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Capítulo 5
 
Entidades CivilFEM

 

5.1                       Criterios Generales

Existen tres tipos fundamentales de entidades chequeables: vigas, placas (hormigón) y secciones sólidas. Las propiedades de estas entidades se agrupan en los siguientes conceptos:

Propiedades de Viga y Placa: asociadas a elementos viga y elementos placa. Es el concepto paralelo a las constantes reales y secciones de ANSYS. Contiene todas las propiedades de los elementos necesarias para el cálculo del modelo y posterior postproceso con CivilFEM.

Secciones Sólidas: asociadas a elementos de un modelo 3D de elementos finitos. Contiene todas las propiedades necesarias para el postproceso con CivilFEM de secciones transversales. Permite extender las capacidades de chequeo a modelos sólidos bidimensionales y tridimensionales.

Así, las propiedades de viga y placa asociadas a elementos viga estará formada por:

-          Sección transversal dorsal (I)

-          Sección transversal frontal (J)

-          Propiedades a nivel de pieza

-          Otros parámetros (offsets, etc.)

En el caso en que las propiedades de viga o placa estén asociadas a elementos placa, la información contenida será:

-          Vértice de placa en el nodo I

-          Vértice de placa en el nodo J

-          Vértice de placa en el nodo K

-          Vértice de placa en el nodo L

-          Propiedades a nivel de pieza

-          Otros parámetros (EFS, etc.)

En cuanto las secciones sólidas capturadas de un modelo de elementos finitos estarán formadas por:

-          Sección transversal

-          Propiedades a nivel de pieza

A continuación se expone brevemente cada uno de estos conceptos:

A.1 Sección Transversal: este concepto hace referencia a una única sección transversal, como se entiende comúnmente en ingeniería.

A.2 Vértices de Placa: se refiere a los datos de un vértice de placa. Es un concepto paralelo al de sección transversal y se utiliza para representar las propieades en un determinado vértice del elemento placa.

B.    Propiedades de Pieza: incluye a los parámetros de norma no relacionados con la sección transversal. Hace referencia a la pieza en sí y no a sus extremos.

 La descripción detallada de cada uno de estos conceptos y de los distintos grupos de propiedades necesarios para la definición de secciones en CivilFEM se realiza en los apartados siguientes.

5.2                       Secciones Transversales

Las secciones transversales en CivilFEM, tal y como se ha comentado en el apartado anterior, hacen referencia a una única sección transversal. No coincide pues con el concepto de ANSYS de Conjuntos de Constantes Reales que engloba los datos para ambas secciones (I, J) de un elemento viga, ya que cada elemento estará compuesto por 2 secciones transversales correspondientes a ambos extremos.

5.2.1                      Propiedades Generales

Las propiedades generales, son aquellas propiedades comunes a todas las secciones transversales. Dichas propiedades tienen las etiquetas y valores que a continuación se describen:

Rf16

Identificación de la sección transversal (máximo 16 caracteres). En perfiles laminados contiene la referencia de librería y en el resto de las secciones es una etiqueta dependiente de STP:

STP=0:

Rf16 = Genérica

STP=1:

Rf16 = Acero Estructural

STP=2:

Rf16 = Hormigón Armado

STP=3:

Rf16 = Hormigón+Acero

Name

Nombre asignado a sección transversal (máximo 32 caracteres).

Stp

Tipo de la sección transversal

0

Genérica

1

Acero

2

Hormigón Armado

3

Hormigón+Acero

Shp

Tipología de la sección

0

Genérica

1

Doble T

2

Canal U

3

Tubular circular

4

Angular L

5

Cuadrangular/Rectangular

6

Tubular rectangular

7

Circular

8

Simple T

Csys

Número del sistema de coordenadas de la sección. Una vez definida la sección, el número del sistema local se conserva pero no se actualizan los datos referentes a las nuevas coordenadas.

Coor

Coordenadas X, Y, Z del origen del sistema de coordenadas de la sección respecto al sistema global.

Angl

Ángulos de rotación THXY, THYZ, THZX del sistema de coordenadas de la sección respecto al sistema global.

Mcos

Coste de los materiales que forman la sección por unidad de longitud.

Scos

Coste adicional por unidad de superficie.

Lcos

Coste adicional por unidad de longitud.

Perm

Perímetro de la sección sujeto a SCOS.

Tcos

Coste total por unidad de longitud. El valor almacenado es la suma de (MCOS+SCOS*PERM+LCOS).

 

5.2.2                      Dimensiones

Tienen sentido solamente para secciones definidas por dimensiones o desde librería. El significado de cada dato depende de cada sección en particular. Las etiquetas referentes a secciones metálicas armadas y laminadas (ver comandos ~SSECDMS y ~SSECLIB) son:

 

H

Canto total.

Tw

Espesor del alma.

B

Ancho del ala.

Tf

Espesor de alas.

Hi

Distancia entre alas.

A/r1

Garganta del cordón de soldadura (para secciones armadas) / radio del filete unión ala alma (para secciones laminadas)

R2

Radio del filete normalizado.

D

Distancia libre del alma.

 

Cada una de las secciones de hormigón tiene propiedades geométricas particulares. A continuación se muestran las propiedades geométricas de una sección doble T:

 

Propiedades Geométricas de secciones de hormigón

donde:

Depth

Canto total.

Tw

Espesor del alma.

BfTop

Ancho del ala superior.

TfTop

Espesor del ala superior.

BfBot

Ancho del ala inferior.

TfBot

Espesor del ala inferior.

Las propiedades geométricas de las secciones transversales de hormigón que se pueden definir con CivilFEM se pueden ver en el comando ~CSECDMS.

5.2.3                      Puntos y Teselas

Las secciones transversales en CivilFEM están formadas por puntos y teselas. Los puntos soportan la descripción geométrica y las teselas la geometría resistente de la sección transversal. Todas las propiedades resistentes se calculan exclusivamente a partir de la estructura de teselas, excepto para las secciones de librería cuyos valores son obtenidos directamente del prontuario de perfiles laminados.

Los puntos y las teselas no tienen numeración de usuario. CivilFEM los numera internamente de forma consecutiva. Se puede controlar la densidad de la malla mediante el comando ~TREFINE. Cada vez que se aplica este comando, el número de divisiones se duplica por lo que el número de teselas lineales se multiplica por dos y el de las superficiales por cuatro.

Los puntos que componen las teselas son elementos de unión entre ellas y, por lo tanto, son comunes entre teselas adyacentes cuando estas son formadas por el mismo material. Sin embargo se duplican en el caso de que teselas adyacentes presenten materiales distintos ya que cada punto tendrá un material asociado distinto.

Las etiquetas y valores correspondientes a los puntos son los siguientes:

Mat

Número del material asociado a la tesela.

Mtp

Tipo del material asociado a la tesela:

0

Genérico

1

Acero Estructural

2

Hormigón

3

Acero de Armar

4

Acero de pretensar

Nod

Número del nudo asociado al punto. Su valor será 0 en caso de que no haya nudos asociados.

La interpolación de la geometría y las tensiones y la integración de esfuerzos en las secciones transversales se realiza a través de las funciones de forma de las teselas en función de su tipo y número de puntos. Existen siete tipos de teselas cuyas características se describen en la tabla a continuación:

 

Tipo=1

Punto

Se usa para:

-      Representar armaduras definidas por barras (Fi>0).

-       Asociar extremos (I oJ) de elementos LINK y BEAM.

Tipo=2

Línea con dos puntos

Se usa para:

-       Representar chapas.

-       Asociar caras de elementos SHELL.

-       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por rectas.

Tipo=3

Línea con tres puntos

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SHELL con nodos de arista.

-       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por curvas.

Tipo=4

Triángulo con tres puntos

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID.

Tipo=5

Triángulo con seis puntos

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID con nodos de arista.

Tipo=6

Cuadrilátero con cuatro puntos

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID.

Tipo=7

Cuadrilátero con ocho puntos

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID con nodos de arista.

 

Las etiquetas y valores correspondientes a las teselas son los siguientes:

Mat

Número del material asociado a la tesela.

Mtp

Tipo del material asociado a la tesela:

0

Genérico

1

Acero Estructural

2

Hormigón

3

Acero de Armar

4

Acero de Pretensar

Typ

Tipo de tesela conforme lo indicado en la tabla anterior.

Tpt

Puntos que componen la tesela.

Elm

Número del elemento asociado a la tesela. En caso de que no haya elemento asociado su valor será 0.

Efn

Número de la cara de la sección o nudo asociado a la tesela. Su valor será 0 si la tesela no está asociada a ninguna cara o nudo.

Rnf

Número del grupo de armadura de flexión asociado a la tesela. Su valor será 0 si la tesela no está asociada a ningún grupo.

Plt

Número de la chapa asociada a la tesela. Su valor será 0 si la tesela no está asociada a ninguna chapa.

Geo

Datos geométricos adicionales de la tesela. Los posibles valores dependen del tipo de tesela.

Para teselas puntuales (tipo 1): Corresponde al área de la tesela.

Para teselas lineales (tipos 2 y 3): Corresponde a los espesores de la tesela en los extremos i y j.

 

5.2.4                      Chapas

Todas las secciones de acero (laminadas o armadas) en CivilFEM están compuestas por una estructura de chapas cuyas propiedades son definidas automáticamente por el programa, con excepción de las secciones definidas por chapas (ver comando ~SSECPLT) en las que el usuario debe definir las propiedades de cada una de las chapas que las componen.

La estructura de chapas describe la sección como un conjunto de chapas independientes (alas o almas) que permite chequear los elementos aplicando el articulado de los distintos códigos. Para cada una de las chapas se definen los siguientes datos:

Mat

Número del material asociado a la chapa.

Mtp

Tipo del material asociado a la chapa:

0

Genérico

1

Acero Estructural

Pty

Tipo de chapa para flexión con momento My:

0

No definido

1

Ala

2

Alma

Ptz

Tipo de chapa para flexión con momento Mz:

0

No definido

1

Ala

2

Alma

Cp1

Condición de vínculo en el punto extremo 1 de la chapa.

0

Libre

1

Arriostrada

Cp2

Condición de vínculo en el punto extremo 2 de la chapa.

0

Libre

1

Arriostrada

Esp

Espesor de la chapa.

Yp1

Coordenada Y del punto extremo 1 de la chapa.

Zp1

Coordenada Z del punto extremo 1 de la chapa.

Yp2

Coordenada Y del punto extremo 2 de la chapa.

Zp2

Coordenada Z del punto extremo 2 de la chapa.

Para la modificación de estos datos ver comandos ~SECMDF o ~SSECPLT.

5.2.5                      Caras

Son las caras sobre las que se soporta la definición de la armadura de flexión. Cada una de ellas consiste en una sucesión de segmentos apoyados sobre los puntos de la sección. Las caras pueden estar definidas en cualquier punto de la sección con objeto de poder permitir la libre localización de grupos de armaduras de flexión. La numeración determina el lado del que está la armadura con el siguiente criterio:

 

 

Las propiedades referentes a las caras son:

Npt

Número de puntos que pertenecen a la cara.

Upt

Número de los puntos que forman la cara.

Para borrar, definir o modificar las caras de una sección transversal, ver el comando ~SECMDF.

5.2.6                      Definición de Armaduras

CivilFEM soporta la definición de armadura a flexión, cortante y torsión (ver comandos ~RNFDEF y ~RNFMDF). Los datos correspondientes a cada uno de los tres tipos de armaduras son descritos a continuación.

 

5.2.6.1                      Armadura de Flexión

La armadura de flexión de las secciones de hormigón está organizada en grupos permitiéndose un número ilimitado de grupos de armadura.

Los grupos de armadura solo pueden estar situados sobre caras definidas en la sección. Las distintas posibilidades que incluye CivilFEM en cuanto a la definición de grupos de armaduras de flexión son las siguientes:

Ast

Introducción del área total de armadura del grupo

Asl

Introducción del área total de armadura del grupo por unidad de longitud

N-Fi

Introducción del número de redondos del grupo y el diámetro de los mismos

NL-Fi

Introducción del número de redondos del grupo por unidad de longitud y el diámetro de los mismos

S-Fi

Introducción del espacio entre barras del grupo y el diámetro de las barras

Cuando se introduce la armadura de flexión, mediante cualquiera de estas cinco opciones, el resto de los datos se calcula automáticamente. En el caso de armaduras definidas por barras, es decir, no distribuida uniformemente, si el número de barras no es un número entero, CivilFEM redondeará este número al entero más cercano y recalculará el nuevo espacio entre barras correspondiente.

Se permite, además, la definición de una cuantía y distribución de armado inicial (definidos automáticamente por el programa) mediante el parámetro RKEY. Hay distintos RKEYs para cada uno de los tipos de secciones transversales de hormigón que pueden ser definidos en CivilFEM (ver comando ~CSECDMS).

Los datos referentes a este grupo son:

Rkey

Etiqueta de armado inicial (ver comando ~CSECDMS para los distintos valores de RKEY dependiendo del tipo de sección).

Rmat

Número del material de los grupos de armadura definidos mediante armado inicial (RKEY>0).

Urf

Número de usuario del grupo de armadura a flexión.

Mat

Número del material asociado al grupo de armadura (utilizado cuando RKEY=0).

Cls

Clase del grupo de armadura.

0

Armadura escalable (la cuantía de armadura podrá ser aumentada o disminuida por CivilFEM en la fase de diseño).

1

Armadura fija (la cuantía de armadura no será modificada por CivilFEM en la fase de diseño).

Fi

Diámetro de las barras del grupo de armadura.

Ufc

Número de la cara a la cual está asociado el grupo de armadura.

End

Situación de las barras del grupo de armadura en los extremos de la cara:

0

Incluye barras en ambos extremos de la cara.

 

 

El espaciado entre barras se calcula mediante la siguiente fórmula:

S = L / (N -1)

 

1

Incluye barras en el extremo 1 de la cara.

 

 

El espaciado entre barras se calcula mediante la siguiente fórmula:

S = 2*L / (2*N -1)

 

2

Incluye barras en el extremo 2 de la cara.

 

 

El espaciado entre barras se calcula mediante la siguiente fórmula:

S = 2*L / (2*N -1)

 

3

No incluye barras en los extremos de la cara. Valor que debe ser utilizado en secciones circulares para evitar que se superpongan barras en los extremos.

 

 

El espaciado entre barras se calcula mediante la siguiente fórmula:

S = L/ N

 

4

Incluye barras en ambos extremos de la cara a una distancia igual al recubrimiento mecánico (Mc).

 

 

El espaciado entre barras se calcula mediante la siguiente fórmula:

S = (L-2*Mc)/(N-1)

 

Mc

Recubrimiento mecánico del grupo de armadura.

Gc

Recubrimiento geométrico del grupo de armadura.

Ast

Área total de armadura del grupo de armadura.

Asl

Área total de armadura por unidad de longitud del grupo de armadura.

N

Número de barras del grupo de armadura.

Nl

Número de barras por unidad de longitud del grupo de armadura.

S

Distancia entre barras del grupo de armadura.

 

5.2.6.2                      Armadura de Cortante

La definición de la armadura de cortante de las secciones transversales se realiza mediante la introducción de los parámetros adecuados para la definición de armaduras. Las posibilidades que incluye CivilFEM en cuanto a la definición de armaduras de cortante son:

Ass

Introducción del área total de armadura por unidad de longitud.

As-S

Introducción del área total del estribo y la distancia entre estribos.

N-S-Fi

Introducción del número de ramas y la distancia entre estribos.

 Los datos de este grupo son los siguientes:

MAT

Número del material asociado a la armadura de cortante.

ALPY

Angulo de los estribos con el eje longitudinal de la pieza para cortante según Y (grados sexagesimales).

ALPZ

Angulo de los estribos con el eje longitudinal de la pieza para cortante según Z (grados sexagesimales).

ASSY

Área por unidad de longitud para cortante según Y.

ASSZ

Área por unidad de longitud para cortante según Z.

ASY

Área total del estribo para cortante según Y.

ASZ

Área total del estribo para cortante según Z.

S

Separación entre estribos.

FI

Diámetro de las barras del estribo (en mm).

NY

Número de ramas del estribo para cortante según Y.

NZ

Número de ramas del estribo para cortante según Z.

 

5.2.6.3                      Armadura de Torsión

Las posibilidades que incluye CivilFEM para la definición de armadura de torsión son:

Armadura transversal de torsión:

AssT

Introducción del área total de armadura transversal por unidad de longitud.

AsT-s

Introducción del área total de un cerco y la distancia entre cercos.

s-FiT

Introducción del diámetro de un cerco y distancia entre cercos.

Armadura longitudinal de torsión:

Asl

Introducción del área total de armadura longitudinal de torsión.

N-FiL

Número de barras y diámetro.

 

MAT

Número del material asociado a la armadura de torsión.

ASST

Área por unidad de longitud de la armadura transversal.

AST

Área de un cerco de la armadura transversal.

S

Separación longitudinal entre cercos.

FIT

Diámetro de las barras de la armadura transversal.

ASL

Área total de la armadura longitudinal.

FIL

Diámetro de las barras de la armadura longitudinal.

N

Número de barras de la armadura longitudinal.

5.2.7                      Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas de las secciones transversales son utilizadas por CivilFEM para el cálculo de tensiones dentro de la sección y para el chequeo según normas. Todas las propiedades van referidas a los ejes paralelos a los ejes de sección pasando por el centro de gravedad de las respectivas secciones.

Hay ocho posibles versiones de propiedades mecánicas, dependientes del tipo de sección y de los materiales que la componen según se detalla más adelante y que se describen a continuación:

1

Sección Genérica Bruta

2

Sección Bruta de Acero

3

Sección Neta de Acero

4

(No utilizada)

5

Sección Bruta de Hormigón

6

Sección Neta de Hormigón

7

Sección Homogeneizada de Hormigón

8

Sección Mixta Equivalente

Las diferentes versiones, contienen la contribución homogeneizada de las teselas con los siguientes tipos de materiales.

 

Sección / Tipo de material

Acero

Estructural

Hormigón

Hormigón

Armado

Hormigón

Pretensado

Otros

Sección Genérica Bruta

Si

Si

Si

Si

Si

Sección Bruta de Acero

Si

 

 

 

 

Sección Neta de Acero

Si

 

 

 

 

Sección Bruta de Hormigón

 

Si

 

 

 

Sección Neta de Hormigón

 

Si

 

 

 

Sección Homogeneizada de Hormigón

 

Si

Si

Si

 

Sección Mixta Equivalente

Si

Si

Si

Si

 

Las propiedades de las secciones netas de acero y hormigón son iguales que las de la sección bruta, con excepción del área (se descuenta el área correspondiente a las armaduras en el caso del hormigón y de los agujeros según la norma empleada en el caso del acero).

Para las propiedades de la sección homogeneizada de hormigón se sigue la misma metodología que para la sección neta (restando el área de las armaduras) pero además se considera el área de las armaduras multiplicada por la relación entre módulos de elasticidad (n) para la homogenización.

Para las propiedades de la sección mixta equivalente se sigue la misma metodología que para la sección transformada considerando el área de los distintos materiales que componen la sección multiplicada por la relación entre módulos de elasticidad (n) para la homogenización.

 

En lo referente a las propiedades de homogenización, las etiquetas válidas son:

HMAT

Material para el cual se homogeniza las propiedades de la sección (por defecto al de material de numeración más baja de la sección).

KHOM

Clave de homogenización de las propiedades mecánicas. Los valores admisibles son:

0

No homogeneizar

1

Homogeneizar con el módulo de elasticidad

Para cada una de las secciones se definen las siguientes propiedades:

A

Área de la sección.

IXX

Inercia a torsión.

IYY

Inercia a flexión según el eje Y.

IZZ

Inercia a flexión según el eje Z.

WY

Módulo resistente elástico según Y.

WZ

Módulo resistente elástico según Z.

WPY

Módulo resistente plástico según Y.

WPZ

Módulo resistente plástico según Z.

IY

Radio de giro respecto al eje Y.

IZ

Radio de giro respecto al eje Z.

YG

Coordenada Y del centro de gravedad.

ZG

Coordenada Z del centro de gravedad.

YMN

Coordenada Y mínima del contorno de la sección.

YMX

Coordenada Y máxima del contorno de la sección.

ZMN

Coordenada Z mínima del contorno de la sección.

ZMX

Coordenada Z máxima del contorno de la sección.

YS

Distancia del CDG de la sección a la fibra Y superior.

ZS

Distancia del CDG de la sección a la fibra Z superior.

YM

Distancia del CDG al Centro de Esfuerzos Cortantes M según Y.

ZM

Distancia del CDG al Centro de Esfuerzos Cortantes M según Z.

IW

Módulo de alabeo a torsión.

IYZ

Producto de inercia.

YWS

Área resistente a cortante según Y.

ZWS

Área resistente a cortante según Z.

XWT

Módulo resistente a torsión.

IUU

Inercia a flexión según el eje U.

IVV

Inercia a flexión según el eje V.

IU

Radio de giro respecto al eje U.

IV

Radio de giro respecto al eje V.

ALP

Ángulo de los ejes principales de inercia con los ejes de la sección (grados sexagesimales).

V1

Distancia a la fibra extrema desde U (para secciones en L).

V2

Distancia a la fibra extrema desde U (para secciones en L).

U1

Distancia a la fibra extrema desde V (para secciones en L).

U2

Distancia a la fibra extrema desde V (para secciones en L).

U3

Distancia a la fibra extrema desde V (para secciones en L).

 


Ejes de las secciones angulares (L)

5.2.7.1                      Cálculo de la inercia a torsión, del módulo de alabeo y del centro de esfuerzos cortantes cortadura en secciones genéricas

CivilFEM sólo calcula la inercia a torsión (IXX), el módulo de alabeo (IW)  y el centro de esfuerzos cortantes (YM, ZM) en secciones genéricas de un solo material (homogéneas) y que sean de los tipos siguientes:

·         Sólida: discretizada con teselas de los tipos 4 al 7.

·         Abierta de pequeño espesor: discretizada con teselas del tipo 2. En este caso no se calculan IW, YM y ZM y se les asigna el valor cero.

·         Cerrada unicelular de pequeño espesor: discretizada por teselas del tipo 2. En este caso no se calculan IW, YM y ZM y se les asigna el valor cero.

En los siguientes tipos de sección no se calculan, asignándoles el valor cero, IXX, IW, YM y ZM:

·         Compuesta en la que se combine el tipo de tesela 2 con los tipos 4-7.

·         Compuesta en la que se empleen materiales distintos en un mismo tipo          de tesela de los tipos 2, 4 al 7.

·         Genérica o de acero con chapas.

En la actualidad CivilFEM no detecta lo tipos de sección mostrados a continuación:

·         sección cerrada multicelular de pequeño espesor,

·         sección de pequeño espesor que combine los tipos abierto y cerrado.

por lo que en estos casos los valores calculados de IXX, IW, YM y ZM son incorrectos.

La forma más general de definir una sección es empleando una sección sólida, ya que de este modo se evitan algunos de las limitaciones anteriormente mencionadas relativas a secciones de pequeño espesor. En secciones sólidas el cálculo de IXX, IW, YM y ZM se basa en la referencia:

M. Schulz, F.C. Filippou. Generalized Warping Torsion Formulation, Journal of Engineering Mechanics, pp. 339-347 (1998).

A continuación se señalan algunas consideraciones concernientes a la discretización de secciones sólidas:

-        Se pueden combinar teselas lineales (tipos 4 y 6) con cuadráticas (tipos 5 y 7) sin embargo los resultados son más precisos cuando se emplean teselas del mismo orden de aproximación.

-        Es conveniente que la malla de la sección sea tan congruente como sea posible para que el cálculo de las propiedades de la sección sea más preciso. Esto es especialmente importante en secciones compuestas creadas mediante el comando ~SEC2DIN ya que se pueden generar mallas no congruentes, en este caso el usuario debería hacer correcciones a fin de mejorar la conectividad de la malla.

-        Todas las partes han de estar conectadas al menos por un nodo, de otro modo la matriz de coeficientes del problema de contorno que se ha de resolver es singular. En este caso se asigna el valor cero a IXX, IW, YM y ZM.

5.2.8                      Propiedades Estructurales

Son las propiedades de las secciones transversales utilizadas en el análisis estructural y son, por tanto, las que se transfieren a ANSYS como constantes reales para el cálculo del modelo y que dependerán del tipo de sección utilizada para su cálculo (ASEC) elegida entre las distintas versiones descritas en el apartado anterior (comando ~SECMDF).

Las distintas propiedades estructurales vienen descritas en los siguientes datos:

ASEC

Tipo de sección utilizada para el cálculo de las propiedades estructurales.

1

Sección Genérica Bruta.

2

Sección Bruta de Acero. Valor por defecto para las secciones metálicas.

3

Sección Neta de Acero.

4

(No utilizada).

5

Sección Bruta de Hormigón. Valor por defecto para las secciones de hormigón.

6

Sección Neta de Hormigón.

7

Sección Transformada de Hormigón.

8

Sección Compuesta Equivalente. Valor por defecto para las secciones mixtas.

YMN

Coordenada Y mínima del contorno de la sección.

YMX

Coordenada Y máxima del contorno de la sección.

ZMN

Coordenada Z mínima del contorno de la sección.

ZMX

Coordenada Z máxima del contorno de la sección.

TKY

Ancho según Y.

TKZ

Ancho según Z.

ARE

Área.

IXX

Inercia a torsión.

IYY

Inercia a flexión según el eje Y.

IZZ

Inercia a flexión según el eje Z.

YCG

Distancia del CDG de la sección a la fibra Y superior.

ZCG

Distancia del CDG de la sección a la fibra Z superior.

YMS

Distancia del CDG al Centro de Esfuerzos Cortantes M según Y.

ZMS

Distancia del CDG al Centro de Esfuerzos Cortantes M según Z.

YWS

Área resistente a cortante según Y.

ZWS

Área resistente a cortante según Z.

XWT

Módulo resistente a torsión.

El material asociado a cada elemento del modelo de ANSYS debe ser el mismo que el de la sección si se toman las propiedades brutas o netas, o el material de homogenización si las propiedades elegidas por el cálculo estructural son homogeneizadas (sección homogeneizada de hormigón y sección mixta equivalente).

Las propiedades mecánicas utilizadas para el cálculo estructural al definir las secciones mediante CivilFEM se corresponden, por defecto, con las secciones brutas (secciones de acero y hormigón) y con las homogeneizadas en los casos de secciones mixtas.

5.2.9                      Propiedades de Norma

Son las propiedades de la sección transversal específicas de norma. Para modificación de las propiedades de norma ver comando ~SECMDF.

Estas propiedades se explican en detalle en los apartados correspondientes a los chequeo según normativa del Manual de Teoría.

5.2.10                  Datos de Secciones Metálicas

Estos datos solo están definidos para secciones metálicas laminadas (definidas a través de la librería de perfiles laminados).

IDX1

Índice CivilFEM de la serie.

IDX2

Índice del perfil dentro de su serie.

5.2.11                  Datos de Secciones de Hormigón

Para las secciones de hormigón armado, además de los datos referentes a las secciones transversales, detallados en los apartados anteriores, CivilFEM calculará y almacenará los siguientes datos:

ROG

Cuantía geométrica de la armadura de flexión.

ROM

Cuantía en masa de la armadura de flexión.

5.3                       Orientación de los ejes en las secciones transversales de vigas

En CivilFEM se utilizan dos sistemas de coordenadas en las secciones transversales de vigas, el sistema de ejes de CivilFEM (XCF, YCF, ZCF) y el sistema de ejes de la sección (XS, YS, ZS).

El sistema de ejes de CivilFEM coincide con el sistema de coordenadas local del elemento de ANSYS y sigue los mismos criterios:

1.   El eje XCF de CivilFEM sigue la directriz del elemento del nudo I al nudo J.

2.    El eje YCF de CivilFEM puede ser definido de tres formas diferentes:

a.    Su orientación por defecto es paralela al plano XY global. En el caso en que la directriz del elemento sea paralela al eje Z, el eje YCF de CivilFEM será paralelo al eje Y global.

b.    Si el elemento se define con tres nudos I, J y K, el plano local XY de CivilFEM contendrá al nudo K.

c.    Alternativamente al criterio b la orientación del eje YCF de CivilFEM puede ser definida mediante una constante real en la que se especifica el ángulo de giro q del eje con relación a su posición por defecto expresada en el punto 1.

3.   El eje ZCF local de CivilFEM forma un sistema de ejes dextrógiro junto con el XCF y el YCF.

En cuanto a la orientación de las secciones transversales de los perfiles en el sistema de ejes CivilFEM, éstas se colocan siempre de forma que el centro de gravedad de la sección coincida con el origen de estos ejes y el alma del perfil quede paralela al eje Y de CivilFEM.

Por otro lado, el sistema de ejes de sección (XS, YS, ZS) está situado sobre un punto singular de la geometría de ésta, paralelo a los ejes CivilFEM, y en él se expresan las coordenadas del centro de gravedad, de los puntos de la sección y las coordenadas de la estructura de chapas en las secciones metálicas. La situación de este sistema de ejes de la sección es convencional y depende del tipo de sección considerada.

Existen también, en secciones metálicas y para cada norma, un sistema de coordenadas en el que el usuario indica los resultados que quiere obtener y en los que se expresan dichos resultados. Estos sistemas de coordenadas no tienen que coincidir con los vistos anteriormente y su situación se expone en este mismo Manual en los apartados correspondientes.

En los siguientes gráficos se representa la situación y orientación, para las distintas secciones transversales, tanto del sistema de ejes CivilFEM, como del sistema de ejes de la sección, denominando:

            - XCF    eje X del sistema de ejes CivilFEM

            - YCF    eje Y del sistema de ejes CivilFEM

            - XS     eje X del sistema de ejes de la Sección

            - YS     eje Y del sistema de ejes de la Sección

 

Secciones transversales de hormigón

 

Secciones transversales metálicas (laminadas o armadas)

5.4                       Vértices de Placa

Los vértices de placa contienen los datos y propiedades en uno de los nudos de los elementos placa.

Para la definición y modificación de las propiedades referentes a los vértices de placa ver comandos ~SHLRNF y ~SHLMDF.

Las propiedades de este grupo son las siguientes:

STP

Tipo de vértice de placa.

0

Genérico.

1

Hormigón Armado.

THK

Espesor del vértice de placa.

MAT

Número del material del vértice de placa.

MTP

Tipo del material del vértice de placa.

0

Genérico.

1

Hormigón.

En lo referente al armado de los vértices de placa, los datos son los siguientes:

MAT

Material de la armadura del vértice de placa.

MC

Recubrimiento mecánico de la armadura (valor común para todos).

MCXT

Recubrimiento mecánico de la armadura en la cara superior según X.

MCXB

Recubrimiento mecánico de la armadura en la cara inferior según X.

MCYT

Recubrimiento mecánico de la armadura en la cara superior según Y.

MCYB

Recubrimiento mecánico de la armadura en la cara inferior según Y.

ASSXT

Área por unidad de longitud de la armadura en la cara superior según X.

ASSXB

Área por unidad de longitud de la armadura en la cara inferior según X.

ASSYT

Área por unidad de longitud de la armadura en la cara superior según Y.

ASSYB

Área por unidad de longitud de la armadura en la cara inferior según Y.

SXT

Separación entre barras en la cara superior según X

SXB

Separación entre barras en la cara inferior según X

SYT

Separación entre barras en la cara superior según Y

SYB

Separación entre barras en la cara inferior según Y

PHIXT

Diámetro de las barras en la cara superior según X

PHIXB

Diámetro de las barras en la cara inferior según X

PHIYT

Diámetro de las barras en la cara superior según Y

PHIYB

Diámetro de las barras en la cara inferior según Y

KRNF

Situación de las armaduras:

0

Barras no arriostradas.

1

Barras arriostradas.

ALP

Ángulo de la armadura en la dirección Y con el eje Y local del elemento (Método de Wood).

5.5                       Propiedades de pieza

Las propiedades a nivel de pieza contienen los datos adicionales para los chequeos y dimensionamientos según normas. Estos datos engloban propiedades no directamente asociadas a la sección transversal sino a su funcionamiento como piezas o conjunto de elementos dentro del modelo (ver comando ~MEMBPRO para su definición).

5.5.1                      Eurocódigo No. 3

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según el Eurocódigo No.3 son los siguientes:

L

Longitud entre coacciones laterales.

K

Factor k de pandeo lateral (Anexo F.1.2).

KW

Factor kw de pandeo lateral (Anexo F.1.2).

C1

Factor C1 de pandeo lateral (Anexo F.1.2).

C2

Factor C2 de pandeo lateral (Anexo F.1.2).

C3

Factor C3 de pandeo lateral (Anexo F.1.2).

BETAMY

Factor de Momento uniforme equivalente (Art. 5.5.4).

BETAMZ

Factor de Momento uniforme equivalente (Art. 5.5.4).

BETAMLT

Factor de Momento uniforme equivalente (Art. 5.5.4).

PSIVEC

Factor de reducción para efectos vectoriales (Art. 5.5.3).

LATBUCK

¿Pieza susceptible de pandeo lateral? 0:Si,1:No (Art. 5.5.4)

CFBUCKXY

Factor de pandeo en el plano xy (Mz en ejes de CivilFEM).

CFBUCKXZ

Factor de pandeo en el plano xz (My en ejes de CivilFEM).

CHCKAXIS

Eje CivilFEM que es el eje “Y” del Eurocódigo No.3.

0

No definido

1

“-Z” de CivilFEM

2

“+Y” de CivilFEM

3

“+Z” de CivilFEM

4

“-Y” de CivilFEM

5.5.2                      EA

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según la EA son los siguientes:

MEMBTYPE

Tipo de pieza:

1

Viga

2

Columna

L

Longitud no arriostrada de la pieza.

BETAXY

Factor de pandeo en el plano XY (Mz).

BETAXZ

Factor de pandeo en el plano XZ (My).

5.5.3                      LRFD

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según el LRFD son los siguientes:

L

Longitud no arriostrada de la pieza (B3).

KY

Factor de pandeo en el eje Y (B7).

KZ

Factor de pandeo en el eje Z (B7).

KTOR

Factor de pandeo a torsión (App. E3).

CB

Parámetro para cálculo a flexión (F1.2a).

LB

Longitud no arriostrada a flexión (F1.2).

5.5.4                      British Standard 5950-1985

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según la British Standard 5950-1985 son los siguientes:

L

Longitud entre coacciones laterales.

KLtx

Factor K de pandeo torsional lateral eje X (Art. 4.3.5 Tabla 9).

KLty

Factor K de pandeo torsional lateral eje Y (Art. 4.3.5 Tabla 9).

KCx

Factor de restricción de pandeo a compresión eje X (Art. 4.7.2 Tabla 25).

KCy

Factor de restricción de pandeo a compresión eje Y (Art. 4.7.2 Tabla 25).

CteRob

Constante de Robertson (Apéndice C.2).

n

Factor de corrección de esbeltez (Art. 4.3.7.6).

m

Factor de momento uniforme equivalente (Art. 4.3.7.6).

DL

Canto de los rigidizadores de las alas (Apéndice B.2.5).

CHCKAXIS

Eje CivilFEM que es el eje “X” de la BS5950 (1985).

0

No definido

1

“-Z” de CivilFEM

2

“+Y” de CivilFEM

3

“+Z” de CivilFEM

4

“-Y” de CivilFEM

5.5.5                      British Standard 5950-2001

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según la British Standard 5950-2001 son los siguientes:

L

Longitud entre coacciones laterales.

KLtx

Factor K de pandeo torsional lateral eje X (Art. 4.3.5 Tabla 13).

KLty

Factor K de pandeo torsional lateral eje Y (Art. 4.3.5 Tabla 13).

KCx

Factor de restricción de pandeo a compresión eje X (Art. 4.7.3 Tabla 22).

KCy

Factor de restricción de pandeo a compresión eje Y (Art. 4.7.3 Tabla 22).

CteRob

Constante de Robertson (Apéndice C.2).

DL

Canto de los rigidizadores de las alas (Art. 4.3.6.7).

CHCKAXIS

Eje CivilFEM que es el eje “X” de la BS5950-2001.

0

No definido

1

“-Z” de CivilFEM

2

“+Y” de CivilFEM

3

“+Z” de CivilFEM

4

“-Y” de CivilFEM

D/a

Espaciado de rigidizadores contra pandeo del alma
d- canto de la viga
a- distancia entre rigidizadores

mx

Factor de momento uniforme para pandeo por flexión en el plano xz (Art. 4.8.3.4 Tabla 26).

my

Factor de momento uniforme para pandeo por flexión en el plano yz (Art. 4.8.3.4 Tabla 26).

mlt

Factor de momento uniforme para pandeo torsional lateral (Arts. 4.3.6.6 y 4.8.3.4 Tabla 18).

5.5.6                      Norma China de hormigón GB50010

Los datos a nivel de pieza necesarios para el chequeo de elementos según la GB50010 son los siguientes:

MEMBTYPE

Tipo de pieza:

1

Viga

2

Columna

3

Arriostramiento en estructuras porticadas

4

Muro

5

Vigas de unión entre muros

MEMBLOAD

Tipo de carga que soporta:

1

FORCE. El efecto de la carga puntual excede el 75% en vigas aisladas.

2

FRAME. La pieza proviene de estructuras porticadas.

0

OTHER. No es ni “Frame” ni “Force”.

5.5.7                      Comportamiento de la pieza

Para controlar el procedimiento de cálculo de la pieza a efectos de su comportamiento lineal o no lineal se debe definir el parámetro indicado abajo. Es importante destacar que la opción de cálculo no lineal de la pieza solo es posible en el caso de que se disponga del Módulo de puentes y no linealidades civiles cuyo procedimiento de cálculo está descrito en la documentación referente a dicho módulo.

KEYNL

Comportamiento de la pieza:

0

Lineal. Valor por defecto. En este caso se calculará la pieza según el procedimiento elástico lineal.

1

No lineal.

 

5.6                       Propiedades de Viga y Placa

Las propiedades de viga y placa contienen todas las propiedades de un elemento tipo viga o de un elemento placa no determinadas por su tipo, material o situación de sus nodos. Una vez definidas las secciones transversales (para elementos viga) o los vértices de placa (para elementos placa), la definición de las propiedades de viga y placa permitirá asociarlas a los extremos de los elementos junto con la correspondiente propiedad a nivel de pieza.

Este concepto es el paralelo a las constantes reales y secciones de ANSYS, ya que engloba los datos de ambas secciones de un elemento viga y de todos los vértices de placa de un elemento placa. Al definir una propiedad de viga y placa, automáticamente se define en ANSYS el conjunto de constantes reales o la sección ANSYS correspondiente con el mismo número, siendo fundamental la indicación del tipo de elemento al que estará asociada la propiedad de viga y placa en el momento de su definición para la correcta definición de las constantes reales (ver apartado 5.6.3).

5.6.1                      Vigas

En el caso de elementos vigas una propiedad de viga y placa, contendrá lo siguiente:

PROPIEDAD DE VIGA Y PLACA = SECCIÓN TRANSVERSAL (I) + SECCIÓN TRANSVERSAL (J) + PROPIEDAD A NIVEL DE PIEZA + OFFSETS

5.6.2                      Placas

En el caso de placas una propiedad de viga y placa, contendrá lo siguiente:

PROPIEDAD DE VIGA Y PLACA = VÉRTICE DE PLACA (I) + VÉRTICE DE PLACA (J) + VÉRTICE DE PLACA (K) + VÉRTICE DE PLACA (L) + PROPIEDAD A NIVEL DE PIEZA + EFS

5.6.3                      Propiedades

Las etiquetas referentes a las propiedades de vigas y placas son las siguientes:

RF16

Referencia de la propiedad de viga y placa (máximo de 16 caracteres).

NAME

Nombre asignado a la propiedad de viga y placa (máximo 32 caracteres).

TYP

Tipo de la propiedad de viga y placa:

1

Viga

2

Placa

NSEC

Número de secciones transversales (si TYP=1) o vértices de placa (si TYP=2) que componen la propiedad de viga y placa.

USEC

Numero de las secciones transversales o vértices de placa que componen los vértices (I, J, K, L) de las propiedades de viga y placa.

KEYOFF

OFFSET de la secciones transversales:

0

Nudos en el centro de gravedad.

1

Nudos en el origen del sistema de coordenadas de las secciones.

2

Posición de los nudos definida por el usuario.

3

Nudos en el centro de esfuerzos cortantes.

ROUT

Tipo del elemento para el cual son definidas las constantes reales en ANSYS.

UMPR

Número de la propiedad a nivel de pieza asociada.

Para la definición del conjunto de las propiedades de viga y placa ver el comando ~BMSHPRO.

5.6.4                      Constantes reales y propiedad de viga y placa en CivilFEM

Las propiedades de viga y placa en CivilFEM se encuentran ligadas a los conjuntos de constantes reales o secciones de ANSYS, de manera que el número identificativo de la propiedad de viga y placa en CivilFEM se corresponde con el mismo número de conjunto de constantes reales o sección (para los elementos BEAM188 y BEAM189) de ANSYS.

Nº PROPIEDAD DE VIGA Y PLACA CivilFEM = Nº CONSTANTE REAL ANSYS

Nº PROPIEDAD DE VIGA Y PLACA CivilFEM = Nº SECCIÓN ANSYS

La definición de una propiedad de viga y placa en CivilFEM implica la definición automática del conjunto de constantes reales o de sección (para los elementos BEAM188 y BEAM189) en su caso. Para que esta definición se realice correctamente es necesaria la indicación del tipo de elemento para el que se define la propiedad de viga y placa, de forma que CivilFEM pueda colocar los datos precisos en las distintas posiciones de los elementos.

CivilFEM define o actualiza las siguientes constantes reales dependiendo del tipo de elemento utilizado.

 

Tipo de Elemento

Constante Real

Propiedad

LINK

1

AREA

BEAM3

1

AREA

 

2

IZZ

 

3

HEIGHT

BEAM4

1

AREA

 

2

IZZ

 

3

IYY

 

4

TKZ

 

5

TKY

 

8

IXX

LINK8

1

AREA

LINK10

1

AREA

 

2

ISTRN

PIPE16

1

OD

 

2

TKWALL

PIPE20

1

OD

 

2

TKWALL

BEAM23 Pipe

1

OD

 

2

TKWALL

BEAM23 Otras

1

HEIGHT

 

2

A(-50)

 

3

A(-30)

 

4

A(0)

 

5

A(30)

 

6

A(50)

BEAM24

1

Y1

 

2

Z1

 

3

TK1

 

4

Y2

 

5

Z2

 

8

TK2

 

...

 

 

58

Y20

 

59

Z20

 

60

TK20

SHELL43

1

TK(I)

 

2

TK(J)

 

3

TK(K)

 

4

TK(L)

BEAM44

1

AREA1

 

2

IZ1

 

3

IY1

 

4

TKZB1

 

5

TKYB1

 

6

IX1

 

7

AREA2

 

8

IZ2

 

9

IY2

 

10

TKZB2

 

11

TKYB2

 

12

IX2

 

14

DY1

 

15

DZ1

 

17

DY2

 

18

DZ2

 

21

TKZT1

 

22

TKYT1

 

23

TKZT2

 

24

TKYT2

 

25

ARESZ1

 

26

ARESY1

 

27

ARESZ2

 

28

ARESY2

 

29

TFS1

 

30

TFS2

 

31

DSCZ1

 

32

DSCY1

 

33

DSCZ2

 

34

DSCY2

BEAM54

1

AREA1

 

2

IZ1

 

3

HYT1

 

4

HYB1

 

5

AREA2

 

6

IZ2

 

7

HYT2

 

8

HYB2

 

10

DY1

 

12

DY2

 

14

AREAS1

 

15

AREAS2

SHELL63

1

TK(I)

 

2

TK(J)

 

3

TK(K)

 

4

TK(L)

 

5

EFS

SHELL93

1

TK(I)

 

2

TK(J)

 

3

TK(K)

 

4

TK(L)

El resto de constantes reales, correspondientes a datos opcionales de usuario que no dependen directamente de la definición de la propiedad de viga y placa, se mantienen inalteradas, conservándose al redefinirla o si al crearla ya existía un conjunto de constantes reales con el mismo número identificativo.

Además de los datos necesarios para que ANSYS resuelva el modelo, se almacenan en la base de datos de CivilFEM todos los datos de la sección precisos para el postproceso con CivilFEM. Todos estos datos se pueden listar o modificar con los distintos comandos que CivilFEM proporciona para este fin (ver comandos ~SLDLST, ~SECMDF, ~SHLLST, ~CSLST). La modificación de datos de la sección transversal directamente en el conjunto de constantes reales o en las secciones de ANSYS sólo se verá reflejado en el cálculo del modelo realizado por ANSYS pero no actualizará los datos de la propiedad de viga y placa almacenados en la base de datos de CivilFEM.

Los datos de norma referentes a la sección transversal (ver comando ~SECMDF) y los datos de las armaduras en las secciones de hormigón (ver comandos ~RNFDEF y ~RNFMDF) están asociados a las secciones, por lo que secciones del mismo tipo y con las mismas propiedades geométricas pero con distintas propiedades de norma o armado deberán definirse como secciones diferentes. Una redefinición de la sección no modifica los valores de los datos de norma ni de armado previos (siempre que la sección redefinida sea del mismo tipo y forma).

Las propiedades de norma dependen de la norma activa por lo que habrán de definirse para la misma norma en que se vaya a realizar el postproceso. Sin embargo, la definición de las propiedades de norma cuando una norma esté activa no elimina la definición de estas propiedades bajo otras normas, de manera que se mantiene un conjunto de propiedades de norma para cada norma utilizándose únicamente los datos correspondientes a la norma activa.

Todos los datos de entrada y salida de la sección van en unidades de usuario.

5.6.5                      Secciones ANSYS y propiedad de viga y placa CivilFEM

Al definir una propiedad de viga y placa CivilFEM para los elementos BEAM188 y BEAM189 hay que distinguir entre los diferentes tipos de sección:

Las secciones tipo rectangular, circular maciza, tubular circular y tubular rectangular se definen haciendo uso de los comandos (SECNUM, SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET) al hacer corresponder los datos de definición de las propiedades de viga y placa CivilFEM con los que son necesarios para definir las secciones de ANSYS.

Las secciones tipo canal U, doble T, simple T y angular L se definen haciendo uso de los comandos (SECNUM, SECTYPE, SECREAD, SECOFFSET). Son secciones cuyo subtipo de sección ANSYS se describe en el comando SECTYPE como MESH. Los datos de la sección de ANSYS se generan a partir de los datos introducidos para definir la propiedad de viga y placa de CivilFEM lo que implica que se numeran automáticamente los nudos y las celdas de la sección de ANSYS correspondiente como se indica en los siguientes gráficos:

 

SECCELDC

Sección canal U

SECCELDI

Sección doble T

SECCELDL

Sección angular L

SECCELDT

 

Sección simple T

Para la correcta definición de las propiedades de viga y placa de CivilFEM y de la sección ANSYS correspondiente, las secciones transversales deben ser definidas utilizando la capacidad de definición de secciones por librería o por dimensiones. La definición de secciones mediante chapas y la utilidad de importación/exportación de secciones transversales no es válida para elementos BEAM188 y BEAM189.

La distribución y numeración de las celdas y nudos de la sección ANSYS son independientes de la distribución y numeración de las teselas y puntos que definen las secciones transversales en CivilFEM.

5.6.6                      Modificar la posición de los nudos en elementos viga desde CivilFEM

 

En CivilFEM se puede modificar la posición de cada uno de los nudos extremos (I, J) de un elemento del tipo viga mediante el comando ~BMSHOFF. Por defecto, se considera que los nudos están situados en el centro de gravedad de la sección (KEYOFF = 0), pero también se pueden cambiar al origen de coordenadas de la sección (KEYOFF = 1), al centro de esfuerzos cortantes (KEYOFF = 3) o a otra establecida por el usuario (KEYOFF = 2).

 

5.7                       Secciones Sólidas

Una sección sólida es una sección asociada a elementos de modelos 2D y 3D de elementos finitos. Se usa para extender las capacidades de chequeo del programa a modelos genéricos en 2D/3D con elementos LINK, BEAM, SHELL y SOLID.

Para definir una sección sólida en un modelo 2D ó 3D, es necesario seleccionar el plano de nodos que define la situación de la sección, así como los elementos que aportan sus características a la sección. La definición de una sección sólida implica la definición automática de la sección transversal asociada. Esta sección transversal estará compuesta por puntos, asociados a los nudos seleccionados del modelo, y por teselas, correspondientes a los elementos del modelo seleccionados que comparten esos nodos. Las teselas heredarán las propiedades asignadas a los elementos correspondientes (material, tipo...). De esta manera, los puntos y teselas de la sección transversal quedarán vinculados a los nodos y elementos del modelo sólido, vinculación que se utilizará para la posterior obtención de tensiones e integración de esfuerzos.

Para la definición de la sección sólida, además de seleccionar el plano de nodos, es necesaria la definición de un sistema de coordenadas local cartesiano, tal que el plano de nodos quede contenido en su plano Y-Z. Este sistema de coordenadas marcará la situación del sistema de ejes de la sección dentro de la sección transversal asociada.

Se deben seleccionar adecuadamente los elementos de un lado del plano de nodos que aportan sus caras como teselas, para que no queden teselas duplicadas dentro de la sección transversal. Las teselas capturadas pertenecen a caras de elementos sólidos o vértices de elementos viga, los elementos que queden contenidos o seccionados por el plano de nodos no serán tenidos en cuenta.

Es importante tener en cuenta que puede haber una discontinuidad en los resultados por llevar los elementos a un lado y a otro de la sección. Se recomienda chequear los resultados obtenidos para considerar los elementos a cada lado de la sección.

Una sección sólida contendrá:

SECCIÓN SÓLIDA = SECCIÓN TRANSVERSAL + PROP. A NIVEL DE PIEZA

5.7.1                      Modelos 2D

CivilFEM permite la definición de secciones sólidas a partir de modelos 2D construido a partir de los siguientes elementos bidimensionales: LINK1, PLANE2, BEAM3, PLANE42, BEAM54, PLANE82, PLANE182, PLANE183.

El modelo 2D al ser cortado forma una línea de nodos que, al ser capturados, se transforman en secciones formadas por teselas de tipo cuadrado de 4 puntos o de tipo puntual (las líneas se transforman en teselas superficiales y los puntos en teselas puntuales).

En los elementos PLANE (2, 42, 82, 182, 183) se puede utilizar la KEYOPT (3) para definir el ancho deseado de la sección transversal correspondiente. La sección transversal capturada tendrá un ancho unitario si se ha definido tensión o deformación plana, o el espesor correspondiente si se ha definido un espesor.

Los elementos que generan teselas puntuales (elementos LINK y BEAM) deben tener la constante real correspondiente al AREA definida.

5.7.2                      Modelos 3D

CivilFEM permite la definición de secciones sólidas a partir de modelos 3D construidos a partir de los siguientes elementos tridimensionales: BEAM4, LINK8, LINK10, PIPE16, PIPE20, BEAM23, BEAM24, SHELL41, SHELL43, BEAM44, SOLID45, SHELL63, SOLID64, SOLID65, SOLID72, SOLID73, SOLID92, SHELL93, SOLID95, SHELL143, LINK180, SOLID185, SOLID186, SOLID187.

En los modelos 3D, los elementos que generen teselas puntuales (BEAM, LINK) deben tener la constante real correspondiente al AREA definida, y en los elementos placa debe estar definidas las constantes reales referentes al espesor. Si no se define las constantes reales correspondientes a los elementos que las necesitan (áreas en elementos BEAM y LINK y espesor en elementos SHELL) estos elementos son ignorados al capturar la sección. Cuando el elemento placa es multicapa se toma como espesor de la tesela el definido en la constante real para la capa 1.

En la tabla a continuación se detalla los distintos tipos de elementos asociados a las distintas formas de teselas (distintos tipos de elementos son sustituidos por distintos tipos de teselas al capturarse la sección), así como su utilización por el programa para identificar los diversos elementos que forman la sección capturada. Para mayores detalles sobre la definición de secciones sólidas ver comando ~SLDSEC.

 

Tipo=1

Punto

Elementos asociados

Se usa para:

-      Representar armaduras definidas por barras (Fi>0).

-       Asociar extremos (I oJ) de elementos LINK y BEAM.

LINK 1, 8, 10 y 180

BEAM 3, 4, 16, 20, 23, 24, 44, 54

Tipo=2

Línea con dos puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Representar chapas.

-       Asociar caras de elementos SHELL.

-       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por rectas.

SHELL 41, 43, 63 y 143

Tipo=3

Línea con tres puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SHELL con nodos de arista.

-       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por curvas.

SHELL 93

Tipo=4

Triángulo con tres puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID.

SOLID 45, 64, 65, 72, 73 y 185

Tipo=5

Triángulo con seis puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID con nodos de arista.

SOLID 95 y 186

Tipo=6

Cuadrilátero con cuatro puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID.

SOLID 45, 64, 65, 73 y 185

Tipo=7

Cuadrilátero con ocho puntos

Elementos Asociados

Se usa para:

-       Asociar caras de elementos SOLID con nodos de arista.

SOLID 95 y 186