La solución más frecuentemente empleada por los ingenieros estructurales para el modelo actual es un modelo de viga integrado con verificaciones de cumplimiento normativo de acuerdo con las normas aplicables. La configuración del modelo de ensayo es consistente en todos los niveles de complejidad del modelo y representa una columna con una sección transversal cuadrada de 500 x 500 mm y una longitud de 1.000 mm, una zapata corrida con un ancho unitario de 1.000 mm y una longitud de 6.000 mm. La altura de la zapata corrida es un parámetro variable. Para la verificación actual, se utiliza una altura de 250 mm.
La cara inferior de la zapata corrida está apoyada por muelles de solo compresión con bien baja rigidez del suelo de 16.000 kN/m³ o alta rigidez del suelo de 128.000 kN/m³. Las condiciones de contorno de simetría restringen los extremos izquierdo y derecho de la zapata corrida.
Es esencial señalar que todos los modelos son modelos de cálculo. Para la simulación y la verificación normativa, se han aplicado los coeficientes parciales de los materiales.
11) Dimensiones y modelo analítico
Modelo de viga lineal – Suelo de Baja Rigidez (SBR)
Una vez realizada la simulación sobre el modelo de viga, se pueden emplear las verificaciones normativas estándar. La armadura diseñada cumple con los requisitos mínimos de detallado especificados por EN 1992-1-1 [1]. Se aplica una cuantía mínima de armadura tanto a las barras longitudinales como a los estribos. La simulación se ejecuta utilizando un módulo de elasticidad de 10 GPa, que representa el módulo secante del material de hormigón designado. Debido a la naturaleza hiperestática de la estructura, el módulo influye en la redistribución de los esfuerzos internos.
12) Modelo de viga lineal – carga última para superar las verificaciones en ELU
El momento flector directamente bajo la columna alcanza el valor último de 60,1 kNm bajo una fuerza axial en la columna de -245 kN. El segundo punto crítico se sitúa en la zona de cortante máximo, donde la interacción de una fuerza cortante de -86,4 kN y un momento flector correspondiente de 44,8 kNm da lugar a una verificación de interacción, que también se mantiene dentro de límites aceptables con una utilización del 96,6%. La ubicación más crítica en la estructura es directamente bajo la columna, y el modo de fallo implica el hormigón en compresión y las barras de armadura longitudinal en tracción. La capacidad a cortante indica que no es crítica para este caso.
13) Modelo de viga lineal – verificación normativa para suelo de baja rigidez
Modelo de viga lineal – Suelo de Alta Rigidez (SAR)
El suelo de alta rigidez en este escenario, arena densa con un módulo de balasto de 128.000 kN/m³, altera significativamente el comportamiento de la estructura. La carga se concentra directamente bajo el área de la columna. La zona de contacto presenta un mayor gradiente y magnitud de tensión de contacto. La resistencia última en la columna de -540 kN ha aumentado en un factor de 2,2 en comparación con el suelo de baja rigidez. El perfil de la fuerza cortante es más pronunciado y el momento flector está más localizado. Esto conduce a una estructura más propensa al fallo por punzonamiento.
14) Modelo de viga lineal – carga última para superar las verificaciones en ELU
El momento flector máximo concentrado bajo la columna es de 60,7 kNm, atribuible a la capacidad portante máxima de la sección a flexión. La fuerza cortante extrema se desplaza proximalmente hacia el área de la columna y alcanza una magnitud de -132 kN, siendo el momento correspondiente de 38,1 kNm. En la verificación normativa de interacción, el ángulo theta de la biela comprimida se ha ajustado de 21,5 grados a 23 grados. El Eurocódigo permite el ajuste del ángulo de la biela dentro del rango de 21,5 a 45 grados. Se ha observado que un ángulo de 21,5 grados resulta en una sobreutilización de la capacidad, atribuida principalmente a la flexión. Mediante la incorporación de la variabilidad prescrita por los requisitos normativos, la verificación fallida se ha resuelto satisfactoriamente mediante la aplicación de un ángulo alternativo de la biela.
El modo de fallo crítico implica el hormigón en compresión y las barras de armadura longitudinal en tracción.
15) Modelo de viga lineal – verificación normativa para suelos de alta rigidez