Tenga en cuenta que este diseño real utiliza una geometría optimizada que puede activar avisos de disposiciones constructivas de la norma EN. Mantenemos los parámetros originales por autenticidad. Véase la figura siguiente.
Si desea omitir el cálculo de la unión y pasar directamente al análisis en Detail 3D, descargue el archivo de Detail 3D y continúe en el capítulo 5.
1 Nuevo proyecto
Ejecute IDEA StatiCa Connection. Todo comienza en la pestaña Acero.
Ajuste la configuración predeterminada de Materiales, y a continuación haga clic en Crear un diseño en blanco.
2 Diseño
Tras crear un diseño en blanco, cambie la sección transversal de un elemento a UB 610 x 305 x 238.
Ahora, añada otra operación de fabricación y seleccione la Placa base.
Continúe con la siguiente operación y elija una Cuadrícula de elementos de fijación o Contacto para generar pernos con cabeza.
Añada otra Cuadrícula de elementos de fijación o Contacto para generar anclajes de armadura.
Cambie la rotación de la armadura en la operación GRD2 seleccionando Editor.
Añada una placa rigidizadora.
Suelde la placa rigidizadora a la placa base mediante la operación Soldadura general o contacto .
Añada la operación Corte de elemento.
Añada la última operación de la unión, Cuadrícula de elementos de fijación o Contacto.
Cambiemos el parámetro Fuerzas en para establecer la posición de la articulación.
Introduzca los esfuerzos internos para el anclaje.
- Nota: Utilizaremos únicamente la carga de cortante para el cálculo de esta viga. Para simplificar el tutorial, se ha excluido la fuerza de atado de la combinación accidental ELU, que se consideró en el proyecto real.
3 Verificación
Cambie a la pestaña, Verificación -> Calcular. La verificación normativa demuestra el modo de fallo en los anclajes. De forma predeterminada, se supone que el bloque de hormigón está fisurado.
Analicemos los resultados. Seleccione Tensión equivalente, Fuerza en el perno, Malla, Deformada y Anclajes. En general, la tabla muestra qué anclajes cumplen y cuáles no.
Ahora, revisemos los detalles de los anclajes que no cumplen para identificar qué verificaciones normativas son satisfactorias y cuáles no.
Motivo del fallo de la verificación de los anclajes:
- Según EN 1992-4, Cl. 1.2(4), el cálculo de grupos de anclajes que contienen diferentes tipos de anclaje queda fuera del alcance de la norma. En consecuencia, la verificación normativa falla de forma predeterminada. Para verificar correctamente esta configuración, es necesario un análisis detallado mediante el módulo 3D Detail.
- Esta limitación se puede resolver fácilmente en Detail 3D, basado en el método CSFM, que sustituye la evaluación analítica simplificada de Connection por un riguroso análisis tridimensional de tensión-deformación.
Armadura complementaria (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- La verificación normativa analítica falla para el cono de hormigón, por lo que se requiere armadura complementaria para transferir la totalidad de las cargas de tracción (356,3 kN) y cortante (400,0 kN). Esto es crítico debido a la configuración "mixta" de los anclajes.
- Esta limitación se puede resolver fácilmente en Detail 3D para confirmar la eficacia de la armadura. Si se verifica manualmente, suponga una capacidad nula del hormigón y asegúrese de que el área de armadura cubra las fuerzas totales indicadas.
Profundidad de empotramiento (EN 1992-1-1 – Ecuación 8.6)
- La advertencia sobre una profundidad de empotramiento insuficiente aparece porque este tutorial representa un ejemplo real con un muro delgado y anclajes poco profundos. La integridad estructural del diseño se demuestra más adelante en la aplicación Detail.
4 Exportación
Requisitos previos para la exportación:
- El modelo debe estar calculado y los resultados deben estar incluidos.
Vaya a la pestaña Verificación -> Verificación HA -> Guardar.
La exportación solo se permite para la topología del anclaje. La exportación permite transferir:
- El bloque de hormigón
- Los anclajes
- La placa base
- Las cargas
Información y parámetros adicionales que se establecen según los ajustes correspondientes en Connection:
- Transferencia de cortante (mediante anclajes, llaves de corte y rozamiento)
- Material
- Tipo de anclaje: postinstalado (adhesivo) / hormigonado in situ
- Tipo de anclaje en el extremo: arandela / recto / gancho / perno con cabeza
- Coeficiente de rozamiento
5 Diseño
Esta sección le permitirá modificar los elementos, los apoyos, las cargas y combinaciones, y añadir un conjunto de armaduras.
Apoyo
En este ejemplo, la unión está anclada a un muro continuo en todos sus lados. Para este tipo de submodelos, utilizamos apoyos rígidos con armadura continua. Esta configuración simula la continuidad del muro y permite la transferencia de tracción a pesar de los ajustes de solo compresión, sin necesidad de definiciones complejas de rigidez.
Apliquemos los apoyos al modelo:
Dispositivos de transferencia
Los anclajes se importan desde IDEA StatiCa Connection. Dado que el diseño utiliza dos tipos de anclaje diferentes, separaremos la transferencia de carga para garantizar un comportamiento seguro y predecible. Este enfoque se ajusta a la práctica habitual de la ingeniería en el Reino Unido para resolver la limitación de la norma EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), que excluye los grupos de anclajes mixtos de su alcance. Al asignar el cortante y la tracción a grupos de anclajes específicos, creamos una trayectoria de cargas verificada que cumple los requisitos de seguridad.
Anclajes SF1 – SF6: Active Activo para la transferencia de cortante y desactive Activo para la transferencia de fuerzas axiales.
Anclajes de armadura SF7 – SF10: Haga lo contrario: desactive Activo para la transferencia de cortante y active Activo para la transferencia de fuerzas axiales
Si estuviera diseñando una zapata desde cero en la aplicación Detail, ambas opciones estarían activadas de forma predeterminada. Al transferir el cortante, debe determinar qué anclajes resistirán la fuerza y seleccionarlos en consecuencia. Esto se ajusta a los requisitos de la norma EN, que especifican que el cortante solo debe asignarse a los anclajes efectivos para la verificación de fallo del borde de hormigón.
Armaduras
Aumentemos la altura y la anchura del bloque de hormigón. Esto proporciona una vista más clara del modelo y permite observar el perfil completo de tensiones a lo largo de las barras de armadura.
Establezca el Recubrimiento del hormigón en 30 mm; este será el valor predeterminado para la armadura. Además, defina el Tipo de anclaje predeterminado para las barras longitudinales y los estribos.
Antes de definir la armadura, desactive el botón Barras de armadura. Así se garantiza que solo sea visible el grupo de barras que está seleccionando en ese momento, manteniendo la vista limpia y despejada.
A continuación, inserte una nueva armadura en superficie para crear la armadura horizontal longitudinal continua (armadura principal en ambas caras).
Duplique la operación para añadir la armadura vertical continua en ambas caras y ajuste la configuración como se muestra a continuación.
Según los cálculos estructurales, no se requiere armadura de cortante adicional fuera del perímetro de cortante. Por lo tanto, los pasos siguientes se centran únicamente en crear la armadura de cortante dentro del perímetro de cortante basándose en el diseño original.
Copie el elemento de armadura existente y edítelo adecuadamente para obtener los cercos apropiados que representen la armadura de cortante.
Duplique la operación GB3D3 y actualice las opciones siguientes para definir la armadura de cortante.
Continúe copiando la operación GB3D4 y cambiando los parámetros.
Ahora, copie la operación GB3D5 y modifique su configuración para cumplir los requisitos del perímetro de cortante.
Reutilice la operación GB3D3 copiándola y ajustando los valores.
Copie la operación GB3D7 y cambie las opciones.
Cree otra copia de la operación GB3D5 y aplique los cambios siguientes.
Por último, copie la operación GB3D9 y actualice las opciones finales de la armadura.
Ahora, definamos la armadura de cortante constructiva. Aunque no se requiere según el cálculo estructural, ya que el hormigón por sí solo cumple la verificación de la capacidad a cortante en este caso concreto, debemos cumplir igualmente las reglas de disposiciones constructivas de la norma. Además, IDEA StatiCa Detail requiere que el modelo refleje con precisión la disposición real de la armadura.
La separación irregular ayuda a organizar los cercos de forma sistemática.
- Nota: Desde el punto de vista del cálculo, definir esta armadura en la aplicación Detail es esencial. Tal como se indica en los Fundamentos teóricos del método CSFM, y como se menciona también en el libro de Kaufmann sobre CSFM.
Copie la operación GB3D11 y cambie las opciones.
Diseño final de la armadura.
Cargas y combinaciones
Las combinaciones se toman de IDEA StatiCa Connection. Todas las consecuencias de la importación se describen
en este artículo.
Añadamos el peso propio:
Cree una combinación con el peso propio y añada el coeficiente para el peso propio = 1,35 según la norma
EN 1991-1-1
6 Verificación
Antes de ejecutar el análisis, recomendamos encarecidamente cambiar el multiplicador de malla a 2 o 3 para acelerar el cálculo. Aunque este paso no es obligatorio, reduce significativamente el tiempo de cálculo y ayuda a detectar pronto posibles problemas de divergencia. Si el análisis se ejecuta sin problemas, puede volver a establecer el multiplicador de malla en 1 para obtener los resultados finales.
Distribución de las tensiones principales de compresión en el volumen de hormigón.
Las reacciones en los apoyos y el equilibrio estático entre las cargas externas y las reacciones. El escenario ideal es obtener un cero absoluto en la verificación normativa «Comprobar equilibrio», lo que garantiza la transferencia completa de las fuerzas. Los pequeños residuos, como 1 kN y 1 kNm, pueden ser artefactos numéricos.
Resultados
Tensión principal equivalente
La tensión principal equivalente (EPS) en el hormigón se determina a partir del comportamiento triaxial del bloque de hormigón. Se identifican y resaltan las zonas sometidas a las mayores cargas. Para ofrecer una visión del efecto del confinamiento en comparación con la compresión uniaxial, la tensión equivalente se calcula mediante el factor kappa.
El rango de tensiones es escalable mediante la función de rango. Muestra la zona afectada por esos rangos de tensión y permite ver cómo se concentra la tensión en el propio detalle.
Corte de sección de resultados
Para inspeccionar el comportamiento interno del bloque de hormigón, utilice el botón + Nuevo para crear Secciones y ajuste su Definición del plano (posición y rotación) en la ventana de propiedades para cortar a través de las zonas críticas. Esto resalta dónde sufre el hormigón deformación plástica. Puede guardar estas vistas en la Galería para su Informe final. Encontrará más información en este artículo.
Tensión en las barras de armadura
Los resultados identifican la tensión en las barras de armadura. Los valores detallados de tensión, deformación y utilización de todos los grupos de barras se enumeran en la pestaña Armadura.
La pestaña de verificación de anclajes ofrece una visión del comportamiento de los anclajes desde el punto de vista de la tensión, la deformación y la transferencia de fuerzas. Esta es la prueba de que los anclajes SF1-SF6 están desactivados a tracción y solo resisten cortante. El resto de los anclajes, SF7-SF10, por el contrario, resisten la carga únicamente a tracción.
Anclaje
La pestaña Anclaje verifica la resistencia de adherencia entre la armadura y el hormigón. Garantiza que la longitud de anclaje proporcionada sea suficiente para transferir las fuerzas. La verificación compara la tensión de adherencia real (τb) con la resistencia última de adherencia (fbd) para evitar el fallo por arrancamiento. Puede mostrar estos resultados por separado para Armadura y Anclajes.
Deformaciones
Cambie a la pestaña Auxiliar y active Deformación. Aunque no se prescriben límites de deformación para el ELU (estado límite último), revisar la forma deformada es una comprobación de coherencia fundamental. Garantiza que el modelo sea estable y no presente desplazamientos ni giros poco realistas (por ejemplo, debido a elementos desconectados). Esta inspección visual ayuda a identificar rápidamente posibles problemas de modelización.
7 Informe
Por último, vaya a Informe -> Detallado -> Generar. IDEA StatiCa ofrece un informe totalmente personalizable que se puede imprimir o guardar en un formato editable.
Ha realizado una verificación de cálculo completa según EN 1993-1-8 (uniones de acero), EN 1992-4 (anclajes) y EN 1992-1-1 (estructuras de hormigón). La unión de acero y el anclaje se verificaron en IDEA StatiCa Connection, mientras que la integridad del bloque de hormigón y la armadura se analizaron en IDEA StatiCa Detail mediante el método CSFM conforme a EN 1992-1-1.
