El Eurocódigo especifica varios modos de fallo de los anclajes y de las cimentaciones de hormigón, y los clasifica según el tipo de carga. En IDEA StatiCa Connection, hasta ahora podíamos verificar los anclajes, pero con algunas limitaciones, y las verificaciones debían realizarse manualmente.
Al mismo tiempo, no era posible tener en cuenta la armadura de los bloques de hormigón. Esto cambia ahora con IDEA StatiCa Detail 3D, que amplía las posibilidades. IDEA StatiCa Detail 3D no ofrece verificaciones como las que conocemos de la norma que las define para el hormigón en masa. Sin embargo, mediante el análisis por elementos finitos podemos comprobar que el hormigón armado satisface la carga especificada y que, en este caso, evitará el fallo del hormigón correspondiente a dichas condiciones. Las aplicaciones funcionan de forma independiente y pueden utilizarse por separado, pero gracias al vínculo entre Connection y Detail, también es posible utilizar Detail únicamente como cálculo complementario.
A continuación, repasemos una por una las condiciones del Eurocódigo 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 de forma esquemática qué tipo de fallo se puede verificar con la aplicación Connection y qué comportamiento puede cubrirse mediante el uso de 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 cálculo de anclajes (CBFEM), mientras que IDEA StatiCa Detail se basa completamente en el Método de los Elementos Finitos (3D CSFM). Por tanto, algunas opciones de verificación se solapan en ambas aplicaciones, pero siempre con un método diferente.
Por la naturaleza de los métodos implementados en el software, en Connection solo se puede considerar hormigón en masa, mientras que en Detail solo se puede considerar una cimentación de hormigón armado.
Las principales hipótesis y limitaciones del análisis de IDEA StatiCa Detail 3D se mencionan en el artículo Limitaciones conocidas.
a) Fallo del acero
El fallo del acero de los anclajes sometidos a tracción se verifica en ambas aplicaciones. La resistencia a tracción del anclaje se comprueba en Connection según la siguiente fórmula:
En Detail, los anclajes se verifican 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 verifican como barras de armadura convencionales, basándose en los diagramas tensión-deformación definidos para cada material y utilizando un valor de deformación límite de 5 % como máximo (calculado en función del 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, si el cono de hormigón falla, es conveniente pasar a IDEA StatiCa Detail, donde se realiza un análisis de todo el bloque armado. La resistencia a tracción del hormigón se desprecia del lado de la seguridad, lo que significa que la capacidad portante frente al fallo por cono depende en gran medida de la cantidad de armadura especificada. En la imagen siguiente se pueden ver las direcciones de las tensiones principales, que indican la forma del cono mencionado. En la parte derecha se pueden ver los valores de las tensiones del hormigón, que se comparan con los valores límite.
c) Fallo por arrancamiento
Esta verificación normativa solo está disponible en Connection para determinados casos (véase la primera imagen de este artículo). Para los anclajes mecánicos postinstalados es necesaria una verificación adicional.
En Detail es posible definir los denominados anclajes adhesivos y especificar la resistencia de cálculo de adherencia según sus parámetros técnicos. A continuación, los anclajes se verificarán en función de estos parámetros. (Aplicable únicamente a hormigón armado).
d) Fallo combinado por arrancamiento y del hormigón de los elementos de fijación adheridos
Este fallo solo puede detectarse en Detail, donde las tensiones del hormigón y las zonas de anclaje se verifican mediante 3D CSFM. El mecanismo de fallo combinado por arrancamiento y del hormigón se basa en Detail en los principios definidos anteriormente, y su verificación forma parte de la comprobación de la resistencia del hormigón y del anclaje. (Aplicable únicamente a hormigón armado).
e) Fallo por hendimiento del hormigón
No es posible verificarlo en Connection. En Detail, el fallo por hendimiento suele ser un problema del hormigón en masa, en el que el uso de armadura impide que se produzca. Al mismo tiempo, en la aplicación Detail es posible ver las tensiones y deformaciones tanto de la armadura sometida a compresión o tracción como del hormigón sometido a compresión.
f) Fallo por desprendimiento lateral del hormigón
Para el hormigón en masa, en Connection es posible realizar la verificación normativa empírica según el Eurocódigo.
Para elementos estructurales armados, es posible utilizar Detail. El fallo por desprendimiento lateral del hormigón se cubre en el análisis de la resistencia del hormigón, donde las tensiones de tracción son transferidas únicamente por la armadura (como se ha mencionado varias veces anteriormente).
Verificaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para las cimentaciones armadas es necesaria una verificación adicional de la armadura. El fallo del acero de la armadura y el fallo de anclaje de la armadura forman parte de la verificación de la armadura en Detail.
g) Fallo del acero de la armadura
h) Fallo de anclaje de la armadura
Carga de 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 de forma esquemática qué tipo de fallo se puede verificar con la aplicación Connection y también qué comportamiento puede cubrirse mediante el uso de 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 cálculo 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 rozamiento, mediante anclajes o mediante una llave de corte. Es importante señalar que solo se verifican la cimentación y los anclajes. Las demás piezas de acero (p. ej., la llave de corte o las soldaduras) deben comprobarse en Connection o en otro programa. Una vez más, debe destacarse 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 sometidos 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 vuelven a verificar 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 verificación 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 sometidos a cortante se verifica tanto en Connection como en Detail. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
En Detail, los anclajes se verifican según el Eurocódigo seleccionado en la configuración del proyecto. Las ecuaciones pertinentes utilizadas en las verificaciones se pueden consultar en los Fundamentos teóricos.
c) Fallo por desprendimiento del hormigón por efecto palanca
El fallo por desprendimiento del hormigón por efecto palanca de los anclajes sometidos 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 verifica después en la aplicación Detail.
d) Fallo del borde del hormigón
El fallo del borde del hormigón de los anclajes sometidos a cortante se verifica en Connection únicamente para hormigón en masa. La resistencia a cortante del anclaje se comprueba en IDEA StatiCa Connection según la siguiente fórmula:
El fallo del borde del hormigón puede verificarse en Detail (únicamente para hormigón armado).
Verificaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para las cimentaciones armadas es necesaria una verificación adicional de la armadura. El fallo del acero y el fallo de anclaje de la armadura forman parte de la verificación 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 se encuentra en ejemplos como el anclaje cerca de un borde y otros casos en los que el hormigón en masa no cumple la carga requerida. Cabe señalar que los anclajes y las llaves de corte deben verificarse además en Connection, pero, en conjunto, estas dos herramientas de software ofrecen una solución integral.
Debido al método y a la forma en que está diseñada la aplicación, la aplicación Detail solo es adecuada para cimentaciones armadas.
