Cálculo estructural con elementos finitos: he aquí los errores de modelado más comunes que pueden causar inestabilidad en el cálculo estructural

Durante el modelado de un proyecto son frecuentes los problemas de cálculo estructural. Las inestabilidades presentes al contabilizar el cálculo estructural pueden ser vinculadas a varios factores.

La inestabilidad de una estructura se debe a la falta de vínculos adecuados para la estructura analizada.

En este artículo vamos a presentar algunos ejemplos, realizados con el software para el cálculo estructural EdiLus, de eventuales errores de modelado que podrían ser causa de inestabilidad en un cálculo estructural.

  • Cambio incorrecto de los vínculos internos de las barras

Un error muy frecuente es la desvinculación de la viga voladiza. En este caso, la bisagra interna al extremo inicial y/o final en el elemento saliente causa la inestabilidad.

Vínculos internos de las barras

Vínculos internos de las barras

 

Para las vigas voladizas el vínculo interno de la viga debe ser solidario para ambos extremos. Si, por alguna razón, hay desvinculaciones internas puede generarse una inestabilidad.

En relación con EdiLus es aconsejable restablecer el vínculo solidario nudo inicial y final para todas las barras del modelo. Esto para asegurarse que la inestabilidad sea causada por la alteración incorrecta de los vínculos internos. Posteriormente es necesario volver a hacer el cálculo.

  • Modelado incorrecto de las escaleras

Un error muy frecuente es la falta de conexión de la escalera con los elementos estructurales de plano. O también la falta de superposición de las escaleras con losa inclinada en el caso de configuraciones en planta en L, C, etc.

A partir del ejemplo podemos observar cómo el diseño arquitectónico parece correcto, pero de hecho el modelo estructural revela la inestabilidad (barra no conectada).

Modelado incorrecto escaleras

Modelado incorrecto escaleras

Una posible solución del problema podría ser eliminar la generación de la estructura de todas las escaleras y, sucesivamente, rehacer el cálculo.

En el caso de configuraciones en planta en ‘L’ o ‘C’ es necesario que los descansillos de las rampas se sobrepongan.

Con EdiLus, por ejemplo, podemos añadir el descansillo inicial y final. En este caso las barras que esquematizan las rampas están bien conectadas entre ellas y con la estructura.

Modelado correcto escalera

Modelado correcto escalera

 

  • Modelado incorrecto de las vigas de unión entre zapatas o encepados

En el ejemplo aquí abajo, la viga de unión fue diseñada para tocar el lado de la zapata  y no está vinculada a la estructura.

Vigas conexión entre encepados

Vigas de conexión entre encepados

 

Las vigas de conexión deben insertarse como vigas de “Elevación”. Éstas sirven para unir los centros de las correspondientes zapatas que se quieren juntar.

El modelado correcto de las vigas de conexión presupone que los nudos a base de los pilares, a los que se aplican las zapatas, estén conectados por estas vigas. De esta forma es posible contener los asientos diferenciales y evitar los desplazamientos mutuos entre las zapatas.

Es posible obtener un modelado correcto diseñando una viga de ‘elevación‘, entre las dos zapatas, ligada a las bases de los pilares.

Vigas de conexión de Elevación

Vigas de conexión de tipo ‘Elevación’

  • Apoyo de una viga realizada entre dos vigas no calculadas cfc

En el software EdiLus, la ‘viga no calculada cfc’ no es un elemento estructural y no es adecuado apoyar una viga a su lado. Una posible solución podría ser sustituir la ‘viga no calculada cfc’ con un elemento estructural de tipo viga.

Viga sobre viga no calculada cfc

Viga sobre viga no calculada cfc

  • Terreno no asignado a las vigas de cimentación

El ejemplo muestra una estructura sin conexión alguna al suelo.
Con EdiLus las vigas de fundación se diferencian por un color más oscuro que el color de las vigas de elevación.

Terreno no asignado a vigas de cimentación

Terreno no asignado a vigas de cimentación

  • Vigas que no se apoyan en otras vigas

En este caso el diseño de la cubierta parece correcto pero el modelo estructural revela la inestabilidad (las barras no están conectadas).

Apoyo viga sobre viga no conectadas

Apoyo viga sobre viga no conectadas

Una solución es verificar si la viga ‘de soporte’ se divide en el punto de intersección con la viga soportada (la viga tiene que romperse).

Apoyo viga sobre viga correcto

Apoyo viga sobre viga correcto

 

 

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