Cálculo y comprobación normativa de uniones
Una vez modelada la unión, ya se puede realizar el cálculo y la comprobación. Para ello, la pestaña "Cálculo" cuenta con las siguientes opciones:
Generar desde el modelo BIM
Esta opción estará disponible cuando la obra se haya creado a partir de un modelo BIM con esfuerzos. Permite generar los casos de carga y las cargas de los perfiles que intervienen en la unión.
Para ello, es posible filtrar las combinaciones de esfuerzos que deben leerse. No todas las combinaciones de esfuerzos tienen valores significativos, por lo que puede ser aconsejable filtrar el número de combinaciones que se van a importar. Por defecto, se muestra un filtro para cada uno de los 6 esfuerzos. Para cada esfuerzo se leerán las combinaciones en las que ese esfuerzo supere en un determinado porcentaje el valor máximo, tanto en positivo como en negativo. Además del filtro por porcentaje de esfuerzo, se puede establecer un valor mínimo para que se lean o no las combinaciones.
Con esta opción también se pueden importar cargas para el cálculo de la rigidez rotacional. Además de las cargas, también se importan las longitudes elásticas de las barras del modelo estructural; estas longitudes son necesarias para la correcta clasificación de la unión. Existen cinco opciones para importar los casos de carga en función de los esfuerzos:
- Momentos máximos, con sus esfuerzos concomitantes
Importa los casos de carga con los mayores momentos “My” o “Mz”, con signo positivo o negativo, además del resto de esfuerzos concomitantes. - Momentos máximos, sin los otros esfuerzos
De los casos de carga con momentos máximos, solamente importa los valores de “My” y “Mz”. - Momentos máximos por plano, con sus esfuerzos concomitantes
Importa los casos de carga con momentos máximos y sus esfuerzos concomitantes por plano, es decir, crea casos de carga con esfuerzos por plano (XY y XZ). - Todos
Importa todos los casos de carga. - Ninguno
No importa ningún caso de carga.
Casos de carga
Mediante esta opción se pueden definir los casos de carga que se tendrán en cuenta en el cálculo de la unión. Dichos casos de carga se pueden generar a partir del modelo BIM o se pueden configurar manualmente por el usuario. Para cada caso de carga se definen los siguientes parámetros:
- Número de escalones de carga.
- Tolerancia permitida para considerar que se ha alcanzado la convergencia.
- Número máximo de iteraciones en cada escalón de carga.
- Número máximo de reintentos.
Cargas
Esta herramienta abre el cuadro de diálogo "Cargas", donde se definen las cargas que actúan sobre cada perfil para cada caso de carga. Se pueden copiar y pegar tablas directamente desde una hoja de cálculo. Uno de los perfiles debe ser el portante.
Además de las cargas, es posible definir la posición del punto de aplicación de los esfuerzos para cada perfil. Esta distancia también se leerá en el modelo BIM, siempre que la estructura se haya calculado considerando la dimensión finita de los nudos.
Además, también se pueden seleccionar las barras a partir de las cuales se desea calcular la rigidez rotacional de la unión. En la parte central de esta ventana aparecen dos pestañas para definir las tablas de cargas por caso de carga. La pestaña "Rigidez rotacional" solicita una lista de cargas, las longitudes de la barra elástica en el modelo estructural (utilizada para establecer las rigideces límite de las uniones rígidas o articuladas) y el factor kb.
En el panel de definición de cargas se puede consultar la representación de las cargas en una vista 3D. Para cada barra de la unión, se dibujan las cargas definidas en el caso de carga que se haya seleccionado.
Elementos disipativos
Es posible realizar el análisis de uniones con elementos disipativos. De esta forma se permite diseñar uniones de estructuras sismorresistentes en las cuales se prevé la disipación de energía mediante la formación de rótulas plásticas, ya sea en alguno de los elementos de la unión o en las barras vinculadas a ella.
En la pestaña "Cálculo" se permite seleccionar los elementos disipativos, ofreciendo la opción de elegir entre perfiles y placas. Las propiedades del material de los elementos disipativos se transforman en los casos de carga marcados como "Diseño por capacidad", y se consideran los efectos de la sobrerresistencia del material.
Para el Eurocódigo y normas similares, el programa solicitará el coeficiente de sobrerresistencia del material, 𝛾ov, que amplifica tanto el límite elástico como el límite de rotura de los elementos disipativos. Para normativas americanas como AISC360, NSR10, NTC-2023 y otras normas similares, el programa incluirá en la biblioteca de materiales los factores de sobrerresistencia específicos de cada tipo de acero, Ry y Rt.
Para analizar la unión teniendo en cuenta la sobrerresistencia en elementos disipativos, es necesario, además de seleccionar los elementos disipativos, seleccionar los casos de carga de tipo "Diseño por capacidad" en la lista de casos de carga.
De esta forma, se permite diseñar las uniones de modo que la capacidad de la unión sea mayor que la del elemento disipativo, teniendo en cuenta la sobrerresistencia. En estos casos, los elementos disipativos experimentarán grandes deformaciones plásticas, lo que dificulta la convergencia del modelo. Por lo tanto, otro parámetro relevante en los elementos disipativos es la pendiente del tramo plástico.
La ley constitutiva para placas y perfiles sigue un modelo bilineal, donde la pendiente del tramo plástico es tan⁻¹ (E/1000). En los elementos disipativos, además de incorporar el coeficiente de sobrerresistencia como multiplicador del límite elástico, se ajusta la pendiente del tramo plástico. En estos elementos, para una deformación del 5 %, la tensión alcanzará el límite elástico del material, amplificado por el coeficiente de sobrerresistencia (𝛾ov o Ry, según la norma aplicada) y por el coeficiente de reserva de resistencia debido al endurecimiento por deformación, que es igual a 1.1. Esta pendiente, mayor que tan⁻¹ (E/1000), contribuye a mejorar la convergencia del análisis.
Opciones de cálculo
Aquí es posible definir:
- El tamaño máximo de discretización de los elementos.
- La longitud para el cálculo de tensiones medias de los cordones de soldadura.
- El método de cálculo multiproceso del motor de cálculo OpenSees©.
