Autodiseño de pernos
Publicado por primera vez en IDEA StatiCa 24.0, este artículo fue actualizado en la versión 25.1.
Existen dos tipos de autodiseño de pernos: Autodiseño y Autodiseño de pernos. El Autodiseño se centra en la 'primera estimación' (geometría inicial), mientras que el Autodiseño de pernos refina específicamente la disposición de la fijación para optimizar el coste. El nuevo diseño se crea en función de los ajustes seleccionados, que se explican con más detalle a continuación. Estas funciones actúan como potentes asistentes para acelerar el proceso de ingeniería, ofreciendo una propuesta de diseño sólida lista para su verificación final.
Autodiseño
La función Autodiseño sirve como herramienta de diseño preliminar rápido. Permite generar rápidamente una geometría de unión válida basada en reglas estándar y en las propiedades de los elementos conectados.
La función Autodiseño está preparada para estas operaciones: Placa de testa, Placa a placa, Empalme y Placa de aleta/Placa de cortante.
El Autodiseño puede activarse de una de las siguientes formas:
- Autodiseño haciendo clic derecho sobre la operación indicada anteriormente con pernos. Aquí, se autodiseñarán no solo los pernos sino también las soldaduras.
- Haciendo clic derecho sobre la Operación en el árbol de la escena 3D y seleccionando Autodiseñar todo. Aquí, se autodiseñarán no solo los pernos sino también las soldaduras.
- Autodiseño en la parte superior de las propiedades de la operación a la derecha
Para las operaciones de Placa de testa y Placa a placa, hay disponibles ajustes adicionales de autodiseño:
- Cortante: Diseña la placa y los pernos para la transferencia de cortante (solo para la operación de placa de testa).
- Enrasada: Diseña la placa enrasada con las alas superior e inferior de la viga.
- Extendida: Diseña la placa para que se extienda más allá de las alas superior e inferior de la viga.
El proceso de autodiseño está determinado por las propiedades de los elementos de diseño y ajustes globales específicos. El algoritmo evalúa las siguientes entradas:
- Sección transversal y material: Los parámetros geométricos y de material de la viga/columna conectada.
- Ajuste de resistencia de la viga: Utiliza el porcentaje definido en Configuración del proyecto > Diseño – General (el valor predeterminado es 40%) para diseñar la unión en función de la capacidad de la sección transversal. Aplica la resistencia a cortante a las almas y la resistencia a flexión a las alas.
- Reglas de detallado: Respeta las reglas de separación y distancia al borde ubicadas en la misma configuración.
- Número máximo de filas de pernos en placa de aleta: Respeta el límite máximo de filas de pernos definido en la misma configuración (el valor predeterminado es 2).
Al ejecutar el Autodiseño, la función calculará y ajustará automáticamente los siguientes parámetros de la operación de fabricación para encontrar un diseño viable:
- Propiedades de la placa: Espesor, dimensiones (anchura/altura) y desplazamiento
- Propiedades de los pernos: Número total de pernos y sus posiciones específicas
La función mantiene los siguientes parámetros sin cambios:
- Diámetro y calidad de los pernos
- Calidad del material de las placas
Recomendación: Para una propuesta sofisticada que tenga en cuenta la economía, la eficiencia y la distribución óptima, utilice la función Autodiseño de pernos. Tenga en cuenta que esta función está diseñada específicamente para la Placa de aleta y el Empalme, y está limitada a uniones donde los pernos están sometidos únicamente a fuerzas de cortante.
Autodiseño de pernos
La función Autodiseño de pernos está impulsada por aprendizaje automático, integrado con fórmulas analíticas basadas en las normas de diseño. Este enfoque permite a la herramienta proponer una solución que equilibra la eficacia estructural con la economía, resultando en una distribución óptima de pernos.
La función Autodiseño de pernos está lista para estas operaciones: Placa de aleta y Empalme, donde los pernos están principalmente cargados a cortante.
El Autodiseño de pernos solo puede activarse después del cálculo mediante:
- Haciendo clic derecho sobre la operación indicada anteriormente con pernos
El algoritmo se basa en las fuerzas internas aplicadas (N, Vz, My)—considerando específicamente las fuerzas de cortante resultantes en los pernos—y las evalúa frente a los siguientes ajustes globales:
- Reglas de redondeo: El posicionamiento de los pernos se ajusta según los ajustes de redondeo en Proyecto > Preferencias > Unidades de la aplicación - Redondeo de nueva entidad.
- Pernos: Utilización de capacidad objetivo: Este límite se define en Configuración del proyecto > Diseño – General > Autodiseño (el valor predeterminado es 0,9). El algoritmo compara las cargas reales actuantes con este valor establecido para encontrar una solución que cumpla con el requisito. El valor específico comprobado es la Utilización a cortante (Uts).
- Reglas de detallado: El algoritmo respeta las reglas de separación y distancia al borde ubicadas en Configuración del proyecto > Diseño – General > Detallado de pernos.
Al ejecutar el Autodiseño de pernos, la función calculará y ajustará automáticamente los siguientes parámetros de la operación de Placa de aleta o Empalme para encontrar un diseño optimizado:
- Propiedades de los pernos: Número total de pernos y la geometría de la cuadrícula de pernos
- Propiedades de la placa: Dimensiones (ajustadas según la nueva cuadrícula de pernos) y espesor (ajustado parcialmente para lograr la misma resistencia al aplastamiento que el elemento conectado)
La función mantiene los siguientes parámetros sin cambios:
- Diámetro y calidad de los pernos
- Calidad del material de las placas
Hipótesis básicas
- El algoritmo de Autodiseño de pernos tiene en cuenta únicamente las fuerzas y momentos en el plano de la placa (N, Vz, My - generando únicamente fuerzas de cortante en los pernos) de los efectos de carga actuantes en el modelo. Las fuerzas de tracción que se produzcan en los pernos (generadas por otras cargas o por fuerza de palanca) no se tienen en cuenta en el proceso de autodiseño.
- Si la utilización a tracción es alta (más del 30% de la utilización total), el Autodiseño de pernos podría dar resultados imprecisos y el usuario puede recibir un mensaje de advertencia. El autodiseño de pernos se realiza, pero los resultados pueden verse significativamente influenciados por la fuerza de tracción en los pernos.
- Los pernos en las operaciones deben configurarse con el tipo de fuerza de cortante de interacción aplastamiento/cortante. El autodiseño de pernos no se realiza si los pernos están configurados como fricción, y el usuario recibe un mensaje de advertencia.
- Las fuerzas en los pernos no se calculan correctamente cuando el modelo está sobrecargado y el análisis se completa con una deformación plástica significativa. Por lo tanto, el Autodiseño de pernos trabaja con fuerzas incorrectas en los pernos y no puede ofrecer ningún resultado correcto.
- El Autodiseño no admite secciones transversales huecas.
- Si la sección transversal seleccionada no es adecuada para colocar la cuadrícula de pernos según los requisitos geométricos, también puede aparecer una advertencia. Por ejemplo, en casos con alas estrechas, es imposible cumplir con los requisitos de distancias al borde, distancias a la pared, etc.
- El Autodiseño y el Autodiseño de pernos son otra herramienta que ayuda a acelerar el proceso de diseño y hacerlo más sencillo y automatizado, manteniendo la seguridad y la eficiencia económica. Junto al dimensionamiento de soldaduras, la función es el siguiente paso en el proceso automatizado de diseño de uniones.
Aporta la simplificación del proceso iterativo para encontrar el diseño adecuado de las uniones. El autodiseño de pernos a cortante tiene en cuenta las cargas actuantes en uniones simples. En lugar de un proceso iterativo, el usuario simplemente activa esta función de autodiseño y la aplicación encuentra el diseño adecuado.