Se podría decir: "Simplemente diseñemos lo que la normativa nos permite explícitamente." Pero hagamos una comprobación con la realidad: sencillamente, no es así como funciona, ya sea por los espacios reducidos o por los requisitos técnicos y arquitectónicos. Y así, el anclaje que podría considerarse "al límite" (en sentido figurado) –o mejor dicho, tipos específicos de anclaje– se puede ver a nuestro alrededor. Muchos casos se calculan y verifican con precisión mediante métodos más avanzados (aunque pueda haber llevado un tiempo excesivamente largo). Sin embargo, muchos otros casos probablemente no se han evaluado con el rigor que merecen.
IDEA StatiCa lleva tiempo transformando e impulsando el diseño de uniones de acero, elementos de acero y hormigón, y detalles de hormigón. No se trata de simplificar el flujo de trabajo mediante el cálculo computarizado, sino principalmente de los métodos innovadores que nos permiten diseñar lo que antes era impensable. Nuestro último logro, el lanzamiento de IDEA StatiCa Detail para 3D, amplía de nuevo las posibilidades de diseño más allá de lo conocido hasta ahora.
Ya pertenezca al grupo que lucha durante días con los diseños de anclaje, o confíe únicamente en la experiencia pero luego no duerma tranquilo, siga leyendo.
Puertas a nuevas posibilidades
Si trabaja con estructuras de anclaje, probablemente pueda pensar en varios casos que le han dado quebraderos de cabeza. Aquí presentamos algunos ejemplos que hemos identificado recientemente como muy difíciles de diseñar utilizando únicamente las prácticas habituales. Sin embargo, con la ayuda de nuestras herramientas IDEA Statica Connection y Detail, cada vez es más posible diseñarlos en un tiempo relativamente razonable.
Figura 1: Múltiples anclajes en un mismo bloque de hormigón
- Anclaje cerca del borde – El anclaje cercano al borde es casi imposible de diseñar sin armadura, debido a la forma en que falla el hormigón (fallo por cono y otros). Evaluar el anclaje en hormigón armado es, de por sí, una tarea laboriosa; consulte este artículo para más detalles: Ya no tiene que luchar con el diseño de anclajes. Sin embargo, Detail (modo 3D) está diseñado específicamente para este tipo de casos, es decir, hormigón armado. Al añadir armadura, podemos evitar modos de fallo que de otro modo se producirían en hormigón en masa. Al mismo tiempo, el uso de un método avanzado de elementos finitos (3D CSFM) implementado en Detail hace que una tarea muy compleja resulte relativamente sencilla.
Figura 2: Ejemplos de anclaje cerca de un borde en Connection (incluyendo elementos de acero) y en Detail (incluyendo armadura)
- Múltiples anclajes muy próximos entre sí – El problema que tenemos con los anclajes cercanos es que los conos interactúan entre sí. Ninguna guía puede aconsejarnos directamente cómo evaluar estos casos. En la bibliografía habitualmente utilizada, ya sea el Eurocódigo o la guía fib, solo encontramos, más o menos, condiciones y limitaciones que podemos considerar de forma conservadora. Simplemente nos aconsejan usar distancias que permitan evaluar los conos de forma individual. Pero en cuanto no encajamos en estas condiciones, estamos perdidos. Sin embargo, en Detail, al disponer de un método avanzado basado en elementos finitos, podemos analizar el comportamiento complejo.
Figura 3: Múltiples anclajes en un muro
- Múltiples anclajes en general (apoyo de puente sobre una cimentación común) – Una situación típica causada por la carga de viento, donde una columna del apoyo de una celosía está sometida a tracción y la otra a compresión. Existe una interacción mutua entre el cono de hormigón del grupo de anclajes traccionados y la carga de compresión procedente de la otra columna. Para un caso así, el Eurocódigo no ofrece una solución analítica satisfactoria, no solo porque es inherentemente necesario armar la cimentación de hormigón, sino porque debe emplearse un análisis más avanzado, como Detail y su 3D CSFM.
Figura 4: Anclaje de un puente para tuberías, diseñado por FEVIA s.r.o
- Consideración de la armadura existente en rehabilitaciones – Cualquier rehabilitación o ampliación puede ser otro ejemplo interesante del uso del anclaje en Detail, ya que, idealmente, se incluye la armadura existente.
Problemas que surgen
En resumen:
El Eurocódigo especifica modos de fallo tanto para tracción como para cortante en anclajes y hormigón:
Figura 5: Esquema de los modos de fallo – Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
La norma EN 1992-4 está específicamente dedicada a la evaluación detallada del hormigón en masa. La mayoría de estos fallos del hormigón se pueden evitar añadiendo armadura, lo cual incluso resulta necesario en algunos casos (véanse los ejemplos anteriores). Sin embargo, la norma ya no ofrece una orientación clara sobre cómo abordar esto.
Surge otro problema cuando los conos de hormigón interactúan entre sí: el Eurocódigo y otra bibliografía (boletín fib 58) solo dan condiciones sobre cuándo y cómo se pueden verificar estos conos por separado.
Figura 6: CEB-FIB: Boletín 58 – Design of anchorages in concrete (2011), cap. 1.2
Conocemos los problemas que pueden surgir durante el diseño, pero ¿qué hacer al respecto? ¿Rendirse o...
...encontrar una solución?
La solución
Detail puede resolver los casos anteriores de forma muy eficiente. Permite evaluar la influencia de la armadura en la capacidad de carga, y también permite evaluar los casos no contemplados por la normativa. En combinación con Connection, es posible obtener verificaciones normativas completas para todos los tipos de fallo.
Ya se ha escrito mucho sobre ambas aplicaciones, pero sin duda no está de más añadir una breve comparación y algunos recursos para profundizar en la comprensión de los métodos:
- IDEA StatiCa Connection – centrada en la evaluación de uniones de acero, incluyendo el anclaje en hormigón. Los anclajes se evalúan según fórmulas empíricas conforme a la normativa. El bloque de hormigón se modela mediante el esquema "Winkler", por lo que la evaluación posible es únicamente para hormigón en masa.
- IDEA StatiCa Detail – El modelo en Detail se basa en elementos finitos, incluyendo la armadura. Debido a la suposición básica de que toda la tracción es transferida por la armadura (en el hormigón, la tracción se desprecia), la solución solo es adecuada para hormigón armado. Utilizando 3D CSFM, obtenemos las tensiones del hormigón y de la armadura/anclajes, que se evalúan con los valores límite del Eurocódigo. Además, obtenemos una idea realista del comportamiento de la estructura, como los flujos de tensiones y las deformaciones. El método 3D CSFM incluye los efectos del estado triaxial de tensiones.
Figura 4: Comparación entre Connection y Detail (entradas y modelos)
Como se ha dicho, se necesita una combinación de ambas para una evaluación completa. Para un trabajo eficiente, se ha habilitado una importación desde Connection a Detail, incluyendo parámetros y cargas adicionales.
Para entender el método, puede consultar los Fundamentos teóricos. Para ponerse al día con las funcionalidades, consulte las Notas de la versión.
¿Qué va a hacer?
Detail 3D (con CSFM) representa un avance significativo, que permite diseñar casos más complejos con confianza. Aunque a algunos les pueda generar cierta inquietud este progreso, las tecnologías de las que disponemos nos permiten lograr más que nunca antes – entonces, ¿por qué no aprovechar su potencial? El progreso es tanto natural como inevitable.
En IDEA StatiCa, vemos el anclaje solo como el principio. Es el primer caso que hemos verificado por completo, y estamos comprometidos a ampliar nuestro enfoque a otros retos en el futuro.
La pregunta es: ¿se adaptará a estos avances, o se resistirá al cambio?
