Modelo de análisis de unión de acero
El método CBFEM (Modelo de Elementos Finitos basado en Componentes) permite el análisis rápido de uniones de varias formas y configuraciones. El modelo consiste en elementos a los que se aplica la carga y operaciones de fabricación (incluidos los elementos de rigidización), que sirven para conectar los elementos entre sí. Los elementos no deben confundirse con las operaciones de fabricación porque sus bordes cortados están conectados mediante enlaces rígidos al nodo de unión, por lo que no se deforman correctamente si se utilizan en lugar de operaciones de fabricación (elementos de rigidización).
El modelo FEM analizado se genera automáticamente. El proyectista no crea el modelo FEM, sino que crea la unión mediante operaciones de fabricación – véase la figura.
Operaciones/elementos de fabricación que pueden utilizarse para construir la unión
Cada operación de fabricación añade nuevos elementos a la unión: cortes, placas, tornillos, soldaduras.
Elementos portantes y apoyos
Uno de los elementos de la unión siempre se establece como "portante". Todos los demás elementos son "conectados". El elemento portante puede ser elegido por el proyectista. El elemento portante puede ser "continuo" o "terminado" en la unión. Los elementos "terminados" están apoyados en un extremo, y los elementos "continuos" están apoyados en ambos extremos.
Los elementos conectados pueden ser de varios tipos, según la carga que el elemento puede soportar:
- Tipo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – el elemento es capaz de transferir los 6 componentes de fuerzas internas
- Tipo N-Vy-Mz – el elemento es capaz de transferir únicamente cargas en el plano XY – fuerzas internas N, Vy, Mz
- Tipo N-Vz-My – el elemento es capaz de transferir únicamente cargas en el plano XZ – fuerzas internas N, Vz, My
- Tipo N-Vy-Vz – el elemento es capaz de transferir únicamente la fuerza normal N y las fuerzas cortantes Vy y Vz
La unión placa a placa transfiere todos los componentes de fuerzas internas
La unión con placa de aleta solo puede transferir cargas en el plano XZ – fuerzas internas N, Vz, My
Unión con placa de unión – la unión de un elemento de celosía solo puede transferir la fuerza axial N y las fuerzas cortantes Vy y Vz
Cada unión se encuentra en estado de equilibrio durante el análisis de la estructura porticada. Si las fuerzas en los extremos de los elementos individuales se aplican al modelo CBFEM detallado, el estado de equilibrio también se cumple. Por tanto, no sería necesario definir apoyos en el modelo de análisis. Sin embargo, por razones prácticas, se define en el primer extremo del elemento portante un apoyo que resiste todas las traslaciones. Esto no influye ni en el estado de tensiones ni en las fuerzas internas de la unión, solo en la presentación de las deformaciones.
Se definen tipos de apoyo apropiados que respetan el tipo de los elementos individuales en los extremos de los elementos conectados para evitar la aparición de mecanismos inestables.
La longitud predeterminada de cada elemento es el doble de su altura. La longitud de un elemento debe ser al menos 1 vez la altura del elemento después de la última operación de fabricación (soldadura, abertura, rigidizador, etc.) debido a las deformaciones correctas tras los enlaces rígidos que conectan el extremo cortado de un elemento al nodo de unión.