Limitaciones conocidas de Detail 3D
Introducción
Comencemos definiendo el uso o la casuística de usos de IDEA StatiCa Detail 3D, en nuestra versión actual, desarrollamos herramientas y verificamos la solución sólo para el anclaje de estructuras de acero en bloques simples de hormigón armado.
El siguiente texto se divide en dos partes: limitaciones de la aplicación y del método en sí, y limitaciones de la importación desde IDEA StatiCa Connection.
Limitaciones de la aplicación
Hormigón armado
El CSFM 3D no está diseñado para hormigón simple u hormigón ligeramente armado. En este caso, el resultado del cálculo puede dar lugar a resultados engañosos o a divergencias del cálculo no lineal.
Puede obtener más información en Antecedentes teóricos.
La razón principal por la que en la aplicación sólo se pueden modelizar elementos de hormigón armado es que la resistencia a tracción del hormigón es despreciable. Por tanto, todos los esfuerzos de tracción deben transmitirse mediante armaduras de acero de refuerzo.
La segunda razón es: En IDEA StatiCa Detail 3D, no se utiliza la mecánica de fractura. El modelo no simula la propagación explícita de grietas, ni emplea parámetros de mecánica de fractura del hormigón (G_f, K_IC, forma de la superficie de fractura). El hormigón se modela como un material dúctil con una rama plástica horizontal en compresión - una vez que se alcanza la tensión de compresión límite, la tensión permanece constante, y sólo las deformaciones continúan aumentando hasta un límite prescrito. Como consecuencia, Detail 3D puede capturar la redistribución plástica de tensiones y deformaciones en las regiones D, pero no modela explícitamente los mecanismos de fallo frágil gobernados por la mecánica de fractura (por ejemplo, fallo por cizallamiento puro del hormigón simple, propagación inestable de una única grieta dominante, etc.).
En resumen, sus modelos deberán ajustarse a la definición de hormigón armado presentada en las normas internacionales. Seguir las reglas de detallado conllevará a resultados correctos.
Estado límite último
Todos los cálculos y comprobaciones del código se aplican únicamente para el estado límite último. La definición de los materiales y la forma de cálculo en sí deben ser diferentes para el ELS. Puede ver esta diferencia en el Detail 2D.
Ablandamiento por compresión
En primer lugar, definamos qué es el ablandamiento por compresión: El hormigón en compresión pierde resistencia y rigidez cuando al mismo tiempo está fuertemente fisurado en tracción, es decir, cuando existen grandes tensiones transversales de tracción.
En los casos en que la resistencia se rige por un puntal de compresión (diagonal de compresión) que atraviesa el hormigón muy fisurado, Detail 3D tiende a sobrestimar la capacidad (es decir, a ser ligeramente no conservador) si el resultado se interpreta directamente como la capacidad última real.
Por estos motivos, el módulo 3D sólo es adecuado para verificar la resistencia de los anclajes en bloques de hormigón armado sencillos.
Aunque es posible modelizar, por ejemplo, un encepado mediante apoyos en una superficie pequeña, la verificación no es fiable porque el efecto de ablandamiento llega a ser significativo, sobre todo en problemas relacionados con el punzonamiento. La misma situación puede darse en el caso de una losa delgada con un pilar colocado sobre ella, y en otros casos similares.
Para estas situaciones, es necesario implementar el ablandamiento del hormigón, que actualmente sólo está disponible en el módulo 2D. Por lo tanto, el módulo 3D sólo puede utilizarse para comprobar fallos en los que este efecto no tenga influencia.
Comprobación de anclajes
El elemento del anclaje se define como capaz de transferir fuerzas normales de tracción o compresión, así como fuerzas de cortante, considerando también la rigidez a flexión, tal y como se describe en los Antecedentes teóricos.
Apoyamos las comprobaciones basadas en el código de acuerdo con las normas pertinentes (sólo EN), por lo tanto, IDEA StatiCa Detail se puede utilizar independientemente para la evaluación de anclajes (anclajes, armaduras, hormigón).
Códigos implementados: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Para verificar otros componentes de la unión (soldaduras, placas, etc.), es necesario utilizar IDEA StatiCa Connection, donde también se puede realizar la comprobación completa de anclajes para hormigón simple. El anclaje en Connection -junto con las fuerzas aplicadas- puede exportarse al Detail para el diseño adicional de la armadura.
Para los códigos ACI y australiano las comprobaciones de anclajes en cortante y en cortante - tracción no están implementadas todavía, por lo que siempre es necesario utilizar ambas aplicaciones para comprobaciones completas de anclajes.
Vuelco
Si la aplicación de carga provoca el vuelco del modelo, el modelo calculará hasta la divergencia o el alcance del criterio de convergencia. Esto suele llevar mucho tiempo y se obtiene el siguiente resultado:
Se le mostrará el porcentaje de la carga transferida, además, en Resultados auxiliares se muestra la deformación extrema.
Solución: Se recomienda calcular cualquier modelo primero con el Multiplicador del tamaño de malla por defecto ajustado a un valor alto (4-5). Este multiplicador se encuentra en Ajustes -> Ajustes de malla. El cálculo será rápido y podrá ver si el vuelco es el problema o no.
Es necesario comprobar si el peso propio del bloque de hormigón está incluido, ya que puede evitar el vuelco del modelo. Tenga en cuenta que, al importar desde la aplicación Connection, el peso propio no se introduce automáticamente en el modelo - para más detalles, consulte el texto que aparece a continuación.
Limitaciones de la importación desde Connection
Contactos
En general, no se admite la importación de fuerzas que actúan sobre la placa base a través del contacto con otra placa de acero. Esto se aplica tanto a los tipos de contacto borde-superficie como superficie-superficie. Más información en este artículo.
Anclajes en el elemento
Sólo los modelos anclados a través de la placa base pueden importarse correctamente a la aplicación Detail. Para modelos en los que los elementos están conectadas directamente a bloques de hormigón, la placa de conexión del elemento con anclajes se importa sin cargas.
El peso propio no se añade automáticamente
El peso propio no se calcula/añade automáticamente. Debe incluirse manualmente en el proyecto de Detail. Esto puede afectar principalmente a la verificación del anclaje a la cimentación, donde la no consideración del peso propio podría provocar el vuelco de la cimentación, tal y como se menciona en el párrafo anterior.
Tipos de anclaje no soportados para exportación
Los anclajes de gancho no están soportados en Detail. En su lugar se utilizará una placa washer en el archivo exportado.
La placa arandela se modela como un elemento de placa directamente unido al vástago del anclaje, transfiriendo la carga al hormigón exclusivamente a través del contacto de compresión. La propia placa se modela linealmente, sin plasticidad, y no se somete a comprobaciones de resistencia. Dado que el vástago tiene una resistencia de adherencia nula, toda la carga se transfiere al hormigón a través de la placa de anclaje. Encontrará más información sobre los tipos de anclajes en el artículo: Definición de anclaje simple.
Combinaciones de tipos de anclajes no soportadas
La aplicación Detail no admite la combinación de pernos con cabeza o armadura con otros tipos de anclaje. Estos tipos de anclaje no se incluirán en el modelo exportado. Puede encontrar más información sobre las opciones de placas en el artículo: Opciones de placas de anclaje.
Combinación de cargas importadas y cargas introducidas por el usuario
Lascargas importadas y las cargas introducidas por el usuario no pueden combinarse en un modelo. Por las razones descritas en el apartado Antecedentes teóricos. Los anclajes se importan desconectados de las placas base. Si se crea un caso de carga definido por el usuario, es obvio que la carga no se transferirá correctamente.
Solución: Copie el elemento de Proyecto importado, borre todas las cargas importadas, interconecte todos los anclajes con la placa base, y entonces podrá introducir su caso de carga definido por el usuario.
Más bloques de hormigón
Sólo se admite un bloque de hormigón en Detail. Sin embargo, el bloque de hormigón puede modificarse utilizando el Volumen negativo, el Plano de corte y la operación Cortar. Así es posible modelar formas más complejas, como pedestales, extensiones de la banda de cimentación, anclajes junto a aberturas, etc.
También es posible importar dos bloques de hormigón independientes desde Conexión, que se importan a Detail como dos entidades de modelo que pueden modificarse y unirse posteriormente utilizando la operación de corte.
Más de una placa base en un bloque
Se admite la exportación de más placas base en un bloque, aunque no se recomienda importar los denominados anclajes de borde.
En la aplicación Connection, el hormigón se modela de forma simplificada utilizando el modelo de sub-sólido de Winkler. Por otro lado, el modelo de la parte de acero sobre el bloque de hormigón se modela en detalle, incluyendo la plasticidad de los materiales. Para una verificación más detallada del hormigón armado bajo la placa base, es posible exportar la placa base, los anclajes y las cargas a la aplicación Detail. Allí, el hormigón se modela plásticamente.
Los anclajes se exportan axialmente desconectados, y la carga entre ellos se sustituye por un par de fuerzas iguales pero opuestas (precisamente debido a la falta de rigidez de la parte de acero por encima de la placa base). Por lo tanto, no es posible que las fuerzas axiales en los anclajes cambien si la capa de recubrimiento en la esquina del bloque de hormigón se vuelve plástica. Del mismo modo, las soldaduras de las placas base se exportan desconectadas, sustituyéndose la conexión por fuerzas iguales pero opuestas. Por lo tanto, no puede haber ningún cambio en la tensión sobre la soldadura en caso de plastificación de la esquina de hormigón.
De ello se deduce que, tras la exportación, aunque todas las fuerzas que actúan sobre las placas base estén en equilibrio, no se cumplirán las condiciones de deformación.
Se aplica a la versión actual 25.1.2. Puede diferir en versiones anteriores, ya que estamos trabajando gradualmente para eliminar estas limitaciones. Puede encontrar más información sobre cada versión en las notas de la versión.