Sobre el proyecto
El proyecto involucró un edificio de apartamentos de hormigón armado en Praga con un sistema estructural de muros transversales. Basándose en el requisito de aparcamiento en garaje, para la primera planta se utilizó un sistema de pilares. Debido a la distribución, no fue posible colocar todos los pilares de manera que estuvieran directamente alineados con el sistema constructivo de muros.
La estructura fue diseñada utilizando un modelo muro-losa en un programa de MEF de uso común, con elementos seleccionados modelados y diseñados por separado en IDEA StatiCa Detail.
El siguiente artículo se centra en el diseño y la verificación normativa de uno de los muros portantes utilizando el Método del Campo de Tensiones Compatible en IDEA StatiCa Detail.
Desafíos técnicos
La distribución estructural del edificio planteó varias preguntas sobre la interacción real del muro y los elementos horizontales. En el caso de este muro, el problema principal era la influencia de la rigidez vertical de la viga situada en la parte inferior del muro. Dado que el material en un modelo MEF común se considera tradicionalmente como lineal, existía la preocupación de que la rigidez de la viga pudiera sobreestimarse en el "lado no seguro".
Por lo tanto, se creó un submodelo del muro en IDEA StatiCa Detail. Para garantizar un diseño seguro, el modelo se creó en dos variantes de condiciones de contorno. En la primera variante, la viga fue representada por un apoyo elástico con rigidez correspondiente a la deflexión de la viga con consideración de la fisuración y la fluencia. En la segunda variante, el apoyo que representaba la viga fue eliminado completamente. A nivel de los forjados, se crearon apoyos elásticos, utilizando valores de rigidez basados en la deformación horizontal del edificio.
"Con los resultados claramente visualizados, IDEA StatiCa Detail nos permitió hacernos una idea del comportamiento real de la estructura, lo cual fue crucial para validar nuestras hipótesis de diseño."
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Director ejecutivo e ingeniero estructural jefe de KRStatic s.r.o.
Solución y resultados
El diseño de la armadura se basó en la optimización topológica. El resultado de esta herramienta es una topología de campos de compresión y zonas en tracción. La forma de esta "celosía" puede utilizarse para colocar la armadura de la manera más eficiente e identificar las áreas críticas de compresión en la estructura.
In el primer paso, diseñamos la armadura basándonos en la optimización topológica. Mientras que el diseño tradicional de armadura basado en momentos dimensionales da resultados para una disposición ortogonal, IDEA StatiCa Detail nos permitió colocar la armadura en una posición óptima.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Director ejecutivo e ingeniero estructural jefe de KRStatic s.r.o.
El siguiente paso fue verificar la estructura en IDEA StatiCa Detail para el estado límite último y también el estado límite de servicio. Todo esto es posible gracias a un modelo especial de elementos finitos que modela la armadura como elementos 1D. Esto permite calcular el comportamiento de la estructura basándose en la armadura real y no existe ninguna restricción basada en la forma de la estructura o la armadura.
IDEA StatiCa Detail nos permitió comprobar el diseño en el 2.º estado límite: verificación de fisuración. Las fisuras pueden ser un problema en estructuras como esta, y supone una gran ventaja contar con un análisis que nos asegurara que todo estaba correcto.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Director General e Ingeniero Estructural Jefe, KRStatic s.r.o.
Conclusión
Gracias a la creación de un submodelo de la estructura en IDEA StatiCa Detail, el equipo de KRStatic obtuvo la certeza de que la disposición estructural atípica no afectaría negativamente a la capacidad portante del edificio. Los modelos creados en IDEA StatiCa fueron calculados con varias variantes de condiciones de contorno, garantizando la seguridad del diseño. El resultado fue una solución estructural segura y optimizada para el edificio de apartamentos.
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