3D Detail – zapatas de hormigón armado (BETA)
IDEA StatiCa presenta Detail (3D Beta) para resolver tareas 3D como el anclaje en bloques de hormigón. La solución permite realizar el diseño sin simplificaciones excesivas y obtener verificaciones basadas en el Estado Límite Último (ELU). El método implementado en IDEA StatiCa Detail (3D Beta) se basa en el ya probado Método del Campo de Tensiones Compatible, que fue adaptado para poder resolver problemas 3D (tensión triaxial). Además, el elemento básico se modifica a la tercera dimensión. El bloque sólido es el elemento básico que representa el hormigón y puede deformarse en las tres direcciones. Para poder crear un modelo complejo para zapatas, hemos implementado entidades como apoyo superficial, placa base, anclajes, y más. Todas estas entidades se describen, así como su funcionalidad, en el siguiente artículo.
La forma del bloque sólido
El bloque de hormigón puede modelarse gracias al tipo de elemento denominado "Bloque sólido", cuya geometría puede definirse de dos maneras:
- Forma rectangular – Esta opción es adecuada para definir la zapata con una base rectangular y altura constante. La definición de desplazamientos para todos los lados del bloque también permite modelar zapatas inclinadas.
- Base poligonal con altura definida – La segunda opción para definir la forma de una zapata es la definición de la forma de la base como un polígono general. Sin embargo, no es posible crear una zapata inclinada como se describe en la opción anterior.
Apoyos superficiales
El apoyo superficial es el único tipo de apoyo posible que puede definirse para el modelo sólido. Existen dos opciones para la definición de la forma: puede definirse para toda la superficie o como un área general cuyo contorno está determinado por polilínea.
La ventaja del apoyo superficial es la posibilidad de definir la rigidez y establecer un comportamiento no lineal que simula el contacto con el suelo. Los apoyos definidos por forma general (polilínea) pueden utilizarse para simular pilotes.
Dispositivos de transferencia de carga
Especialmente para el anclaje, se desarrollaron dos entidades para transferir cargas:
- Placa base – La forma de la placa base puede definirse como un rectángulo o una polilínea general. La placa base puede modelarse con la parte del pilar (opción "Transferencia de carga – Pilar") o sin el pilar (opción "Transferencia de carga – Fuerzas"). Cuando se selecciona la opción "Transferencia de carga – Fuerzas", la carga definida se aplica directamente a la placa base. Cuando se define el pilar de acero (por su sección transversal y longitud), la carga se aplica en la parte superior del pilar, y su rigidez ayuda a distribuir correctamente la tensión en la placa base.
- Anclaje individual – Un anclaje individual es un elemento 1D que permite la transferencia de carga axial. El anclaje puede interconectarse automáticamente con la placa base o puede cargarse directamente mediante carga puntual*.
*Existen varias limitaciones para los anclajes en BETA.
El anclaje transmite únicamente compresión y tracción. El cortante, si se importa desde Connection, se transfiere por fricción entre el bloque de hormigón y la placa base. Solo se puede aplicar fuerza axial al anclaje.
Hay dos tipos diferentes de anclajes disponibles en la aplicación Detail:
- Hormigonado in situ – Armadura
- Anclaje adhesivo
Para el anclaje adhesivo, hay otro parámetro que entra en el análisis: la resistencia de adherencia. Este valor se establece por defecto en 2 MPa y debe ser ajustado por el usuario según la información de la ficha técnica del fabricante del anclaje.
Cargas
Añadir un grupo de fuerzas y carga superficial es esencial para facilitar el uso. En total, admitimos tres tipos de carga:
- Carga superficial – La carga superficial puede aplicarse a cualquier superficie de hormigón. Puede aplicarse a toda la superficie o solo en una parte de ella sobre un área determinada, que está determinada por su contorno (polilínea).
- Carga puntual
- Grupo de fuerzas – Un grupo de fuerzas es una entidad que define varias cargas puntuales que actúan como un grupo. Puede aplicarse sobre la placa base o la superficie de hormigón. Este tipo de carga puede utilizarse para simular fuerzas en soldaduras que transfieren tensiones del pilar a la placa base.
Armadura
Se desarrolló un nuevo tipo de armadura que permite armar suficientemente una zapata. Un Grupo de barras ofrece varias opciones para la definición de las barras:
- Por dos puntos
- En borde de superficie – En borde de superficie – se crea una capa de armadura paralela a la superficie seleccionada. El usuario define varias barras en una capa y un número de capas paralelas a la superficie seleccionada.
- En borde de superficie o más bordes – En borde de superficie o más bordes permite el modelado de capas de armadura con forma compleja (curva plana relacionada con cualquier superficie de hormigón). La capa queda determinada, por tanto, por una sola barra. Sin embargo, se pueden definir varias capas paralelas. El recubrimiento de hormigón puede definirse de forma independiente para cada borde. Esta es la mejor opción para modelar estribos.
- En polilínea
Resultados
En la pestaña de resultados, encontrará tres evaluaciones fundamentales de acuerdo con el ELU (Estado Límite Último).
Los resultados de tensiones y deformaciones en el hormigón y la armadura se presentan en la sección "Resistencia". La tensión de adherencia y los valores relacionados se encuentran en la verificación "Anclaje". Un valor muy importante de deformación no lineal se presenta en la verificación "Auxiliar".
Limitaciones de la versión BETA 3D
El objetivo de la versión BETA publicada es dar a nuestros usuarios la oportunidad de familiarizarse con ella, probar la solución y proporcionarnos comentarios. Para aclarar las expectativas de la versión BETA de 3D Detail, existen algunas limitaciones en la versión actual:
- No hay transferencia de fuerza cortante en los anclajes – el cortante se transfiere únicamente por fricción entre la placa base y la superficie del bloque de hormigón.
- Los resultados del análisis y las verificaciones normativas están limitados al ELU (estado límite último)
- El tiempo de cálculo de un modelo único de un bloque de hormigón y placa base con una cuadrícula de anclajes puede tardar hasta 10 minutos
- Las secciones para la visualización de resultados estarán disponibles en BETA 2
- El peso propio de los elementos del modelo no se tiene en cuenta
- Solo se puede utilizar un bloque sólido de hormigón en el modelo
La solución 3D para Detail está en desarrollo intensivo y en proceso de verificación. Con la versión 24.0 se publica la primera BETA de 3D Detail; se espera BETA 2 en julio de 2024 con mejoras en la interpretación de resultados, reduciendo la lista de limitaciones actuales y aportando funcionalidades adicionales. La BETA de 3D Detail pasará a la versión ALPHA tras completar un exhaustivo proceso de verificación y se publicará con la versión 24.1.
Descripción del modelo y verificaciones
Para obtener más información sobre el modelo analítico de 3D Detail, lea el artículo de base teórica:
Además, las primeras verificaciones del modelo y los resultados de 3D Detail se han publicado en los siguientes artículos:
- Verificación de 3D Detail: Ensayo de flexión simple
- Verificación de 3D Detail: Ensayo de anclaje
- Verificación de 3D Detail: Ensayos de cortante en vigas con escasa cantidad de estribos
También puede consultar los artículos de base teórica de Detail que son válidos tanto para modelos 2D como 3D en lo que respecta a los elementos finitos y la interpretación de resultados de ELU:
Le ofrecemos acceso anticipado a esta versión Beta para que la pruebe mientras continuamos sometiéndola a nuestro riguroso proceso de verificación. Está accesible para los usuarios actuales con la última versión y mantenimiento válido. Si cumple los requisitos previos, puede solicitar acceso gratuito haciendo clic en el icono Beta Detail en la cinta de la aplicación Connection, que le llevará a esta página de destino, donde completará el formulario y solicitará unirse al programa Beta y obtener acceso gratuito a 3D Detail.
Nota: Las verificaciones normativas en 3D Detail son actualmente solo para Eurocódigo (EN).