¿Qué pasa si no va en la dirección correcta?

Todo detallista de estructuras de acero conoce esta situación. El modelo de análisis estructural global tiene todos los ejes de los elementos convergiendo perfectamente en el nodo estructural. Y el sistema estructural es limpio y ordenado. Pero la estructura real es otra historia.

Un ejemplo es una unión viga-columna con elementos de arriostramiento en las proximidades. En esta unión, la columna es el único elemento cuya posición del eje coincide con el modelo estructural. Las vigas tienen sus alas superiores alineadas, por lo que si los cantos de las vigas difieren, los ejes se encuentran a diferentes niveles.

Y lo que es aún más habitual, los ejes de los elementos de arriostramiento presentan excentricidades respecto a la dirección óptima en el nodo. Las razones son diversas: se deben a la fabricación, a la constructabilidad o a propósitos estéticos. Con bastante frecuencia, la dirección ideal de los elementos de arriostramiento provocaría placas de unión desproporcionadamente grandes o colisiones con otros elementos. En ocasiones, otras tecnologías o equipos pueden ser la razón para desplazar los elementos de arriostramiento del nodo.

Y entonces surge la pregunta estándar n.º 1:

¿Tendrá este desplazamiento algún impacto en la estructura portante?

La respuesta es sencilla: sí, lo tendrá. Se inducen fuerzas internas secundarias adicionales en los elementos estructurales. Estas son las fuerzas cortantes, los momentos flectores y los momentos torsores. A veces reducen y otras veces aumentan las tensiones en los elementos.

Entonces entra en juego la pregunta n.º 2:

¿Vale la pena introducir estas excentricidades en el modelo estructural global original?

¡Esa es la difícil!

Me atrevería a decir que en la mayoría de los casos, estas excentricidades en los detalles se ignoran en el modelo del conjunto. Y es comprensible. La situación tendría que ser bastante atípica para causar problemas significativos. Pero puede ocurrir. Y muy a menudo no es evidente. Si no es evidente, es potencialmente peligroso. Y los ingenieros estructurales prefieren estar del lado seguro.

Así, un ejemplo de los escenarios seguros:

1. El ingeniero estructural calcula la estructura portante principal y traslada el modelo de trabajo de MEF al Detallista.
2. El Detallista lleva el modelo (con la exportación/importación BIM o manualmente) a la aplicación CAD, donde diseña todas las uniones necesarias para la fabricación y el montaje.
3. Luego necesita la confirmación del Ingeniero de que las uniones propuestas cumplen con los requisitos específicos del código de diseño. Por ello, devuelve el modelo CAD al Ingeniero.
4. El Ingeniero encuentra las diferencias entre la geometría original y la geometría de construcción del Detallista. Y ahora aparece la encrucijada.

          a)   Realiza una revisión rápida del diseño y lo evalúa basándose en su experiencia.

          b)   Aplica las fuerzas originales a la nueva geometría del Detallista y analiza las uniones.

          c)   Modifica el modelo MEF original según el modelo CAD, recalcula todo de nuevo,
y analiza las uniones.

¿Y dónde se sitúa IDEA StatiCa en esta historia?

Los casos 4 b) y 4 c) son exactamente donde el Checkbot y las aplicaciones IDEA StatiCa Connection tienen sus mayores fortalezas. Y eso se debe a la capacidad del Checkbot para reconocer y procesar los modelos estructurales de diversos programas de ambos entornos: soluciones MEF y CAD.

(ejemplo de modelo MEF con excentricidades)

Una vez que el modelo está cargado, es muy fácil seleccionar un nodo estructural específico y evaluarlo en la aplicación Connection.

Las situaciones en las que los elementos convergen en una misma unión pero no exactamente en el mismo nodo no podían resolverse fácilmente hasta que se introdujo la versión 22. Estas se evaluaban como uniones separadas y el usuario tenía que resolverlo mediante edición manual. A partir de IDEA StatiCa Connection v22, la situación es mucho más favorable para el usuario. El Checkbot reconoce automáticamente que los nodos muy próximos pertenecen a la misma unión, o el usuario puede seleccionar manualmente qué elementos deben incluirse.

De esta manera, podemos definir un conjunto específico de elementos involucrados en el modelo de unión particular.

Quizás fue una pequeña mejora en la interfaz de usuario, pero un paso bastante importante hacia el objetivo de analizar estructuras reales y no solo las teóricas.

Así, independientemente de la elección del Ingeniero entre las opciones 4 b) o 4 c), en ambos casos el análisis de la unión puede ser rápido y el temor a una solución insegura puede eliminarse. Y eso es lo que nos gusta.

Si también le interesan otras mejoras incluidas en IDEA StatiCa 22, puede consultar nuestro artículo de lanzamiento aquí.