El Eurocódigo especifica varios métodos de fallo de anclajes y zapatas de hormigón y los divide además según el tipo de carga. En IDEA StatiCa Connection, hemos podido evaluar los anclajes hasta ahora, pero con algunas limitaciones, ya que ciertas verificaciones debían realizarse manualmente.
Al mismo tiempo, era imposible tener en cuenta la armadura para bloques de hormigón. Esto ahora cambia con IDEA StatiCa Detail 3D, que añade más posibilidades. IDEA StatiCa Detail 3D no ofrece las verificaciones normativas a las que estamos acostumbrados en la norma que las define para hormigón en masa. Sin embargo, con el análisis por elementos finitos, podemos verificar que el hormigón armado satisfará la carga especificada, y aquí evitará el fallo del hormigón, que correspondería a esas condiciones. Las aplicaciones funcionan de forma independiente y pueden utilizarse por separado, pero gracias al enlace entre Connection y Detail, también es posible usar Detail únicamente como cálculo complementario.
Ahora, repasemos las condiciones del Eurocódigo una por una y las posibilidades que nos ofrecen las aplicaciones.
Fuerza de tracción
El Eurocódigo divide el primer tipo de carga (fuerza de tracción) en 6 posibles casos de fallo del anclaje o del bloque de hormigón (a, b, c, d, e, f) y dos más para zapatas armadas (g, h).
La figura siguiente muestra esquemáticamente qué tipo de fallo se puede evaluar con la aplicación Connection y qué comportamiento se puede cubrir utilizando hormigón armado y, por tanto, el análisis en Detail. IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas del Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.1) para el diseño de anclajes (CBFEM), mientras que IDEA StatiCa Detail se basa completamente en el método de los elementos finitos (3D CSFM). Algunas opciones de verificación normativa se solapan, por tanto, en ambas aplicaciones, pero siempre con un método diferente.
Por la naturaleza de los métodos implementados en el software, en Connection solo se puede considerar hormigón en masa, mientras que en Detail solo se puede considerar la zapata de hormigón armado.
Las principales hipótesis y limitaciones del análisis para IDEA StatiCa Detail 3D se mencionan en el artículo Known Limitations.
a) Fallo del acero
El fallo del acero de anclajes cargados a tracción por sí solo se verifica en ambas aplicaciones. La resistencia a tracción del anclaje se comprueba en Connection según la siguiente fórmula:
En Detail, los anclajes se comprueban según el Eurocódigo seleccionado (1992-4 o 1993-1-8) en la Configuración del proyecto. Este comportamiento se aplica a partir de la versión 25.1.1.
En versiones anteriores, los anclajes se comprueban como barras de armadura convencionales, basándose en los diagramas tensión-deformación definidos para los materiales concretos, utilizando el valor de la deformación límite de un máximo del 5% (calculado en función del efecto de rigidización a tracción; consulte más información en Theoretical Background)
b) Fallo del cono de hormigón
El fallo del cono de hormigón se puede verificar en Connection. Sin embargo, en Connection, la aplicación solo puede considerar hormigón en masa.
Por lo tanto, en caso de que falle el cono de hormigón, es conveniente pasar a IDEA StatiCa Detail, donde se proporciona un análisis de todo el bloque armado. La resistencia a tracción del hormigón se desprecia de forma conservadora, lo que significa que la capacidad portante frente al fallo del cono está determinada, en gran medida, por la cantidad de armadura especificada. En la imagen siguiente, puede ver las direcciones de las tensiones principales que indican la forma del cono mencionado anteriormente. En la parte derecha, puede ver los valores de las tensiones del hormigón, que se evalúan con los valores límite.
c) Fallo por arrancamiento (Pull-out)
Esta verificación normativa está disponible en Connection solo para determinados casos (véase la primera imagen de este artículo). Se requiere una verificación adicional para los anclajes mecánicos postinstalados.
En Detail, es posible configurar los llamados anclajes adhesivos y especificar la resistencia de cálculo de la adherencia según sus parámetros técnicos. Los anclajes se verificarán entonces en función de estos parámetros. (Aplicable solo para hormigón armado.)
d) Fallo combinado por arrancamiento y fallo del hormigón en fijaciones adheridas
Este fallo solo se puede detectar en Detail, donde las tensiones del hormigón y las zonas de anclaje se evalúan mediante 3D CSFM. El mecanismo de fallo combinado por arrancamiento y fallo del hormigón se basa en Detail en los principios definidos anteriormente, y su evaluación forma parte de la verificación de la resistencia del hormigón y del anclaje. (Aplicable solo para hormigón armado.)
e) Fallo por hendimiento del hormigón (splitting)
No es posible evaluarlo en Connection. En cuanto a Detail, el fallo por hendimiento suele ser un problema del hormigón en masa, donde el uso de armadura evita que se produzca. Al mismo tiempo, es posible ver las tensiones y deformaciones tanto de la armadura sometida a compresión o tracción como del hormigón sometido a compresión en la aplicación Detail.
f) Fallo por desconchado del hormigón (blow-out)
Para hormigón en masa, es posible la verificación normativa empírica según el Eurocódigo en Connection.
Para elementos estructurales armados, es posible utilizar Detail. El fallo por desconchado del hormigón está cubierto en el análisis de resistencia del hormigón, donde las tensiones de tracción se transfieren únicamente mediante la armadura (como se ha mencionado varias veces anteriormente).
Verificaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para zapatas armadas, se requiere una evaluación adicional de la armadura. El fallo del acero de la armadura y el fallo de anclaje de la armadura forman parte de la evaluación de la armadura en Detail.
g) Fallo del acero de la armadura
h) Fallo de anclaje de la armadura
Carga de cortante
El Eurocódigo divide el segundo tipo de carga (fuerza de cortante) en 4 posibles casos de fallo del anclaje o del bloque de hormigón (a, b, c, d) y dos más para zapatas armadas (e, f).
La figura siguiente muestra esquemáticamente qué tipo de fallo se puede evaluar con la aplicación Connection y también qué comportamiento se puede cubrir utilizando hormigón armado y, por tanto, el análisis en Detail. IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas del Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.2) para el diseño de anclajes (CBFEM). Todos los tipos de fallo causados por la fuerza de cortante se pueden cubrir en la aplicación Connection.
En IDEA StatiCa Detail 3D, el cortante se puede transferir por fricción, anclajes o llave de corte. Es importante señalar que solo se evalúa la zapata. Otras partes de acero (por ejemplo, llave de corte, soldaduras) deben comprobarse en Connection o en otro lugar. De nuevo, hay que subrayar que solo se requiere hormigón armado.
a) Fallo del acero sin brazo de palanca
El fallo del acero sin brazo de palanca de los anclajes cargados a cortante se verifica en Connection. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
En Detail, los anclajes se comprueban de nuevo según el Eurocódigo seleccionado (1992-4 o 1993-1-8) en la Configuración del proyecto. Este comportamiento se aplica a partir de la versión 25.1.1. La evaluación no es posible en Detail para versiones anteriores.
b) Fallo del acero con brazo de palanca
El fallo del acero con brazo de palanca de los anclajes cargados a cortante se verifica únicamente en Connection. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
La evaluación no es posible en Detail.
c) Fallo por arrancamiento del hormigón (pry-out)
El fallo por arrancamiento del hormigón de los anclajes cargados a cortante se verifica únicamente en Connection. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
La capacidad a cortante del hormigón a través de la placa base se evalúa entonces en la aplicación Detail.
d) Fallo del borde de hormigón
El fallo del borde de hormigón de los anclajes cargados a cortante se verifica en Connection solo para hormigón en masa. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
El fallo del borde de hormigón se puede comprobar en Detail (solo hormigón armado).
Verificaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para zapatas armadas, se requiere una evaluación adicional de la armadura. El fallo del acero y el fallo de anclaje de la armadura forman parte de la evaluación de la armadura en IDEA StatiCa Detail.
e) Fallo del acero de la armadura complementaria
f) Fallo de anclaje de la armadura complementaria
Conclusión
La ventaja más significativa se encuentra en ejemplos como el anclaje cerca de un borde y otros casos en los que el hormigón en masa no cumple con la carga requerida. Tenga en cuenta que los anclajes y las llaves de corte deben evaluarse adicionalmente en Connection, pero, en conjunto, estas dos herramientas de software ofrecen una solución integral.
Debido al método y a la forma en que está diseñada la aplicación, la aplicación Detail solo es adecuada para zapatas armadas.