Diseñe muros de transferencia fácilmente utilizando el enlace BIM de ETABS

Muro de transferencia

El diseño de muros de transferencia es un tema complejo porque a menudo se comporta como regiones D, donde la hipótesis de sección plana no es válida, por lo que no se pueden utilizar las fórmulas empíricas habituales de los códigos de diseño. Esto significa que la función de diseño del software global de MEF, que a menudo utiliza una hipótesis de diseño de viga o pilar, no es adecuada para este problema.

En el muro mostrado anteriormente, los ingenieros tienen dos opciones para diseñarlo. Una es utilizar biela-y-tirante; aunque es un método adecuado y válido, implica mucho trabajo manual y prueba y error, lo que puede resultar costoso en tiempo. La segunda es utilizar una aproximación en el software global de MEF evaluando las tensiones principales de tracción para determinar los requisitos de armadura y verificando que las tensiones principales de compresión se mantengan por debajo de la resistencia de cálculo del hormigón.

La segunda opción parece una elección más práctica y eficiente en tiempo, pero encierra un peligro oculto.

Tracción transversal

Cuando el hormigón se somete a una fuerte compresión, a menudo experimenta deformaciones de tracción en la dirección perpendicular, lo que se denomina tracción transversal. Cuando esto ocurre, comienzan a formarse pequeñas fisuras y el hormigón queda menos confinado y más débil a compresión. Este efecto, conocido como ablandamiento a compresión, significa que el hormigón fisurado no puede soportar tanta fuerza de compresión como el hormigón sin fisurar. En el código de diseño, este efecto se tiene en cuenta al diseñar, por ejemplo, una viga de gran canto. En las bielas y nudos de vigas de gran canto, se utiliza un factor k en el Eurocódigo (o β en ACI) con diferentes valores, según la situación, para reducir la capacidad máxima de compresión del hormigón debido al efecto de ablandamiento a compresión.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail utiliza el CSFM (Método del Campo de Tensiones Compatible), que puede manejar con precisión tanto las regiones B como las regiones D. Detail también incorpora los efectos de ablandamiento a compresión en su análisis mediante un factor kc2, por lo que proporciona una evaluación más realista y segura de la capacidad de las bielas comprimidas de hormigón.

IDEA StatiCa 25.1 ofrece la importación de elementos de muro desde ETABS a IDEA StatiCa Detail. Mediante este enlace BIM, los ingenieros pueden importar fácilmente muros desde ETABS para realizar un análisis más exhaustivo en IDEA StatiCa Detail.

A continuación se muestra el mismo muro importado desde ETABS y analizado en IDEA StatiCa Detail. Se puede observar en la esquina superior izquierda que, con la armadura básica proporcionada, el análisis en ELU muestra fallo incluso cuando las tensiones de compresión son similares (alrededor de 15 MPa). ¿Por qué?

Este fallo en ELU está causado precisamente por la consideración del efecto de ablandamiento a compresión mediante el factor kc2, que reduce la capacidad del hormigón por un factor de 0,75. Por tanto, la capacidad del hormigón es ahora σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,75 = 15 MPa. Por eso, con una tensión de compresión de 15 MPa, la utilización (σc/σc,lim) se muestra como 99,5%.

La solución es añadir armadura adicional para aliviar parte de la tensión de compresión del hormigón. De este modo, el muro de transferencia puede superar la verificación normativa como se muestra a continuación. El requisito de añadir armadura de compresión adicional podría pasarse por alto si los ingenieros no utilizaran IDEA StatiCa Detail.

Si no lo ha observado, en la esquina superior izquierda también se considera el resultado en ELS dentro de IDEA StatiCa Detail, que incluye la limitación de tensiones, la deformación (con efecto a largo plazo) y la apertura de fisuras. El resultado en ELS es algo que los otros dos enfoques descritos anteriormente no pueden proporcionar. 

Así, utilizando IDEA StatiCa Detail, los ingenieros pueden estar plenamente informados sobre el comportamiento de su muro de transferencia, no solo en ELU, sino también en ELS.

Informe

Una vez finalizado el diseño, los ingenieros pueden generar un informe completo con todos los resultados del análisis para su presentación. Además, también se puede generar la medición de materiales de las armaduras con fines de fabricación.

Conclusión

El diseño de muros de transferencia exige una atención cuidadosa a las complejas interacciones de tensiones que se producen en las regiones D. Los enfoques simplificados o el uso directo de los resultados del software global de MEF pueden pasar por alto efectos importantes como el ablandamiento a compresión, lo que lleva a una sobreestimación de la capacidad del hormigón. Utilizando IDEA StatiCa Detail y su análisis basado en el CSFM, los ingenieros pueden tener en cuenta estos comportamientos no lineales con precisión, garantizando que tanto los requisitos de ELU como los de ELS se verifiquen correctamente.

Recursos

• Tutorial para el enlace BIM de ETABS a Detail