EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE SOPORTES A BASE DE PLACAS DE ASIENTO Y PERNOS DE ANCLAJE, MEDIANTE ELEMENTO FINITO.

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Gloria Cano Paz
hace 6 años
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1 EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE SOPORTES A BASE DE PLACAS DE ASIENTO Y PERNOS DE ANCLAJE, MEDIANTE ELEMENTO FINITO. Rafael Argüelles Fernández y Julio Fortino Mercado Pérez Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares Carretera México -Toluca s/n, Ocoyoacac, Estado de México 52750, México rafael_arguelles@yahoo.com.mx; fmp@nuclear.inin.mx

2 EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE SOPORTES A BASE DE PLACAS DE ASIENTO Y PERNOS DE ANCLAJE, MEDIANTE ELEMENTO FINITO METODOLOGÍA DE ANALISIS: EL.: ESTUDIO DE LA GEOMETRÍA DEL SOPORTE: DETERMINACIÓN DE AREAS A MALLAR EL.: EL.: EL.:30.060

3 DETERMINACIÓN DE ALGUNAS CONSTANTES REALES (ESPESORES DE PLACAS) DETERMINACIÓN DE MATERIALES Y SUS PROPIEDADES GENERACIÓN DE ELEMENTOS FINITOS ALREDEDOR DE LOS AGUJEROS PARA LOS PERNOS DE ANCLAJE. b = r π A = ( 6 R 2 r tg60 H = 2 2 H B = b + tg60 2 b ) A tg60 b

4 MALLADO DE SUPERFICIES: ELEMENTO SHELL63 (4 NOD. 6 G.L./NODO) MALLADO IDÉNTICO EN PLACAS SOBREPUESTAS MODIFICAR CONSTANTES REALES (ESPESORES DE PLACAS) ACOPLAMIENTO DE LOS 6 GRADOS DE LIBERTAD EN LINEAS DE SOLDADURA SE ACOPLAN NODOS AL INTERIOR DE LAS PLACAS SOBREPUESTAS MEDIANTE ELEMENTOS COMBIN40 DE SOLO COMPRESIÓN CON RIGIDÉZ AXIAL MUY ALTA (1e+06) SE GENERAN LOS APOYOS A CORTANTE EN LOS VÉRTICES DE CADA HEXÁGONO CON ELEMENTOS COMBIN40 TRABAJANDO TANTO A TRACCIÓN COMO A COMPRESIÓN. SE GENERAN LOS APOYOS A TRACCION EN LOS VÉRTICES DE CADA HEXÁGONO CON ELEMENTOS LINK10 TRABAJANDO A TRACCIÓN ÚNICAMENTE (CABLE)

5 LA LONGITUD DE ESTOS ELEMENTOS ES LA DE EMBEBIMIENTO DE EL PERNO EXPANSIVO MÁS EL MEDIO ESPESOR DE LA PLACA A LA QUE SUJETA (ESTA LONGITUD SERÁ MODIFICADA EN UN SEGUNDO PASO DE ANÁLISIS) CON LA RIGIDEZ AXIAL ESPECIFICADA SE CALCULA LA CONSTANTE REAL DE LAS ANCLAS: A = K a L E LA TOLERANCIA DEL ELEMENTO LINK10 SE ELIGE: 1e-06 SE COPIAN LOS NODOS DE LOS ELEMENTOS SHELL63 CONTENIDOS EN LAS PLACAS DE ASIENTO, DESFASANDOLOS UNA DISTANCIA DE cm. PERPENDICULAR AL PLANO DE LA PLACA. SE GENERAN ENTRE ESTOS NODOS PARALELOS, ELEMENTOS COMBIN40 DE SOLO COMPRESIÓN. DEL DESPLEGADO DE ELEMENTOS (SOLO LOS DE CADA PLACA DE ASIENTO) Y SU CONECTIVIDAD SE COPIAN A EXCEL Y SE CALCULAN LAS AREAS TRIBUTARIAS DE LOS ELEMENTOS FINITOS COMUNES A CADA NODO

6 ESTAS AREAS TRIBUTARIAS MULTIPLICADAS POR EL MODULO DE BALASTO DEL CONCRETO DAN LAS CONSTANTES DE RESORTE ASOCIADAS A CADA ELEMENTO COMBIN40 QUE SIMULA EL APOYO QUE DÁ EL CONCRETO A LA PLACA DE ASIENTO. EL MÓDULO DE BALASTO PARA PLACAS CUADRADAS ES: = E c K b 2 B( 1 μ c ) LOS RESULTADOS DE EXCEL SE ORDENAN COMO COMANDOS DE ANSYS PARA AÑADIR CONSTANTES REALES Y SE ALIMENTAN A ESTE A TRAVÉS DE ARCHIVOS PARA EVITAR ERRORES DE TRANSCRIPCIÓN. TAMBIEN MEDIANTE COMANDOS SE ASIGNAN LAS NUEVAS CONSTANTES A SUS RESPECTIVOS ELEMENTOS COMBIN40 ESTO CONCLUYE LA PARTE DE MODELADO DE LA ESTRUCTURA Y SE PUEDE PROCEDER A CARGARLA PARA UN PRIMER ESTADO DE CARGAS DEBIDO A LOS TORQUES DE INSTALACION DE LOS PERNOS DE ANCLAJE.

7 PRIMERA ETAPA DE ANÁLISIS: CARGAS DE INTALACIÓN CON LOS TORQUES DE INSTALACIÓN SE CALCULA LA CARGA AXIAL QUE SE GENERA EN EL PERNO DE ANCLAJE Y SE APLICA UN SEXTO DE ELLA EN LOS VERTICES DE LOS HEXÁGONOS EN DIRECCIÓN A LA CARA DE CONCRETO. LAS CARGAS SE APLICAN EN UN PASO CON VARIOS SUBPASOS, CON LA OPCIÓN DE NEWTON RAPHSON COMPLETA, YA QUE EL ANÁLISIS ES NO LINEAL (EN EL SENTIDO DE QUE PUEDEN VARIAR LA CONDICIÓN DE LOS APOYOS AL CONCRETO Y LOS ELEMENTOS ENTRE PLACAS PARALELAS). LOS RESULTADOS DE ESTE ANÁLISIS DAN TODO EL ESTADO DE ESFUERZOS EN CADA COMPONENTE DEL SOPORTE, Y EL MÁXIMO EN EL CONCRETO CON SOLO EXTRAER EL DESPLAZAMIENTO MAYOR EN DIRECCIÓN A LA CARA DE CONCRETO Y MULTIPLICARLO POR EL MÓDULO DE BALASTO ADECUADO. DE ESTE ANÁLISIS SE EXTRAEN LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS NODOS DE LOS VERTICES DE CADA HEXÁGONO PARA CALCULAR EL ACORTAMIENTO Y DESPALZAMIENTOS A INDUCIR EN LOS PERNOS DE ANCLAJE EN SU PUNTO DE FIJACIÓN PARA SIMULAR LA CONDICIÓN DE PREESFUERZO EN ANCLAS, A APLICAR EN UNA SEGUNDA ETAPA DE ANÁLISIS. LOS CALCULOS SE HACEN EN EXCEL.

8 LAS EXPRESIONES DE LOS CÁLCULOS SON: L d P L = y : d pres. F 1 + E A = L L SEGUNDA ETAPA DE ANÁLISIS: CARGAS DE OPERACIÓN Y OTRAS CONDICIONES. DE LOS CÁLCULOS HECHOS EN EXCEL, SE ORDENAN LOS DATOS Y SE CREAN ARCHIVOS DE COMANDOS DE ANSYS PARA MODIFICAR LAS COORDENADAS DE LOS NODOS DE UN EXTREMO DE LOS ELEMENTOS LINK10, ASÍ COMO PARA IMPONER CONDICIONES DE FRONTERA A LOS MISMOS NODOS, PRESCRIBIENDO LOS DESPLAZAMIENTOS QUE PROVOCAN EN EL CABLE LA MISMA CARGA DE INSTALACIÓN Y POR LO TANTO LOS MISMOS DESPLAZAMIENTOS EN LOS NODOS DONDE SE UNEN CABLE Y PLACA DE ASIENTO. SE CARGA EL SOPORTE CON LOS EMPUJES PROVOCADOS POR LA TUBERÍA CON LA OPCIÓN DE SUBPASOS Y SOLUCIÓN CON ALGORITMO DE NEWTON RAPHSON COMPLETO. SE EXTRAEN RESULTADOS DE INTERÉS, NUMÉRICOS Y DE CONTORNOS Y DE LA MANERA YA DESCRITA SE CALCULA EL ESFUERZO MÁXIMO EN EL CONCRETO.

ESFUERZOS kg/cm 2 APOYO EN EL PUNTO 6100 CASO DE CARGA

20 1,699.50 1,699.60 SUPERIOR S I = 1,702.20 1,699.50 1,699.60 CONCRETO s c = 50.

329 APOYO EN EL PUNTO 1400 ESFUERZOS kg/cm 2 CASO DE CARGA

9 ESFUERZOS kg/cm 2 APOYO EN EL PUNTO 6100 CASO DE CARGA INSTALACION DISEÑO EMERGENCIA PLACA 108X58 S 1 = 1, , , SUPERIOR S I = 1, , , CONCRETO s c = APOYO EN EL PUNTO 1400 ESFUERZOS kg/cm 2 CASO DE CARGA INSTALACION 740 PLACA DE S 1 = 1, , ASIENTO S I = 1, , CONCRETO s c =

10 DE LA SOLUCIÓN EN REACCIONES DE LOS ELEMENTOS LINK10 Y COMBIN40 SE EXTRÁEN DATOS PARA MANIPULARLOS EN EXCEL PARA EL CÁLCULO DE LOS VALORES DE INTERACCIÓN TRACCIÓN CORTANTE DE LOS PERNOS DE ANCLAJE CASO CARGAS DE DISEÑO, PLACA SUPERIOR DE 108X58 cm. PERNO 6 TRACCIÓN CORTANTE VERTICAL CORTANTE HORIZONTAL Fx Fy Fz NODO Kg. Kg. Kg. NODO NODO PUNTO Tx = Vy = Vz = Td = kg. Vd = kg T d V d Tr Vr + 1 INTERACCIÓN = < 1 PUNTO 1400 PUNTO 1400, CASO DE CARGA 740, SUPERIOR Z(-) TRACCIÓN CORTANTE VERTICAL CORTANTE HORIZONTAL NODO Fx Fy Fz NODO NODO Kg. Kg. Kg Tx = Vy = -1, Vz = -1, Td = kg. Vd = 1, kg. INTERACCIÓN = < 1

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