Herramienta única para el flujo de trabajo completo de la placa base

Práctica actual para la armadura de anclaje

El fallo por arrancamiento del hormigón ocurre por varias razones:

• Área de hormigón pequeña bajo la placa base: Pedestal, cimentación corrida, pilares, placa base cerca del borde del hormigón
• Empotramiento limitado del anclaje 
• Fuerzas elevadas de momento, cortante o tracción en la placa base debido a estructuras pesadas
• Combinaciones de carga de las fuerzas anteriores

En la práctica de ingeniería actual, los anclajes se diseñan asumiendo una sección de hormigón sin armar. Las ecuaciones estándar utilizadas en el Capítulo 17 de ACI-318 se desarrollaron basándose en el diseño de capacidad del hormigón (CCD). Sin embargo, ACI 318 permite el uso de armadura de anclaje para resistir las fuerzas de arrancamiento cuando las restricciones geométricas impiden aumentar la capacidad de arrancamiento del hormigón. 

En ACI 318, pueden estar presentes tres categorías diferentes de armadura de hormigón en una cimentación: 

• Armadura de cimentación: Armadura diseñada para resistir fuerzas de flexión en la cimentación, es decir, pedestales
• Armadura de anclaje: Sirve como enfoque alternativo al uso de las ecuaciones de resistencia al arrancamiento del hormigón proporcionadas en ACI 318. Diseñada para resistir la resistencia requerida de la unión de la base
• Armadura complementaria: Se proporciona para restringir los conos de arrancamiento y no está específicamente diseñada para resistir ninguna carga.

 El diseño de la armadura de anclaje y complementaria se explica en la siguiente bibliografía:

• Comentario ACI-318 sección R17.5.2.1 – Esta sección proporciona prácticas de detallado recomendadas para la armadura de anclaje
• Anchorage design for petrochemical facilities, ASCE, 2013 – Este libro proporciona posibles modelos de biela y tirante que pueden utilizarse para diseñar los estados límite de arrancamiento y rotura lateral
• Design of anchor reinforcement in concrete pedestals, Widianto, Chandu Patel y Jerry Owen, 2010—Este artículo presenta un método para diseñar la armadura de anclaje utilizando el modelo de biela y tirante y explica un procedimiento de diseño propuesto.

Durante años, esto ha sido un problema habitual para los ingenieros de registro y los diseñadores estructurales. Diseñar la armadura en el hormigón bajo la placa base suele ser un proceso que consume mucho tiempo, especialmente cuando las fuerzas en los anclajes superan la capacidad de arrancamiento. IDEA StatiCa acaba de desbloquear un nuevo flujo de trabajo completo que permite a los ingenieros modelar, analizar y verificar la armadura de anclaje de forma rápida y precisa.

Explicación del flujo de trabajo completo

IDEA StatiCa es un software de uniones de acero muy conocido por sus capacidades en el diseño de placas base. Con la aplicación Connection, puede modelar cualquier placa base y diseñar sus anclajes. Sin embargo, si se dan algunas de las condiciones mencionadas anteriormente, los anclajes fallarán por resistencia al arrancamiento del hormigón. 

El nuevo flujo de trabajo le permite diseñar la armadura de anclaje necesaria para transferir las fuerzas a la cimentación de hormigón. 

Revisemos el flujo de trabajo propuesto:

1. Modelar y diseñar la placa base en la aplicación Connection

Inicie el diseño de la placa base en IDEA StatiCa Connection. Utilice la operación de placa base para modelar placas de acero, bloques de hormigón, anclajes y soldaduras. El usuario también puede utilizar otras operaciones para añadir rigidizadores o placas de unión si la placa base tiene un elemento de arriostramiento. No hay limitaciones geométricas. 

Otra opción para los usuarios es importar las cargas desde otras aplicaciones. Muchas de nuestras integraciones permiten la importación automática de información crítica, como cargas y geometría, lo que reduce la duplicación del modelado.

Una vez realizada la importación, el análisis se lleva a cabo para múltiples combinaciones de carga en lugar de recurrir a reacciones envolventes. 

2. Diseño de componentes de acero 

IDEA StatiCa Connection realiza la verificación normativa de todos los componentes del modelo: Elementos de acero, placa base, tornillos y soldaduras. 

Haga clic en el enlace a continuación para ver el informe detallado completo:

PDF del informe completo de la unión

3. Diseño de pernos de anclaje 

IDEA StatiCa Connection utiliza las fórmulas del Capítulo 17 de ACI-318 (2014 o 2019) para diseñar los pernos de anclaje. Los resultados normativos se presentan en una tabla y puede consultar el estado de cada verificación de anclaje. La verificación también considera la resistencia al arrancamiento del hormigón. 

Sin embargo, la verificación solo considera hormigón sin armar.

Ahora puede eliminar las verificaciones de arrancamiento del hormigón de los resultados y, en su lugar, obtener las fuerzas en los anclajes necesarias para diseñar la armadura complementaria.

 Consulte los siguientes pasos para diseñar la armadura de hormigón en IDEA StatiCa. 

4. Exportar el modelo de placa base a la aplicación IDEA StatiCa Detail

Con IDEA StatiCa versión 25, puede exportar el modelo de placa base a la aplicación Detail, y el modelo se importará incluyendo la placa base, los anclajes, el bloque de hormigón, las fuerzas en los anclajes y la placa base, y las combinaciones de carga.

5. Modelar la armadura en el bloque de hormigón mediante operaciones

Antes de ejecutar el análisis, el usuario modela la armadura de acero en el modelo importado. Utilice el nuevo icono de armadura para añadir la armadura. Seleccione entre diferentes opciones para introducir las barras de acero, como el número de capas y barras en cada capa. Visualícelo utilizando la vista transparente 3D. 

6. Ejecutar el análisis y revisar los resultados

Una vez finalizado el análisis, vaya a la pestaña Verificación y revise la tasa de utilización del material y las tensiones. El flujo de tensiones en los resultados del Resumen muestra los vectores de tensiones principales de compresión en el hormigón y la utilización de la armadura para ofrecer una visión general básica. El usuario puede revisar la resistencia del hormigón y del acero, las tensiones de adherencia del acero y las deformaciones para las diferentes combinaciones de carga. 

Conclusión

IDEA StatiCa está ayudando a miles de ingenieros desarrollando software para detalles de ingeniería estructural. 

El flujo de trabajo completo de diseño de placa base simplifica tareas complejas, reduciendo el tiempo dedicado a los cálculos de ambas partes, la placa base de acero y la cimentación de hormigón armado. Con una clara visualización 3D, los usuarios pueden comprender mejor los caminos de carga y optimizar el diseño de la armadura de hormigón.