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Cómo Modelar Una Viga de Transferencia

Antes de continuar con el modelado de la viga de transferencia, es importante entender cómo el modelo físico se traduce a un modelo analítico cuando se realiza el análisis del edificio.

  • El modelo físico es lo que se ve en la pantalla de modelado, donde todos los elementos se representan en 3D según sus dimensiones reales
  • El modelo analítico es un modelo de alambre creado por el motor de cálculo, que es lo que finalmente se analiza.
  • El modelo analítico se puede ver haciendo clic en Modelo analítico en la pestaña Análisis. 

No utilice el Análisis de bajada de cargas de losa por elementos finitos para el análisis y diseño de la viga de transferencia, ya que queda fuera del alcance del Análisis de losas por elementos finitos. Siempre ejecute el Análisis de edificio. 
Para más información, consulte :  Diagrama de flujo de modelado, análisis & diseño

Modelo físico frente a modelo analítico

En ProtaStructure, podemos visualizar todos los elementos como una línea única de alambre creada a lo largo del eje o de la intersección de ejes:

  • Una columna será una línea única de alambre en la intersección de 2 ejes.

               Modelo físico                                                Modelo analítico

 

  • Una viga es una única línea de alambre a lo largo del eje de inserción. Por eso, para que las columnas y vigas se conecten correctamente, deben coincidir exactamente en la intersección de los ejes.

      Modelo físico                                            Modelo analítico

Viga de transferencia que soporta una columna discontinua

Al modelar una columna discontinua soportada por una viga de transferencia, la columna debe usar el mismo eje longitudinal que la viga a la que se conecta.  En el siguiente ejemplo:

  1. La viga de transferencia se modela usando el eje 1
  2. La columna superior se inserta en la intersección del eje 1 & C
  3. La columna inferior se inserta en la intersección del eje 2 & D

Al ver la vista en planta de la planta de transferencia, es útil activar "Mostrar columnas y muros de transferencia en planta" mediante Interrogación visual para mostrar las columnas discontinuas por encima de la planta de transferencia. Como se muestra arriba, las columnas discontinuas se muestran en un color diferente (azul) en la vista en planta de ST01.

Después del análisis, el Visualización de resultados de modelo y análisis muestra claramente que solo la columna superior está apoyada, ya que se insertó usando el mismo Eje 1 que la viga de transferencia.

Para resolver este problema, hay 2 alternativas: 
1.  Marque la columna como "Miembro de Transferencia" en Propiedades de columna y se crearán enlaces rígidos automáticamente durante el análisis para unir la parte inferior de la columna con la viga de transferencia.
2.  Cree manualmente una viga "ficticia" para unir la parte inferior de la columna con la viga de transferencia (si el enlace rígido automático no funciona)

Columnas de transferencia con enlaces rígidos automáticos

Las columnas y muros discontinuos deben marcarse como “Miembro de Transferencia” en la pestaña Propiedades > Geometría, por las siguientes razones : 
  1. El diseño de las vigas que soportan estos miembros de transferencia será correcto. 
  2. No se emitirá un mensaje de discontinuidad para los miembros de transferencia marcados durante el análisis. 
  3. Además, si las columnas de transferencia se insertan en un eje distinto al utilizado por la viga de transferencia, se crearán enlaces rígidos automáticamente durante el análisis para unir la parte inferior de la columna con la viga de transferencia. 
En el modelo de ejemplo a continuación, la columna de transferencia S1 usa el mismo eje de inserción 1 que la viga.  La columna de transferencia S2 se inserta usando un eje 2 desplazado diferente.  
Se realiza una comparación entre el análisis con "Miembro de Transferencia" desmarcado y marcado (como se muestra a continuación). 
Después del análisis, el modelo analítico muestra claramente que la columna inferior S2 ahora está apoyada por la viga de transferencia mediante una viga rígida.  
La viga rígida se representa como azul oscuro línea.  Se considerarán las fuerzas excéntricas de la columna desplazada; por ejemplo, habrá torsión adicional en la viga de transferencia debido a este desplazamiento.

Soporte de columna de transferencia desplazada con viga ficticia

Puede haber situaciones excepcionales en las que el enlace rígido automático no se crea a pesar de tener "Miembro de Transferencia" marcado en las propiedades de la columna. 
En este caso, se puede crear una viga ficticia que una el eje de inserción 1 de la viga y el eje de inserción 2 de la columna de transferencia (como se muestra a continuación) :  
  1. Haga clic en el ícono de elemento Viga
  2. Conecte la viga ficticia desde el eje de la viga de transferencia hasta el eje de inserción de la columna discontinua
  3. Las vigas ficticias pueden tener cualquier tamaño y se considerarán enlaces rígidos para conectar la viga de transferencia con la columna discontinua excéntrica.

Después del análisis, vuelva a revisar el Modelo Analítico, que muestra que la columna inferior ahora está apoyada por la viga de transferencia (mediante una viga rígida) :

La viga rígida se representa como azul oscuro línea.  La viga ficticia se convierte automáticamente en una viga rígida, ya que está completamente embebida dentro de la viga de transferencia. Se considerarán las fuerzas excéntricas de la columna desplazada; por ejemplo, habrá torsión adicional en la viga de transferencia debido a este desplazamiento.

Viga de transferencia que soporta un muro discontinuo

Un muro es un plano único a lo largo del eje de inserción longitudinal. Por lo tanto, para que un muro discontinuo sea soportado por la viga, tanto la viga como el muro deben compartir el mismo eje longitudinal. 

Para un muro de transferencia, estos ajustes deben seleccionarse correctamente en la pestaña Propiedades de muro > Geometría
1.  "Miembro de Transferencia" debe estar marcado (similar a la columna de transferencia)
2.  "Modelo de Cascarón EF" debe estar seleccionado como tipo de análisis de muro (en lugar de Columna Medio)
Usaremos el modelo de ejemplo a continuación para demostrar la diferencia entre los tipos de análisis de muro "Modelo de Cascarón EF" y "Columna Medio". 

                                                          Modelo Físico                                  

 

                       

  1. Como se muestra en el Modelo Analítico anterior, la suposición de Columna Central resultará poco realista o poco razonable, ya que el muro de transferencia ejercerá una carga puntual en el centro del muro.  Esta imprecisión empeorará con muros de transferencia más largos. 
  2. El modelo de elementos finitos tipo lámina dará un resultado preciso & realista, ya que la carga del muro de transferencia sobre la viga se aproxima a una carga uniforme; esto porque cada lámina ejercerá una carga independiente sobre la viga de transferencia. 

No utilice el Tipo de Modelo de Muro como "Columna Central" para el muro de transferencia. Esto se debe a que Columna Central transferirá la carga como una única carga puntual sobre la viga de transferencia, lo cual resulta impreciso. 

Apoyo de Muro Discontinuo Desplazado con Vigas Ficticias

Si el muro de transferencia no utiliza el mismo eje de inserción longitudinal que la viga de transferencia inferior, no quedará soportado, aún si "Miembro de Transferencia" está marcado en las propiedades del muro (a diferencia de una situación similar con la columna de transferencia). 

En tales casos, se deben crear manualmente vigas ficticias para conectar ambos extremos del muro con el eje de inserción de la viga de transferencia.  Los pasos son: 

  • Cree ejes fantasma para las vigas ficticias.
  • Conecte la viga ficticia desde el eje de la viga de transferencia hasta el eje del muro de transferencia.
  • Asegúrese de que existan los puntos de intersección adecuados para la creación de los elementos de muro y viga.
  • Las vigas ficticias pueden ser de cualquier tamaño y se considerarán como enlaces rígidos para inducir las fuerzas apropiadas sobre la viga de transferencia.

Como se muestra en el modelo de ejemplo anterior, las vigas ficticias se convertirán en enlace rígido durante el análisis y darán como resultado :

  1. La carga transferida desde los muros discontinuos hacia la viga de transferencia
  2. Momento torsional inducido en la viga de transferencia

Para más detalles sobre los ajustes del muro de transferencia, consulte este artículo :  Definir muros y columnas discontinuos / de transferencia

Momento de la Viga de Transferencia que Soporta un Muro

Cuando un muro de cortante mallado está soportado por una viga de transferencia, el momento puede mostrarse en la vista del Modelo Analítico, tal como se observa en la captura anterior.
Esto se debe a la naturaleza de los muros mallados, que se analizan como una placa elástica isotrópica. Esto significa que la placa puede trabajar horizontalmente y desarrollar fuerzas axiales en su plano.
Por lo tanto, la trayectoria de carga en el muro actúa de manera tipo "puntal y tirante" (analogía de celosía), además de trabajar a flexión (en sentido horizontal), distribuyendo la carga directamente hacia los apoyos en sus extremos y prácticamente ninguna hacia la parte inferior de la viga.
En el diseño, el muro de transferencia no se diseñará ni detallará de forma especial como "viga de gran peralte".  Todos los muros de cortante siempre se diseñarán y detallarán como muros de cortante normales, sin importar su tamaño, altura, longitud o continuidad.
Le recomendamos leer esta guía de diseño para comprender mejor los efectos 3D en edificios con vigas de transferencia que soportan columnas discontinuas : Efectos 3D en Edificios con Viga de Transferencia que Soporta una Columna Discontinua