Opciones de modelado para secciones compuestas

Artículo técnico

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En RFEM, existen diferentes opciones para modelar secciones compuestas. En el ejemplo siguiente, se visualizan y explican tres opciones de modelado diferentes para una sección compuesta, que consiste en una sección de acero HEA 300 y una sección rectangular de hormigón con l = 100/30 cm.

sistema estático

La viga compuesta está soportada como una viga de un solo tramo a una longitud de 15 m. En realidad, el compuesto se crea utilizando conectores de cizalla de espárragos con cabeza que se sueldan cada 1,25 m. El peso propio se supone como carga (figura 01).

Imagen 01 - Sistema

Opción 1: compuesto que usa nudos comunes por excentricidad de la barra

Ambos elementos de sección se modelan cada uno como (2 ⋅) elementos de viga de 12 ⋅ 1,25 m de largo (viga tipo viga). Dado que ambas secciones se encuentran inicialmente en la misma línea, la función 'Permitir miembros dobles' en 'Editar' debe activarse para que se puedan considerar por separado, pero aún se admiten en el mismo nodo final. La excentricidad del miembro correspondiente se debe asignar a todos los elementos de 2 ⋅ 12 miembros para que el borde superior de la sección de acero sea igual al borde inferior de la sección de hormigón (Figura 02).

Imagen 02 - Opción 1: compuesto que usa nudos comunes por excentricidad de la barra

De esta manera, los doce elementos compuestos individuales están conectados entre sí en su respectivo inicio y final de miembro.

Opción 2: Composite Using Rigid Elements

Aquí se realiza el mismo modelado para los elementos como para la Opción 1, con la diferencia de que no se asignan excentricidades a las secciones transversales, pero ambas secciones transversales de miembros están en dos líneas separadas. Para crear doce elementos compuestos del total de 24 elementos, las secciones individuales se conectan entre sí mediante elementos rígidos. En ambos soportes, el miembro rígido se divide en dos miembros cada uno de modo que los soportes nodales se encuentren en la junta compuesta como en la Opción 1. El soporte se realiza con elementos rígidos (Figura 03).

Imagen 03 - Opción 2: Composite Using Rigid Elements

Los miembros rígidos conectan ambas secciones transversales completas de la misma manera que una excentricidad. Esta opción ofrece la posibilidad de modificar las rigideces de los miembros rígidos de manera similar a los conectores de cizalla de espárragos existentes en sus extremos o incluso reemplazarlos por otros tipos de miembros. Además, existe la posibilidad de ver las fuerzas internas de los acoplamientos (miembros rígidos). Por lo tanto, es necesario activar la opción 'Resultados en acoplamientos' en el navegador de visualización en 'Resultados' → 'Deformación' → 'Miembros' (Figura 04).

Imagen 04 - Activar "Resultados en acoplamientos"

Opción 3: Compuesto por tipo de miembro 'Rib'

Esta opción se basa en un modelado completamente diferente. La sección de hormigón se modela como una superficie, la sección de acero como una nervadura. La excentricidad de la nervadura se puede definir en el cuadro de diálogo 'Editar nervadura' en el lado + z de la superficie. Para obtener la misma situación de soporte que en la Opción 1 y la Opción 2, la superficie (y, por lo tanto, también automáticamente el nervio) se puede conectar en ambos lados al soporte con el miembro rígido, desde su eje central hasta su lado + z. Además, para obtener fuerzas internas para la sección completa, se debe activar la opción 'Al agregar componentes de componentes de superficie' en el navegador de visualización → 'Resultados' → 'Miembros' → 'Nervaduras - Contribución efectiva en superficie/miembro' ) Encuentre más información sobre el nervio de tipo de miembro en las preguntas frecuentes correspondientes .

Conclusión

Mientras que las dos primeras opciones son una especie de modelo de marco y, por lo tanto, los momentos de flexión están saltando favorablemente debido a los acoplamientos, la tercera opción representa una sección compuesta ideal. Debido a las fuerzas internas integradas sobre la superficie del hormigón, las fuerzas internas tienen un tamaño diferente que en las dos primeras opciones y deben evaluarse de forma diferente (Figuras 05 y 06).

Imagen 05 - Opciones 1 y 2: Visualización de los momentos flectores Mi en la viga de acero

Imagen 06 - Opción 3: Visualización de los momentos flectores Mi en la sección compuesta

Sin embargo, una comparación de la desviación revela que las tres opciones se pueden utilizar para modelar (Figura 07).

Imagen 07 - Desviación de las tres opciones

Además, con respecto al efecto de corte entre la sección de hormigón y la sección de acero, se puede afirmar que los resultados son comparables. La fuerza de corte longitudinal VL se muestra cuando se activa la fuerza interna VL debajo del 'Diagrama de resultados' (haga clic con el botón derecho en el nervio) (Figura 08).

Imagen 08 - Visualización de la fuerza de corte longitudinal VL

Esto se compara con la fuerza de corte de los miembros rígidos de la Opción 2 (Figura 09).

Imagen 09 - Fuerza cortante del primer miembro rígido del soporte

Fuerzas internas y
desviaciones
en comparación
Opcion 1Opcion 2Opcion 3
My [kNm]32,6432,64240,5
u [mm]20,120,120,4
VL [kN]132,3132,3128,3

Palabras clave

sección mixta Híbrida Columna compuesta viga mixta

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  • Actualizado 10. noviembre 2020

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