El diseño de la unión de placa base sencilla
Continuando con mi primera publicación sobre la simple unión de empalme, en esta publicación hablaré sobre la humilde placa base. Este tipo de unión fue el primero que diseñé y, en aquellos días, era realmente muy sencillo. ¡Por si se lo preguntaban, la unión de empalme quedó en un cercano segundo lugar!
De nuevo, mucho ha cambiado a lo largo de los años, no menos las normativas. Los edificios se han vuelto más complejos, tanto en apariencia como en el número de disciplinas necesarias para diseñarlos con éxito. A medida que los edificios y su composición estructural se vuelven más complejos, los ingenieros dedican más tiempo a las uniones complejas que generan. IDEA StatiCa ayuda a aliviar estas complejidades mediante una interfaz fácil de entender que crea uniones eficientes, precisas y con verificación normativa.
La humilde placa base es posiblemente una de las últimas uniones en diseñarse, pero es literalmente la primera pieza de acero que se necesita en un proyecto. Algunos diseños tendrán consideraciones arquitectónicas, la mayoría se basarán puramente en la función, con la forma en segundo plano. IDEA StatiCa dispone de las herramientas para modelar, analizar y verificar prácticamente cualquier configuración imaginable.
Una búsqueda rápida en nuestro Centro de Soporte muestra varios proyectos que nuestros clientes pueden usar para familiarizarse más con IDEA StatiCa:
Todos estos ejemplos incluyen un archivo de proyecto y también pueden visualizarse en el Visor en línea – ¿a qué está esperando? Puede encontrar estos proyectos en nuestro Centro de Soporte.
No solo somos capaces de diseñar estas placas base relativamente simples, sino que IDEA StatiCa también ha sido utilizado por algunos de los ingenieros y fabricantes más destacados del mundo para diseñar uniones muy complejas:
En ambos casos, IDEA StatiCa permitió a los ingenieros diseñar una unión de placa base compleja de forma elegante y con confianza.
¿Qué compone una unión de placa base?
Obviamente, está la propia placa base. ¿Pero qué espesor? ¿Qué material?
Luego hay uno o más elementos que deben ser soportados.
¿Qué fuerzas intervienen y dónde actúan?
Por último, hay que considerar la cimentación y el sistema de anclaje. ¿Qué espesor? ¿Qué calidad? ¿Qué tipo de anclaje y diámetro?
IDEA StatiCa puede abordar esto de varias maneras:
- Construir la unión paso a paso en la aplicación IDEA StatiCa
- Usar un enlace BIM desde una aplicación de análisis
- Usar un enlace BIM desde una aplicación de modelado (con o sin resultados)
- Usar la nueva funcionalidad de Checkbot para combinar un modelo geométrico y resultados de análisis
Sin duda tenemos un enfoque adecuado para todos, dependiendo de hasta dónde deseen llevar la integración del diseño global.
Diseño de la unión paso a paso
Un enfoque paso a paso construye la unión desde la placa base hacia abajo y hacia arriba. El usuario añade los elementos, los posiciona y crea los efectos de carga que actúan sobre dichos elementos. Operaciones adicionales definen la placa base (y la cimentación de hormigón) y muchas otras operaciones especiales como placas de unión, etc. Este es el enfoque que más tiempo consume (pero a menudo el más satisfactorio). Este enfoque también conlleva más riesgo al transponer datos de entrada de una o más fuentes a IDEA StatiCa.
Enlace BIM desde software de análisis
El uso del enlace BIM desde una aplicación de análisis permite transferir los elementos y los efectos de carga a IDEA StatiCa a través de la nueva aplicación Checkbot (o el antiguo gestor de verificación normativa). Este enfoque sigue requiriendo que los componentes adicionales se modelen manualmente en IDEA StatiCa, pero conlleva menos riesgo.
Enlace BIM desde software de modelado
Si la ruta preferida es la de una aplicación de modelado como Revit, Advance Steel o Tekla Structures, entonces los componentes de la unión se replican en IDEA StatiCa a través de la nueva aplicación Checkbot (o el antiguo gestor de verificación normativa). Este enfoque implica que los efectos de carga serán necesarios, ya sea introduciéndolos manualmente o de forma automática si el software de modelado lo permite y tiene acceso a resultados integrados o vinculados.
¿Qué ocurre si desea utilizar los conceptos descritos anteriormente pero no dispone de aplicaciones que se comuniquen entre sí, aunque sí se comuniquen con IDEA StatiCa? Aquí es donde entra en juego la nueva funcionalidad de nuestra aplicación Checkbot, que permite combinar un modelo geométrico y un modelo de análisis importando los efectos de carga desde dos proyectos de Checkbot.
¿Cuáles son las consideraciones de diseño reales?
La placa base debe tener un tamaño, rigidez y resistencia suficientes para transmitir la fuerza de compresión axial del pilar a la cimentación a través del material de relleno, sin superar la resistencia local a compresión de la cimentación.
Una placa base cuadrada o rectangular simple es la más común. Es fácil de obtener y fabricar con poco desperdicio. En comparación con una placa base circular cortada de un cuadrado, esto es ciertamente así. Pero, ¿cuál sería visualmente más atractiva para soportar un pilar de sección hueca circular?
El sistema de anclaje debe transferir las fuerzas a la cimentación de forma segura. Si un diseño atornillado normal no es suficiente, podría considerarse un tetón de cortante. ¿Cómo interactúan estos con los pernos de anclaje y la posible armadura en la cimentación? Aquí es donde el BIM destaca: siendo capaz de integrar y coordinar varias disciplinas juntas.
Si lee las directrices prácticas, hablan de permitir 100 mm (4") adicionales sobre los límites del pilar. También proponen redondear las dimensiones al múltiplo de 50 mm (2") más cercano. Esto no parece muy eficiente, ¡debe haber una manera mejor! Pues la hay: IDEA StatiCa Connection.
Un enfoque de diseño simple consiste en:
- Una verificación del área requerida
- Una verificación del área efectiva
- Una verificación del espesor de la placa
- Una verificación de la soldadura
Esto se aplica a pilares en construcción simple que soportan compresión axial y cortante. Si el pilar tiene un elemento de arriostramiento que se conecta a él o soporta momento, estas verificaciones se vuelven más complejas y requieren más tiempo. Este es un ejemplo clásico de la regla 80/20, donde el 80% de las uniones requieren el 20% del tiempo y el 20% de las uniones requieren el 80% del tiempo.
Si se añade elegancia además de eficiencia al diseño, la humilde placa base ya no es tan humilde. Un gran ejemplo de esto fue cómo Wade Design Engineers utilizó IDEA StatiCa para verificar una placa base compleja de diseño arquitectónico para una estructura de membrana tensada en Dubái.
Desde bocetos hasta modelado, análisis y verificación normativa:
Utilizando un flujo de trabajo optimizado que aprovechó el enlace BIM desde Tekla Structures. Son estos flujos de trabajo los que ayudan al ingeniero en sus tareas diarias. Poder tomar modelos en varios formatos y combinarlos en IDEA StatiCa reduce el tiempo y disminuye el riesgo. Esto permite a los ingenieros concentrarse en lo que necesitan y también les da más tiempo para desarrollar la unión explorando variaciones y costes asociados. ¡En el clima actual, todos debemos estar a la altura del desafío!
Puede leer más sobre el proyecto Marshall Building aquí y el caso de estudio del proyecto de Dubái puede encontrarse aquí.
Puede descargar una versión de prueba de IDEA StatiCa aquí y usar estos tutoriales para comenzar. Si su búsqueda de conocimiento es más profunda, aquí tiene un enlace al trasfondo teórico del CBFEM e IDEA StatiCa.
¡Buen viaje!
