Punto de aplicación de los esfuerzos en un cálculo en serie de FAGUS

El programa FAGUS permite llevar a cabo un cálculo en serie para una sección que nos permitirá evaluar su comportamiento cuando, por ejemplo, le aplicamos un determinado historial de cargas e incluso cuando dicha sección es compuesta y evoluciona según una serie de etapas constructivas. Como ya sabemos, este cálculo en serie puede definirse en la pestaña "Análisis":



Como es lógico, para cualquier análisis seccional, es de vital importancia tener control sobre el punto en el que estamos aplicando los esfuerzos, bien en centro de gravedad de la sección (CDG) o bien en el "punto de eje", propio del programa STATIK, pudiendo emplearse en su interactuación con FAGUS.
El objeto del presente artículo es explicar en qué punto de la sección estaremos introduciendo los esfuerzos cuando realicemos un cálculo en serie en FAGUS. Para ello vamos a considerar dos casos:

NOTA: Lo explicado a continuación se pone de manifiesto cuando existe una solicitación axil en la sección. Si existe únicamente un momento, no se pondrán de manifiesto las diferencias al tratarse de una solicitación sin punto de aplicación.

1.- Sección empleada en STATIK en la que existe un "punto de eje" o "axis point":
Siempre que en nuestra sección a analizar exista un "punto de eje", los esfuerzos serán considerados por el programa como introducidos en dicho punto de forma automática. Posteriormente se llevará a cabo una transformación de dichos esfuerzos para "llevarlos" al centro de gravedad de la sección y se procederá al análisis. Esto será así independientemente de que elijamos la opción siguiente para el análisis:



Tendremos un "punto de eje" cuando, por ejemplo, introduzcamos una viga de sección variable en STATIK y queramos que la cara superior sea la que siga la directriz de la barra que dibujemos ya que, si no se introduce este punto, la barra pasará por los centros de gravedad y la viga no reflejaría la realidad.

    • Sin "punto de eje":



  • Con "punto de eje":



En STATIK podremos obtener los esfuerzos referidos al centro de gravedad o al "punto de eje" de la sección según deseemos, pero es importante saber que, si posteriormente hacemos un cálculo en serie en FAGUS, deberemos introducir los esfuerzos obtenidos referidos al "punto de eje". En caso contrario, introduciríamos los esfuerzos referidos al CDG y FAGUS los considerará automáticamente en el "punto de eje", lo cual es erróneo.

Veamos un ejemplo:
Tenemos una sección compuesta por un perfil metálico HEB sobre el que se hormigona una losa de compresión.



Si en la misma introducimos un "punto de eje" en el punto medio de la cara superior de la losa de hormigón:



Estando el centro de gravedad (CDG) en la siguiente posición:



Implementando el siguiente cálculo en serie, en el que vamos a considerar únicamente una etapa desactivando la losa de hormigón y llevando a cabo un análisis de eficiencia, especificando que las solicitaciones las estamos introduciendo en el CDG:





Vamos a ver como FAGUS considera automáticamente que los esfuerzos son introducidos en realidad en el "punto de eje" y los transforma para llevarlos al CDG:



Efectivamente en la columna "P", "A" indica "punto de eje" y "S" indica centro de gravedad. En la fila de A estamos viendo los esfuerzos introducidos en el cuadro de diálogo y, en la fila de S, los transformados.

Se debe, por lo tanto, tener especial cuidado con los esfuerzos introducidos cuando hagamos un cálculo en serie de una sección en la que exista un "punto de eje".

2.- Sección compuesta que evoluciona según unas determinadas etapas constructivas:
El cálculo en serie nos da la opción de partir de una sección compuesta en la que podremos activar o desactivar partes de la misma para considerar distintas etapas constructivas. FAGUS considerará siempre que el centro de gravedad es el correspondiente a la sección completa, hayamos desactivado o no alguna parte de la misma.
Dicho lo anterior, es muy importante saber que, si se desea analizar una etapa constructiva concreta derivada de una sección compuesta mediante un cálculo en serie en FAGUS, deberemos introducir siempre los esfuerzos transformados llevándolos desde el CDG de la sección completa hasta el CDG de la sección de la etapa correspondiente. Si no hacemos esta operación, estaremos considerando unos esfuerzos en un CDG distinto al que corresponde a la sección de la etapa a analizar y el análisis no sería correcto.

Veamos un ejemplo:

Considerando la misma sección que en el apartado 1, vamos a llevar a cabo una comparación de eficiencias cuando se hace un cálculo en serie de la sección completa desactivando la losa de hormigón frente a cuando se hace el análisis directamente sobre el perfil metálico aislado.

2.1.- Cálculo en serie de la sección completa desactivando la losa de hormigón:



Resultado de eficiencia:



2.2.- Cálculo de la eficiencia considerando el perfil metálico aislado:





Vemos que, efectivamente, hay una diferencia de resultados debida a la distinta posición del centro de gravedad en cada uno de los casos. Si hacemos la transformación de solicitaciones llevando los esfuerzos desde el CDG del caso 1 al CDG del caso 2 sabiendo que la distancia entre ambos es de e=0.15m:






Los resultados son equivalentes.
Como conclusión, queremos hacer hincapié en la importancia de controlar qué esfuerzos estamos introduciendo en nuestros análisis de FAGUS, ya que, en función de dónde los hayamos obtenido podríamos estar introduciéndolos de forma incorrecta.
Es importante tener claro que en un cálculo en serie no es lo mismo desactivar una parte de una sección e introducir unos esfuerzos (que, como hemos visto, estarán referidos al "punto de eje" si existe o al centro de gravedad de la sección completa) que partir de una variante de la sección. Cargar una variante, para FAGUS es lo mismo que cargar una sección con esas características, es decir, los esfuerzos, salvo que exista un "punto de eje", van a estar referidos al centro de gravedad de la variante. Por suerte, suele ser habitual que una sección que evoluciona en STATIK tenga definido un "punto de eje" (para que la barra pase por él y controlar la posición relativa de los elementos que van apareciendo en la sección por medio de las variantes) así que si utilizamos una variante de una sección para hacer un cálculo en serie, lo más probable es que ya tenga un "punto de eje" y por tanto los esfuerzos estarán referidos a él. Cuidado, por tanto, si se comienza un cálculo en serie partiendo de una variante sin "punto de eje".


Este artículo fue originalmente publicado en el Help Center de Cubus-Software España, empresa responsable de la distribución, soporte técnico y formación de los programas Cubus en España, Portugal e Hispanoamérica, y que junto a ingenio.xyz ha desarrollado el único curso online de FAGUS-7 avalado por CUBUS AG (licencia de estudiante disponible).





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