Verificación normativa completa de anclajes y bloque de hormigón con IDEA StatiCa (EN)
El Eurocódigo especifica varios métodos de fallo de anclajes y cimentaciones 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, las evaluaciones tenían que realizarse manualmente.
Al mismo tiempo, era imposible tener en cuenta la armadura para los bloques de hormigón. Esto está cambiando ahora con IDEA StatiCa Detail 3D, que añade más posibilidades. IDEA StatiCa Detail 3D no ofrece evaluaciones como las que estamos acostumbrados en la norma que las define para el hormigón en masa. Sin embargo, con el análisis de 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 utilizar 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 cimentaciones armadas (g, h).
La figura siguiente muestra esquemáticamente qué tipo de fallo puede evaluarse con la aplicación Connection y qué comportamiento puede cubrirse 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 evaluación se solapan, por tanto, en ambas aplicaciones, pero siempre con un método diferente.
Por la naturaleza de los métodos implementados en el software, solo se puede considerar hormigón en masa en Connection, mientras que solo se puede considerar una cimentación de hormigón armado en Detail.
Las principales hipótesis y limitaciones del análisis para IDEA StatiCa Detail 3D se mencionan en el artículo Limitaciones conocidas.
a) Fallo del acero
El fallo del acero de los anclajes cargados a tracción se verifica por sí solo 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 ordinarias, basándose en los diagramas tensión-deformación definidos para materiales particulares, utilizando el valor de deformación límite de un máximo del 5% (calculado en base al efecto de rigidización a tracción, más información en Fundamentos Teóricos)
b) Fallo por cono de hormigón
El fallo por cono de hormigón puede verificarse en Connection. Sin embargo, en Connection, la aplicación solo puede considerar hormigón en masa.
Por lo tanto, en caso de que el cono de hormigón falle, es apropiado proceder a IDEA StatiCa Detail, donde se proporciona un análisis del bloque armado completo. La resistencia a tracción del hormigón se desprecia de forma conservadora, lo que significa que la capacidad portante para el fallo por 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
Esta verificación normativa está en Connection solo para ciertos casos (véase la primera imagen de este artículo). Es necesaria una evaluación adicional para los anclajes postinstalados mecánicos.
En Detail, es posible configurar los denominados anclajes adhesivos y especificar la resistencia de adherencia de cálculo según sus parámetros técnicos. Los anclajes se verificarán entonces en base a estos parámetros. (Aplicable solo para hormigón armado.)
d) Fallo combinado por arrancamiento y hormigón de elementos de fijación adheridos
Este fallo solo puede detectarse en Detail, donde las tensiones del hormigón y las zonas de anclaje se evalúan mediante CSFM 3D. El mecanismo de fallo combinado por arrancamiento y hormigón en Detail se basa en los principios definidos anteriormente, y su evaluación forma parte de la comprobación de la resistencia del hormigón y del anclaje. (Aplicable solo para hormigón armado.)
e) Fallo por fisuración del hormigón
No es posible evaluarlo en Connection. Para Detail, el fallo por fisuración 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 bajo compresión o tracción como del hormigón bajo compresión en la aplicación Detail.
f) Fallo por desconchamiento del hormigón
Para el hormigón en masa, es posible realizar la verificación normativa empírica según el Eurocódigo en Connection.
Para elementos estructurales de hormigón armado, es posible utilizar Detail. El fallo por desconchamiento del hormigón está cubierto en el análisis de resistencia del hormigón. Donde las tensiones de tracción son transferidas únicamente por la armadura (como se ha mencionado varias veces anteriormente).
Comprobaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para cimentaciones 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 cortante
El Eurocódigo divide el segundo tipo de carga (fuerza cortante) en 4 posibles casos de fallo del anclaje o del bloque de hormigón (a, b, c, d) y dos más para cimentaciones armadas (e, f).
La figura siguiente muestra esquemáticamente qué tipo de fallo puede evaluarse con la aplicación Connection y también qué comportamiento puede cubrirse 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 cortante pueden cubrirse en la aplicación Connection.
En IDEA StatiCa Detail 3D, el cortante puede transferirse por fricción, anclajes o llave de corte. Es importante señalar que solo se evalúa la cimentación. Otras partes de acero (p. ej., llave de corte, soldaduras) deben comprobarse en Connection o en otro lugar. De nuevo, debe enfatizarse 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 arranque del hormigón
El fallo por arranque 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 por borde del hormigón
El fallo por borde del 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 por borde del hormigón puede comprobarse en Detail (solo hormigón armado).
Comprobaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para cimentaciones armadas, se requiere una evaluación adicional de la armadura. El fallo del acero y el fallo de anclaje de la armadura complementaria 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 puede encontrarse 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 juntas, estas dos herramientas de software proporcionan una solución integral.
Debido al método y a la forma en que está diseñada la aplicación, la aplicación Detail solo es adecuada para cimentaciones de hormigón armado.