Regiones B, regiones D, límites de Biela&tirante
El diseño y la evaluación de elementos de hormigón se realizan normalmente a nivel seccional (elemento 1D) o puntual (elemento 2D). Este procedimiento está descrito en todas las normativas de diseño estructural, por ejemplo, en (EN 1992-1-1), y se utiliza en la práctica cotidiana de la ingeniería estructural.
Sin embargo, no siempre se conoce o se respeta que el procedimiento solo es aceptable en zonas donde se aplica la hipótesis de Bernoulli-Navier de distribución plana de deformaciones (las denominadas regiones B). Los lugares donde esta hipótesis no se aplica se denominan regiones de discontinuidad o perturbadas (regiones D). Estas son, por ejemplo, zonas de apoyo, partes donde se aplican cargas concentradas, ubicaciones donde se produce un cambio brusco en la sección transversal, aberturas, etc. Al diseñar estructuras de hormigón, nos encontramos con muchas otras regiones D, como muros, diafragmas de puentes, ménsulas cortas, etc.
A pesar de la evolución de las herramientas computacionales en las últimas décadas, el método Biela-y-tirante sigue utilizándose bastante en cálculos manuales. Su aplicación para estructuras reales requiere mucho tiempo, ya que se necesitan varias iteraciones y hay que considerar varios casos de carga. Además, este método no es adecuado para verificar criterios de servicio (deformaciones, anchos de fisura, etc.).
El interés de los ingenieros estructurales en una herramienta fiable y rápida para diseñar regiones D llevó a la decisión de desarrollar un método completamente nuevo que permite el diseño y la evaluación automáticos de elementos de hormigón estructural sometidos a cargas en su plano. Todo ello integrado en una aplicación fácil de usar.
Trabajando estrechamente con la universidad ETH Zurich, hemos creado y probado exhaustivamente un método denominado Método del Campo de Tensiones Compatible (CSFM) para el diseño de regiones de discontinuidad y lo hemos implementado en la aplicación IDEA StatiCa Concrete. El método se basa en el Método de los Elementos Finitos y utiliza únicamente los parámetros básicos de los materiales empleados en el diseño estándar de hormigón estructural. El CSFM supera las limitaciones de las herramientas de diseño clásicas manteniendo las ventajas de los campos de tensiones y los modelos de Biela-y-tirante.
Lea más sobre la comparación del método Biela-y-tirante y el CSFM.
Vea al Profesor Kaufmann de ETH Zurich explicando el CSFM
El CSFM fue probado durante años
Para facilitar la adopción del CSFM en la conservadora comunidad de ingenieros estructurales, el método ha sido probado exhaustivamente durante varios años. En este proceso, la cooperación con ETH Zurich desempeñó un papel clave. Se han realizado cientos de pruebas analíticas para verificar la precisión de todas las comprobaciones de ELU y ELS requeridas por numerosas normativas.
Los resultados de estas pruebas se compararon con una amplia gama de soluciones analíticas, normativas de diseño y resultados experimentales, y muestran una buena concordancia con todos ellos. Los resultados para la carga última (resistencia) corresponden muy bien y están ligeramente del lado de la seguridad. Los resultados para la deformación también son buenos y el error se sitúa principalmente del lado de la seguridad.
Todas las pruebas principales y los ejemplos de verificación se publicaron en el nuevo libro de verificación del CSFM. Puede comprarlo en línea en Payhip.com.
Además de la cooperación con ETH Zurich, se están realizando numerosas pruebas de verificación y validación con la Universidad Tecnológica de Brno.
Fundamentos teóricos para explicar las hipótesis
Para comprender mejor los principios, hipótesis y limitaciones del CSFM, es definitivamente útil invertir su tiempo en los Fundamentos Teóricos para aplicaciones de hormigón. Proporciona las ideas principales del libro de verificación de forma más condensada.
Descubrirá por sí mismo cómo el método aborda el diseño de la armadura o cómo implementa el enfoque de elementos finitos. En los Fundamentos Teóricos, puede encontrar todas las verificaciones importantes del elemento estructural para el análisis del estado límite último y el estado límite de servicio. Por tanto, si desea entender cómo el CSFM trata el ancho de fisura, las comprobaciones de flechas o el formato del factor de seguridad, los Fundamentos Teóricos son el lugar adecuado para comenzar.
Artículos de verificación que muestran una excelente concordancia
Ambos equipos universitarios, en cooperación con los expertos de IDEA StatiCa, han elaborado y publicado múltiples artículos y publicaciones científicas con los resultados de sus experimentos y pruebas. Sus hallazgos fueron presentados en diversos eventos internacionales.
Puede consultar ejemplos de verificación y artículos de investigación en nuestro Centro de soporte para comprobarlo con sus propios ojos.
IDEA StatiCa para todos los ingenieros que trabajan con hormigón
Los resultados de una validación exhaustiva del CSFM demuestran que el método es seguro, preciso y fiable. Los resultados de las pruebas estuvieron en perfecta concordancia con los modelos teóricos. El CSFM permite a los ingenieros estructurales diseñar y evaluar cualquier estructura de hormigón que pueda modelarse como un elemento bidimensional de forma más fiable y eficiente que con otros métodos de diseño.
Las verificaciones, hipótesis de diseño y artículos están publicados y disponibles para la comunidad de ingeniería. Le animamos a revisar toda nuestra documentación de validación y verificación, consultar a nuestros clientes y, por último, pero no menos importante, probar el software por su cuenta.
Además, nos gustaría desafiar a todos nuestros usuarios: ponga a prueba nuestro software, compare nuestros resultados con sus cálculos manuales u otros análisis de software, y comparta con nosotros sus comparaciones, resultados y hallazgos. ¡IDEA StatiCa hará que sus flujos de trabajo de diseño sean más rápidos, más precisos y mantendrá la seguridad como prioridad!
