Análisis no lineal en RF-/CONCRETE

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Al diseñar componentes de hormigón armado según EN 1992-1-1 [1] , son posibles métodos no lineales para determinar las fuerzas internas para los estados límite últimos y de servicio. Las fuerzas y deformaciones internas se determinan considerando el comportamiento no lineal de deformación de fuerzas internas. El cálculo de tensiones y deformaciones en el estado agrietado generalmente da como resultado desviaciones que son significativamente más altas que los valores determinados linealmente.

Uno de los artículos anteriores explica los métodos generales para el cálculo y modelado de vigas, nervios y vigas en T en estado agrietado. Este artículo describe el proceso de diseño de una viga continua de hormigón armado. El cálculo se puede llevar a cabo en los módulos adicionales CONCRETE y RF-CONCRETE Members en combinación con las licencias para EC2 y RF-CONCRETE NL.

Sistema y cargas

Una viga continua consiste en una sección rectangular de 20/35 cm y la clase de hormigón C30/37.

Las cargas permanentes y las cargas de tráfico se organizan en tres casos de carga. Para determinar las combinaciones de diseño según EN 1990, se utilizan la combinatoria automática para el estado límite último y el estado límite de servicio (situación de diseño habitual) de RFEM/RSTAB.

Figura 01 - Sistema y cargas

Cálculo lineal de armaduras en ULS

Primero, se determina el refuerzo para el estado límite último. El cálculo se realiza teniendo en cuenta el momento de redistribución y reducción para las fuerzas internas de la combinación de resultados RC1. Además, se especifican los siguientes parámetros de armadura:

  • Diámetro de refuerzo de 16 mm
  • Reducción de la armadura en tres zonas.
  • Cubierta de hormigón de 30 mm.
  • Refuerzo mínimo de 2 Ø 12 para las posiciones superior e inferior
  • Refuerzo secundario para la distancia máxima de refuerzo de 15 cm con Ø 12

En base a estas especificaciones, el programa determina una propuesta de refuerzo de acuerdo con el enfoque lineal-elástico. En la ventana 3.1, es posible comprobar el refuerzo, que es la base para el análisis no lineal.

Figura 02 - Ventana "3.1 Armadura longitudinal existente" en CONCRETE

Cálculo no lineal de anchos de grietas y deformaciones en SLS

El cálculo no lineal del estado límite de servicio se realiza para las combinaciones de carga LC6 a LC8 (las combinaciones de resultados no permiten ninguna relación clara tensión-deformación). En el análisis no lineal, se deben integrar los efectos de rigidez de la tensión. Para esto, se aplica el método con la curva característica modificada para acero según [2] .

Figura 03 - Ventana "1.1 Datos generales" para el estado límite de servicio con configuración para el cálculo no lineal según [2]

Además, se consideran los efectos de fluencia y contracción. Estos se pueden configurar en la ventana 1.3.

Figura 04 - Ventana "1.3 Secciones" con configuración para la fluencia y la retracción

Salida de datos

Se realiza un cálculo no lineal físico y geométrico. La iteración del estado de deformación se realiza en el plano de la sección. Sobre la base de la distribución de las fuerzas internas dentro del ciclo de iteración, siempre se calculan los nuevos estados de tensión-esfuerzo actuales. La convergencia se logra cuando se establece el estado de equilibrio.

Como se esperaba, las deformaciones máximas ocurren en el campo 1 para la carga de LC6 (LC1 + 0.5 ⋅ LC2). Los anchos de grieta son pequeños.

Figura 05 - Ventana "6.2.3 Estado límite de servicio para cálculo no lineal por barra"

La deformación resultante del cálculo no lineal con respecto al efecto de fluencia es significativamente mayor que la deformación del cálculo elástico lineal puro sin el efecto de fluencia. Esto es obvio cuando se comparan las deformaciones.

Figura 06 - Comparación de deformaciones

El diagrama de rigidez muestra que una gran área del campo 1 está agrietada en el estado de servicio.

Figura 07 - Distribución de la rigidez Iym ⋅ E

Conclusión

En comparación con el cálculo lineal-elástico de los componentes de hormigón armado, el análisis de rigidez y tensión no lineal proporciona valores de deformación que pueden ser considerablemente más altos cuando se considera la formación de grietas. Este efecto se puede resolver utilizando los métodos de análisis no lineales implementados en los módulos adicionales para el análisis estructural y el diseño de estructuras de hormigón armado por Dlubal Software. También es posible considerar los efectos de fluencia y contracción aquí.

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]  DAfStb: DAfStb-Heft 525 - Erläuterungen zu DIN 1045: 1. Berlin: Beuth, 2003
[3]  CONCRETO manual. Tiefenbach: Dlubal Software, agosto de 2017. Descargar

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

Editor técnico, Ingeniería de producto y soporte al cliente

El Sr. Vogl crea y mantiene la documentación técnica. Además, participa en el desarrollo del programa SHAPE-THIN y ofrece soporte al cliente.

Palabras clave

Método no lineal estado fisurado Estado II (fisurado) Ancho de fisura Fisuración Servicio rigidez a tracción Fluencia Retracción estado de deformación rigidez

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  • Actualizado 10. noviembre 2020

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