Zonas singulares en el diseño de superficies de hormigón armado

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Las zonas singulares ocurren en un área limitada debido a la concentración de valores de resultados dependientes de la tensión. Éstos están condicionados por la metodología del método de los elementos finitos. En teoría, la rigidez y/o la tensión en tamaño infinito se concentran sobre una zona pequeña infinitesimal.

En realidad, las singularidades o las concentraciones de tensión resultantes no ocurren en la medida en que ocurren en el modelo. Básicamente, no es razonable evaluar los resultados en el área de ubicaciones de singularidad. Sin embargo, es bastante razonable analizar y cuestionar las ubicaciones de singularidad porque las ubicaciones de singularidad pueden indicar problemas en el modelo real. Un ejemplo práctico en el diseño de hormigón sería, por ejemplo, cuestionar un riesgo de perforación en el área de ubicaciones de singularidad.

En el diseño concreto en RFEM y RF-CONCRETE, las singularidades a menudo resultan en situaciones no designables.

¿Dónde pueden ocurrir las zonas singulares?

  • Apoyos en forma de punta o introducción de carga
  • En esquinas entrantes o esquinas de huecos
  • En saltos de rigidez (salto en espesor de placa, por ejemplo)
  • En el inicio y fin de nervios
  • En el inicio y fin de soportes de lineas o muros

Detección de singularidades

En FEA, las ubicaciones de singularidad se pueden identificar refinando la malla en una ubicación correspondiente en el modelo por medio de un refinamiento de malla FE. Si el valor del resultado dependiente de la tensión aumenta en el área considerada, pero el área en la que actúa disminuye, es muy probable que sea una ubicación singular.

Contrarrestar las singularidades

En RFEM y el diseño de hormigón armado con RF-CONCRETE, puede contrarrestar las singularidades y las situaciones no designables asociadas de diferentes maneras.

Región media
En RFEM, hay regiones de suavizado que puede utilizar para suavizar los picos de resultados o establecerlos en cero. La región suave se puede abrir en "Resultados" en la barra de menú. En el caso de un suavizado, el área subyacente debe definirse en términos de ingeniería. Para la opción "Establecer fuerzas internas en cero", puede, por ejemplo, usar la sección de una columna conectada como un rango (ver Figura 01).

Superficie integrada
Como alternativa al área lisa con dimensiones de la sección de la columna, puede modelar superficies e integrarlas en la superficie existente. Estas superficies se excluyen luego en el diseño en RF-CONCRETE Surfaces (ver Figura 01).

Imagen 01 - Muestra ejemplar de una zona singular y medidas

El uso de fuerzas internas suavizadas o nulas debe activarse en las superficies de HORMIGÓN RF en las opciones detalladas (ver Figura 02).

Imagen 02 - Activación de los esfuerzos internos medios en RF-CONCRETE Surfaces

Ambos métodos (área lisa y superficie integrada) se pueden utilizar tanto para columnas como para esquinas reentrantes. En general, las regiones lisas son suficientes. Sin embargo, las regiones lisas no tienen el efecto deseado para el cálculo no lineal porque se pueden reorganizar las fuerzas internas durante el cálculo y pueden producirse nuevos efectos de singularidad.

Método de diseño para arandelas
En un diseño de losa, pueden producirse singularidades debido a las altas fuerzas axiales, por ejemplo debido al soporte selectivo. Además, el método de diseño puede tener una influencia creciente en los efectos de singularidad o en situaciones no designables. Por lo tanto, para las losas, se recomienda desactivar la optimización de las fuerzas internas de diseño en las superficies de RF-CONCRETE (ver Figura 03).

Imagen 03 - Método de cálculo en RF-CONCRETE Surfaces

Introducción de carga distribuida
Para evitar efectos de singularidad, las cargas concentradas o cargas lineales se pueden convertir en cargas superficiales. Para buscar la función Buscar, por ejemplo, use el menú contextual (ver Figura 04).

Imagen 04 - Conversión de carga en nudo a carga superficial

Redondeo de esquinas reentrantes
En el caso de esquinas reentrantes, así como esquinas en las aberturas, es posible redondear una esquina si es necesario utilizando la función "Esquina redondeada o angulada". Se puede acceder a la función a través de "Herramientas" en la barra de menú. En general, sin embargo, muchos efectos de singularidad se pueden contrarrestar lo suficiente mediante regiones de suavizado.

Apoyos
La prevención de las singularidades en los apoyos nodales y lineales se explica en este artículo en este artículo técnico .

Referencia

[1] Rombach, G .: Aplicación del método de elementos finitos en la construcción de hormigón. Berlin: Ernst und Sohn, 2000

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Adrian Langhammer

Dipl.-Ing. (FH) Adrian Langhammer

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Langhammer es responsable del desarrollo de los módulos adicionales para cocrete reforzado, y proporciona soporte técnico a nuestros clientes.

Palabras clave

Pico de tensión Concentración de tensión Singularidad

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  • Actualizado 4. enero 2021

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