Apoyo en nudo

La estructura transmite sus cargas a las cimentaciones a través de los apoyos. Sin apoyo, todos los nudos estarían libres y sin restricciones en sus flechas y giros. Para que un nudo actúe como apoyo, al menos uno de los grados de libertad debe estar bloqueado o restringido mediante un muelle. Además, el nudo debe formar parte de una superficie o de una barra.

Las deformaciones impuestas de un nudo solo son posibles para nudos con el apoyo correspondiente.

Si desea asignar propiedades no lineales a un apoyo en nudo, puede definir criterios de fallo para fuerzas de tracción o esfuerzos de compresión, rotura y fluencia, o diagramas de trabajo y de rigidez.

El símbolo de nombre de un apoyo en nudo definido por el usuario indica los grados de libertad contenidos. Los siguientes tipos de apoyo están predefinidos:

• Articulado
• Empotrado
• Desplazable
• Desplazable en X‘
• Desplazable en Y'

Base

La pestaña Base gestiona los parámetros elementales del apoyo.

Sistema de coordenadas

Cada apoyo en nudo posee un sistema de coordenadas local. Por defecto, está orientado paralelamente a los ejes globales X, Y y Z. Si ha creado un sistema de coordenadas definido por el usuario o lo define con el botón , también puede utilizar este sistema de referencia.

Condiciones de apoyo

Las condiciones de apoyo se dividen en grados de libertad 'Traslacionales' y 'Rotacionales'. Los primeros describen los apoyos en la dirección de los ejes del apoyo, los segundos las coacciones alrededor de estos ejes.

Para definir un apoyo o una coacción, marque la casilla de verificación correspondiente a cada eje. La marca indica que el grado de libertad está bloqueado y que la flecha o el giro del nudo en o alrededor de la dirección correspondiente no es posible.

Si no existe un apoyo o una coacción, desmarque la casilla correspondiente. La constante elástica del muelle traslacional o rotacional se establecerá entonces en cero. Puede ajustar la 'Constante elástica' en cualquier momento para modelar un apoyo elástico del nudo. Introduzca las rigideces elásticas como valores de diseño.

En la columna No linealidad puede controlar específicamente la transmisión de los esfuerzos internos para cada componente. Según el grado de libertad, la lista de no linealidades ofrece las entradas adecuadas para su selección.

Los apoyos con comportamiento no lineal se representan en la gráfica con un color diferente.

Fallo si la fuerza/momento en el apoyo es negativo o positivo

Esto permite controlar de manera sencilla si el apoyo solo puede asumir fuerzas o momentos positivos o negativos: si una fuerza o un momento actúa en la dirección prohibida, esta componente del apoyo falla. Las demás sujeciones y coacciones siguen siendo efectivas.

Las direcciones 'negativo' y 'positivo' se refieren a las fuerzas o momentos que se introducen en el apoyo en nudo con respecto a los ejes respectivos (es decir, no las fuerzas de reacción por parte del apoyo). Los signos se derivan de la dirección de los ejes globales: si el eje Z global está dirigido, por ejemplo, hacia abajo, el caso de carga "Peso propio" da como resultado una fuerza en el apoyo positiva P_Z.

Fallo de todas, si la fuerza/momento en el apoyo es negativo o positivo

A diferencia del fallo de un componente individual descrito anteriormente, el apoyo falla por completo tan pronto como la componente deja de ser efectiva.

Si selecciona otra no linealidad, puede definir los parámetros en las pestañas Actividad parcial, Diagrama o Fricción.

Opciones

Mediante las casillas de verificación de esta sección puede definir otras propiedades del apoyo en nudo. Según la selección, se añaden las pestañas Dirección específica o Rigidez mediante pilar ficticio. Si el complemento 'Cálculo de hormigón' está activado, hay disponible otra casilla de verificación para definir las Dimensiones del apoyo.

Dirección específica

La pestaña Dirección específica ofrece la posibilidad de girar el apoyo. De este modo, no necesita crear un sistema de coordenadas definido por el usuario.

Tipo de dirección

Para la orientación del apoyo hay varias posibilidades a elección: puede girar el apoyo alrededor de los ejes del apoyo X', Y' y Z', orientarlo hacia uno o dos nudos o disponerlo paralelo a una barra o una línea. Los objetos puede seleccionarlos gráficamente con el botón .

Rigidez mediante pilar ficticio

La pestaña Rigidez mediante pilar ficticio se recomienda especialmente para apoyos puntuales de estructuras 2D. Aquí puede determinar las constantes elásticas del muelle en apoyo a partir de los parámetros de un pilar que no está representado en el modelo. Dado que, además, un apoyo puntual reproduce solo de forma rudimentaria las condiciones en la zona de la cabeza de pilar, hay disponibles elementos macro de pilar especiales. A partir de las condiciones de contorno, RFEM determina las rigideces elásticas del apoyo. De este modo se consigue una modelización realista sin los efectos de singularidad que se producirían con una sujeción fija en un único nudo de elementos finitos.

Parámetros

Como 'Modelo del apoyo' hay tres enfoques a elección. Cada uno está representado en la gráfica del diálogo.

• En el modelo 'Cimentaciones superficiales' se extrae una superficie en las dimensiones del pilar y se coloca sobre un balasto elástico. Los coeficientes de balasto se determinan a partir de la geometría y los datos de material del pilar.
• En el modelo 'Apoyo elástico en nudo' se extrae una superficie y se apoya de forma puntual. El apoyo se dota de muelles traslacionales y rotacionales que resultan de la geometría y los datos de material del pilar. Para tener en cuenta la mayor rigidez a flexión en la zona del pilar, la superficie se duplica internamente.
• El modelo 'Apoyo en nudo con malla de elementos finitos adaptada' corresponde al apoyo elástico en nudo, pero no se aplican muelles en los apoyos puntuales.

Introduzca los datos del pilar necesarios para la determinación de las rigideces elásticas. La geometría de la 'Cabeza de pilar' puede describirse como rectangular o circular, opcionalmente con un giro del pilar.

La 'Altura del pilar' influye en las constantes de los muelles traslacionales y rotacionales.

Sección y material del pilar

Para la determinación de las rigideces elásticas se requieren las características de sección y material del pilar. Si el pilar no es 'Idéntico a la cabeza de pilar' (es decir, ni rectangular ni circular), puede seleccionar en la lista la sección de pilar adecuada o definirla de nuevo.

Seleccione el 'Material del pilar' en la lista. Con los botones y puede crear un nuevo material.

Condiciones del pilar

El tipo de apoyo en la cabeza de pilar y en la base de pilar se incluye en la determinación de los muelles traslacionales y rotacionales. En la lista hay las siguientes posibilidades a elección:

• Articulado
• Deformable
• Rígido

Con la opción 'Deformable' puede indicar el grado de empotramiento en la base de pilar en porcentaje.

La 'Rigidez a cortante' del pilar se tiene en cuenta por defecto en la determinación de las rigideces.

Muelles en apoyo debidos al pilar ficticio

Esta sección enumera las constantes de los muelles en apoyo que resultan de las propiedades geométricas y de material del pilar. Los valores se transfieren a la pestaña 'Base'.

Dimensiones del apoyo

Las dimensiones del apoyo se necesitan para la determinación del área cargada en la comprobación frente a punzonamiento. Por lo tanto, esta pestaña solo está accesible cuando el complemento Cálculo de hormigón está activado.

Defina para cada componente del apoyo traslacional el 'Tipo', que describe la forma del área del apoyo: rectangular o circular. A continuación, puede definir en las demás columnas la geometría del apoyo mediante las longitudes o el diámetro.

Actividad parcial

La Actividad parcial de una componente del apoyo está disponible como propiedad no lineal del apoyo (véase la imagen Seleccionar no linealidad del apoyo).

Defina el efecto del apoyo para el 'Rango negativo' así como para el 'Rango positivo'. Los criterios de signos se explican en la sección Fallo. En la lista 'Tipo' hay disponibles diversos criterios para la efectividad del apoyo.

• Completa: La componente del apoyo es totalmente efectiva.
• Fija a partir de la flecha/giro del apoyo: La rigidez del muelle traslacional o rotacional solo es efectiva hasta una determinada flecha o giro. Si se supera, actúa un apoyo fijo o una coacción.
• Rotura a partir de la fuerza/momento en el apoyo: El apoyo solo es efectivo hasta una determinada fuerza o momento. Si se supera, el apoyo falla.
• Fluencia a partir de la fuerza/momento en el apoyo: El apoyo solo es efectivo hasta una determinada fuerza o momento. Si se supera, las deformaciones aumentan, pero ya no las tensiones.
• Fallo: La componente del apoyo no es efectiva.

La mayoría de los tipos de apoyo se pueden combinar con un 'Deslizamiento', gracias al cual el apoyo solo se hace efectivo después de una determinada flecha o giro.

Diagrama

El Diagrama de una componente del apoyo está disponible como propiedad no lineal del apoyo (véase la imagen Seleccionar no linealidad del apoyo).

Defina en la columna 'Flecha' o 'Giro' el número de puntos de definición del diagrama de trabajo con los valores correspondientes. En la columna 'Fuerza' o 'Momento' puede asignar entonces los valores de abscisa de las flechas o giros a las fuerzas o momentos en el apoyo.

Para el 'Inicio de diagrama' y el 'Fin de diagrama' hay disponibles los siguientes criterios:

• Rotura: El apoyo solo es efectivo hasta el valor máximo de la fuerza o del momento. Si se supera, el apoyo falla.
• Fluencia: El apoyo solo es efectivo hasta el valor máximo de la fuerza o del momento. Si se supera, las deformaciones aumentan, pero ya no las tensiones.
• Continuo: Más allá del rango de definición se aplica la constante elástica del último tramo.
• Topo: La deformación admisible se limita al valor máximo de la flecha o del giro. Si se supera, actúa un apoyo fijo o una coacción.

Diagrama de rigidez

El Diagrama de rigidez de una componente del apoyo está disponible como propiedad no lineal de un apoyo rotacional.

Defina primero en la lista 'Rigidez dependiente de' (en la parte inferior de la pestaña) la componente de la fuerza en el apoyo de la que depende la rigidez elástica. La opción |P| representa la fuerza resultante en el apoyo.

Defina a continuación en la columna 'Fuerza' el número de puntos de definición del diagrama de trabajo con los valores característicos correspondientes. En la columna 'Muelle' puede asignar entonces las respectivas constantes elásticas.

Para el 'Inicio de diagrama' y el 'Fin de diagrama' hay disponibles los siguientes criterios:

• Rotura: El apoyo solo es efectivo hasta el valor máximo de la fuerza. Si se supera, el apoyo falla.
• Fluencia: El apoyo solo es efectivo hasta el valor máximo de la fuerza. Si se supera, las deformaciones aumentan, pero ya no las tensiones.
• Continuo: Más allá del rango de definición se aplica la constante elástica del último tramo.

Fricción

En la lista 'No linealidad' hay cuatro posibilidades a elección para definir la Fricción del apoyo traslacional en función de otra componente del apoyo (véase la imagen Seleccionar no linealidad del apoyo).

Las fuerzas en el apoyo transmitidas se relacionan con los esfuerzos de compresión que actúan en otra dirección. Según la selección en la pestaña 'Base', la fricción depende de una sola fuerza en el apoyo o de la fuerza total de dos fuerzas en el apoyo que actúan simultáneamente. Existe la siguiente relación entre la fuerza en el apoyo y la fuerza de fricción:

Las FAQ 003537 explican cómo puede tenerse en cuenta la fricción en un apoyo en nudo.

El siguiente modelo de pilar muestra un apoyo en el que las fuerzas horizontales se transmiten mediante fricción. Sin embargo, las fuerzas horizontales no deben superar el 10 % de la fuerza vertical. En el caso de carga 1 se cumple esta condición. En el caso de carga 2, el modelo se vuelve inestable porque la carga horizontal es demasiado grande.

Articulación de andamio

La Articulación de andamio está disponible como propiedad no lineal del apoyo para los grados de libertad rotacionales φ_X y φ_Y. Con ella puede definir apoyos para andamios para estructuras temporales como andamios de trabajo o puntales telescópicos.

En la pestaña 'Articulación de andamio' puede definir el diagrama de trabajo M-φ. Los parámetros se describen con más detalle en la característica del producto apoyo para andamios.