre otras cosas, definir una cantidad existente de refuerzo manualmente y por área para cada elemento (Manual RF-CONCRETE Surfaces, capítulo 3.4.3 [2] ).

Combinación de métodos para determinar la deformación y el modelado

Dependiendo del modelado, solo se consideran ciertos métodos para determinar la deformación. El siguiente gráfico muestra las posibles combinaciones.

Figura 05 - Combinación de las opciones de modelado y métodos de cálculo para el análisis de deformaciones

* 1) Si se utiliza un miembro del tipo de nervadura en M2, se puede realizar un cálculo analítico según V1. Para miembros excéntricos, la proporción de la superficie se descuidaría al usar V1.

* 2) Cabe señalar que el Método V2 está diseñado para componentes que están sujetos principalmente a flexión.

Bibliografía

[1] Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificios; EN 1992‑1‑1: 2004 + AC: 2010
[2]  Manual RF-CONCRETE Superficies. Tiefenbach: Dlubal Software, mayo de 2017. Descargar
[3]  Manual RF-CONCRETE Members. Tiefenbach: Dlubal Software, julio de 2017. Descargar

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