NUEVAS TECLONOGIAS PARA EL CÁLCULO DE UNIONES Y ESTRUCTURAS METÁLICAS

Transcripción

1 NUEVAS TECLONOGIAS PARA EL CÁLCULO DE UNIONES Y ESTRUCTURAS METÁLICAS Albert Jiménez. Ingeniero Industrial. Departamento de Software para Ingenieria de Construsoft S.L.

2 CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN 1. Solución de software BIM de Construsoft 2. Nuevas tecnologías de Software de cálculo de Construsoft 3. Análisis avanzado de estructuras metálicas (ConSteel) 4. Cálculo de uniones con libre edición de geometría (IDEA Statica) 5. Integración CONSTEEL IDEA TEKLA Structures, solución BIM

3 Aportación de solución BIM en la Construcción desde Deseño 3D de estructuras (BIM) Cálculo de Estructuras y uniones Planificación y control de Costes (4D y 5D) Gestión de Fabricación de Estructuras metalicas

4 Nuevas tecnologias en Sotware de Cálcuo

5 Nuevas tecnologías en Software de Cálculo Madera Lp Acero y Uniones Estándar Hormigón Armado por el MEF

6 Programas integrados en la plataforma BIM TEKLA Structures

7 Nuevo Software de cálculo estructural CONSTEEL

8 Cálculo Exacto de la torsión en elementos barra y efectos 2ºorden ConSteel utiliza 7 grados de libertad por nodo (Alabeo) para considerar de manera exacta el comportamiento de perfiles a la torsión. Elemento finito NSE Se analizan las tensiones normales que aparecen en la torsión no uniforme Cálculo correcto de deformaciones por torsión Permiten estudiar con detalle efectos de cargas excéntricas y excentricidades en conexiones entre barras (Importación de MODELOS BIM) Element 1 B 1 Element 2 B 2 B 1 + B 2 = 0 i B i 0

9 Cálculo Exacto de MODOS PANDEO LATERAL COSNTEEL Debido a la consideración del alabeo de secciones, el software puede calcular los modos de pandeo Lateral de manera exacta. Se puede considerar la posición de la carga para el cálculo de Mcr Se puede cacular Mcr con condiciones de apoyos especiales (No standard) Analiza los modos de pandeo en piezas de Inercia Variable

10 Solución al problema en el cálculo de longitudes de pandeo N Ed Si OK! N cr 2 E I y L 2

11 Solución al problema en el cálculo de longitudes de pandeo Casos conocidos (sencillos) Casos complejos N cr 2 E I y L 2 0,5 0, PORTICO INTRANSLACIONAL (Diagrama de Wood (1974)) N Ed K K U 0 S, glob g, glob glob cr, 6,31 mod1 - PORTICO TRANSLACIONAL cr F F cr Ed Traslacional o intraslacional? 10 N cr N Ed cr, N cr Euler 2 E I y L 2 E I L N cr Ed

12 Análisis de Sensibilidad al Pandeo Lp? cr, mod1 cr,mod 2 N cr 2 E I y L 2 cr Utilizado en cada barra y para cada Combinación de cargas cr,mod3 cr,mod4 HIPÓTESIS DEL MÉTODO WOOD -Todas las columnas del entramado pandean simultáneamente. - Las vigas carecen de fuerzas de compresión. P - El parámetro de rigidez L EI debe ser igual para todas las columnas.? cr,mod5 cr, mod6 cr,mod 7

13 Diseño de estructuras metálicas basado en el estudio de los modos de pandeo

14 Verificación Resistencia secciones Verificación Inestabilidad (Pandeo) Comparación Método tradicional y método Consteel Método Consteel Definición Geometría y condiciones de enlace POSICIONES REALES de Elementos Cálculo de Esfuerzos Verificación Estabilidad en el plano Aplicación de Δ y δ afín al modo de pandeo calculado + cálculo en segundo orden Definición de Cargas y combinaciones + Cálculo de Modos de Pandeo en el plano y fuera del plano Verificación Estabilidad Fuera del Plano Aplicación del método general de la EN λ op = α ult,k op ult, k 1 α cr,op M 1

15 Comparación Método tradicional y método Consteel Método Consteel MODELO ESTRUCTURAL REAL ANÁLISIS DE MODOS DE PANDEO VERIFICACIÓN AUTOMÁTICA Ventajas No necesidad de calcular ni definir Longitudes de pandeo en el modelo No necesidad de definir Longitudes de pandeo Lateral ni parámetros C1, C2, Kw, Kz Verificación según geometría real

16 MAS CAPACIDADES DE CONSTEEL Perfiles pared delgada y Perfiles Compuestos Cálculo Automático de propiedades clase 4 Posibilidad de trabajar con perfiles paramétricos y vigas y columnas mixtas

17 Ejemplos Interesantes resueltos con Consteel

18 Análisis de modos de pandeo global y Sensibilidad Ejemplo de cordón comprimido no arriostrado

19 Análisis de Pandeo Lateral en perfiles armados Real Projects

20 Good References from Customers Real Projects

21 Ejemplo de Nave y Enlace con TEKLA

22 Enlace directo con otros programas de cálculo Descarga Gratuita

23 NUEVO SOFTWARE IDEA CONNECTION

24 IDEA CONNECTION SE CENTRA EN UNIONES Y CONEXIONES METÁLICAS 24 24

25 1 POR QUÉ IDEA CONNECTION? 25 25

26 PORQUE LA INCORPORACIÓN DE IDEA CONNECTION? PUNTOS DE INTERÉS DEL SOFTWARE Permite la introducción de esfuerzos en todas las direcciones No hay limitación de perfilería como en software tradicional (I, H, SHS) No hay limitación en definición de tornillos Permite estudiar la interacción de esfuerzos entre uniones Permite en análisis de nudos complejos

27 Nuevo método de cálculo de uniones (CBFEM) 1. Verificación deformación plástica ( 5% in EC3 ( appendix C paragraph C.8 note 1). Análisis No lineal de la unión 2. Verificación Tornillos y soldaduras 3. Verificación Estabilidad del Nudo (Cálculo modos pandeo) Acero plástico Tornillo bi-lineal Contacto placas no-lineal 4. Cálculo de la Rigidez de la Unión y Capacidad a Rotación Rotational capacity Initial stiffness

28 IDEA Connection - People Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado Tecnología M.E.F proveniente de la industria aeroespacial Unión entre placas mediante restricciones de interpolación (interpolation constrains) Cálculo de la unión muy rápido comparado con sistema MEF clásico 28

29 Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado Tornillos a Cortante Los tornillos se modelan como muelles no lineales también a efectos del cortante Los tornillos están en contacto con en acero sólo en la parte donde presionan La distribución del cortante desde el tornillo a la superficie del agujero se realiza mediante elementos especiales de contacto I restricciones de interpolación Este método está protegido por una patente

30 Soldaduras Las soldaduras se modelan como condiciones forzadas de interpolación No hay intersección entre placas, todas las tensiones pasan a través de dichas condiciones Se ha mejorado la evaluación- Real o valores medios Se ha añadido una representación gráfica. Se ha inventado una nueva función para la definición. IDEA Connection - Feedback Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado 30

31 Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado Concrete Checks Se verifican la presiones de contacto con el Hormigón. Cálculo de la adherencia de los anclajes Se soluciona el problema de contacto hormigón-acero

32 Ejemplos resueltos con el software Ejemplos resueltos Placa transversal en alma de columna Collapse of column web. Equivalent strain is 15%. Placa mayor Doblar el Alma Rigidizadores

33 Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado Cálculo de Rigidez y capacidad a Rotación Design moment from load case Calculated rotation of end of member Calculated secant stiffness of member connection

34 M = 100 knm Fi = 3,2 mrad Si = 31,6 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Elastic stage.

35 M = 150 knm Fi = 4,8 mrad Si = 31,6 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in joint. Initial plastification round bolts.

36 M = 180 knm Fi = 5,7 mrad Si = 31,5 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Initial plastification in compressed column web.

37 M = 220 knm Fi = 7,3 mrad Si = 30,0 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Spreading of plastification in compressed column web.

38 M = 250 knm Fi = 10,7 mrad Si = 23,4 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Full plastification in compressed column web.

39 M = 260 knm Fi = 14,7 mrad Si = 17,4 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Initial plastification in column flanges.

40 M = 270 knm Fi = 23,4 mrad Si = 11,5 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Development of plastification in column flanges.

41 M = 280 knm Fi = 43,6 mrad Si = 6,4 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Propagation of plastification in column flanges.

42 M = 290 knm Fi = 78,6 mrad Si = 3,7 MNm/rad M Fi Spreading of plastic zones in a joint. Column web reaches the design strain, e.g. 5 %.

43 Cálculo de rigidez y capacidad a rotación Design resistance Rotational capacity Initial stiffness Initial stiffness is taken from the starting part of the diagram

44 Motor de elementos finitos (FEM)especializado y patentado Verificación de Inestabilidad. Cálculo abolladura 1) 2) 3) New stiffner 2,66 3,04 4,18 New stiffner 1 El alma de la columna es el punto mas débil de la unión 2 Después de añadir rigidizadores el punto mas débil se desplaza al alma de la viga 3 Los rigidizadores resuelven este problema y luego la cantonera es el elemento crítico

45 Resistance My/Vz [knm / kn] Software testado por la universidad y ensayos 250 Verification - welded portal frame moment connection CM model CBFEM model Beam cross-section IPE

46 Beneficios del Software para uniones? 1 Permite dar solución a casi todas las uniones 2 Perite disminuir coste de material en uniones hasta 30% 3 Ahorra el 50% del tiempo del Ingeniero utilizando software genérico de elementos finitos.

47 Cálculo de Uniones en la nube Enlace:

48 CASOS DE ÉXITO José Miguel Gil Departamento de Cálculo de Estructuras en LYMSA Construcciones Metálicas Javier Botana Calculista Estructural Cesc Aldabó Ingeniero Estructural Un software potente, muy intuitivo que nos permite calcular uniones que hasta entonces no podíamos plantear. Además su integración con Tekla y Consteel nos ofrece unas posibilidades increíbles En IDEA Connection hemos encontrado una herramienta muy potente y visualmente atractiva que nos está permitiendo desarrollar las conexiones de forma más eficaz y además haciendo posible el cálculo de algunas uniones no contempladas por las normas actuales." Una manera rápida y súperpotente de analizar casi cualquier tipo de union metálica. Gracias a su compatibilidad con otros programas y a su constante evolución se alcanza un nuevo nivel de cálculo más rápido, simple y fiable 48 48

49 CONSTRUSOFT en ESPAÑA. Servicios OFICINA CENTRAL C/ Doctor Vila, nº 3 Planta Baja SANT ANDREU DE LA BARCA BARCELONA Tlf Fax Sede en Chile desde 2008 Sede en Colombia desde 2009 Sede en Perú desde 2010 Soporte técnico local Español. Telefónico, mail, remoto. Documentación, manuales Formación técnica. Formación avanzada. Talleres y Jornadas Técnicas Programación y adaptación del Software

50 Muchas gracias por su atención Visítenos en el Stand 762 Pabellón 2