Gases ideales en análisis estructural

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

  • Base de conocimientos

Artículo técnico

En teoría, un gas ideal se compone de partículas de masa moviéndose libremente sin dilatación en un espacio de volumen. Es este espacio, cada partícula se mueve con una velocidad en una dirección. La colisión de una partícula con otra o las limitaciones de volumen llevan a un desvío y cambio en la velocidad de las partículas.

El estado del gas encerrado se puede describir por medio de estas hipótesis acerca de un equilibrio termodinámico. Esto resulta en la siguiente ecuación general de los gases:
p ∙ V = n ∙ R ∙ T
con las variables de estado
p = compresión
V = sólido
n = cantidad molar
R = constante de gas universal
T = temperatura

Propiedades de los gases ideales

Al mantener constantes ciertas variables de estado en la ecuación general de los gases, se obtienen propiedades especiales del gas ideal. Estar familiarizado con estas propiedades le ayuda a usar gases ideales en el análisis estructural y le ayuda a simular ciertos estados de carga en consecuencia.

Cambio de estado isotérmico (Boyle-Mariotte)
Si mantenemos constantes las variables T y n, y aumentamos la presión aplicada p, se reduce el volumen V de la unidad de gas considerada.

Se aplica lo siguiente:

Fórmula 1

p  1Vp · V = constp1p2 = V2V1

Cambio de estado de la fase isobara (Gay-Lussac)
Si las cantidades p y n se mantienen constantes y se aumenta la temperatura que actúa, el volumen V de la unidad de gas consideradas se aumenta.

Se aplica lo siguiente:

Fórmula 2

V  TVT = constV1V2 = T1T2

Cambio de estado isocórico (Amotons)
Si los valores V y n se mantienen constantes y se aumenta la temperatura que actúa T, se aumenta la presión p de la unidad de gas pertinente.

Se aplica lo siguiente:

Fórmula 3

p  TpT = constp1p2 = T1T2

Uso en análisis estructural

En el análisis estructural, los gases encerrados se usan generalmente para la transferencia de esfuerzos externos. Aquí el requisito es que un esfuerzo que actúa localmente en una cierta ubicación de la capa del sólido se pueda transportar mediante el gas encerrado a otros lados de la capa del sólido.

Esta propiedad se utiliza, por ejemplo, para aislar paneles de vidrio o cojines de membrana inflados. En ambos casos, la capa de sólido que consiste en elementos estructurales se describe y se llena con un gas. Para los paneles de vidrio aislante, la limitación de volumen consiste en capas rígidas de elementos y cojines de membrana hechos de elementos de membrana no rígidos. En ambos casos, sin embargo, la carga de viento o nieve ataca a un lado de la limitación de volumen y se transfiere a través del gas encerrado a los límites de volumen adyacentes.

Dado que la temperatura no cambia bruscamente en las situaciones de carga consideradas en la industria de la construcción, generalmente se simula un gas ideal con propiedades de estado isotérmico en la capa sólida.

Implementación en RFEM

Los sólidos se pueden definir en RFEM, donde se describen en relación con las superficies circundantes. En dicha celda de sólido que consiste en capas circundantes y componentes sólidos, puede introducir un valor del volumen con el tipo "Gas". Este volumen de gas resultante necesita una descripción del gas encerrado y una definición de las variables del estado atmosférico. Las variables del estado atmosférico no tienen efecto en el sólido cerrado y sólo describen una situación inicial para la simulación.

Imagen 01 - Comportamiento del gas en volumen de gas

En los casos de carga asignados, se puede aplicar una carga de sólido correspondiente para cada volumen de gas. Para simular sólidos abiertos, es posible especificar las presiones resultantes/sólidos resultantes o cambios en la presión/volumen.

Referencias

[1] Wikipedia: Gas ideal
[2] Wikipedia: ley de los gases ideales
[3] Wagner, R .: Building with cables and membranes. Berlín: Beuth, 2016

Autor

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Niemeier es responsable del desarrollo de RFEM, RSTAB y los módulos adicionales para estructuras de membranas extensibles. Además, es responsable del aseguramiento de la calidad y la atención al cliente.

Palabras clave

Volumen de gas PV SDR Clima Almohada Isotermo Espacio intermedio del panel de vidrio

Descargas

Enlaces

Escribir un comentario...

Escribir un comentario...

  • Vistas 1094x
  • Actualizado 27. octubre 2021

Contacte con nosotros

Contacta con Dlubal

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

Curso de formación en línea | Español

Eurocódigo 5 | Estructuras de madera según EN 1995-1-1

Curso de formación en línea 28. octubre 2021 15:00 - 19:00 CEST

Invitación al evento

2022 NASCC: La conferencia del acero

Conferencia 23. marzo 2022 - 25. marzo 2022

Invitación al evento

International Mass Timber Conference

Conferencia 12. abril 2022 - 14. abril 2022

Invitación al evento

Congreso de estructuras 2022

Conferencia 21. abril 2022 - 22. abril 2022

Diseño de vidrio con Dlubal Software

Diseño de vidrio con Dlubal Software

Webinar 8. junio 2021 14:00 - 14:45 CEST

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Webinar 13. mayo 2021 16:00 - 17:00 CEST

Introducción al programa RFEM

Introducción al programa RFEM

Webinar 22. abril 2021 16:00 - 17:00 CEST

CSA S16: 19 Diseño de acero en RFEM

CSA S16: 19 Diseño de acero en RFEM

Webinar 10. marzo 2021 14:00 - 15:00 EDT

Los errores de usuario más comunes con RFEM y RSTAB

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Webinar 4. febrero 2021 14:00 - 15:00 BST

Diseño de barras de aluminio según ADM 2020 en RFEM

Diseño de barras de aluminio según ADM 2020 en RFEM

Webinar 19. enero 2021 14:00 - 15:00 EDT

Cómo ser más productivos usando RFEM

Cómo ser más productivos usando RFEM

Webinar 10. diciembre 2020 16:00 - 17:00 BST

RFEM 5
RFEM

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD