Introducción 

Al modelar estructuras, puede haber situaciones donde el punto de inserción de las vigas está desplazado del punto de inserción de las columnas.  En otras palabras, el nodo final de la viga puede no coincidir exactamente con el nodo de la columna. 

Modelo de prueba simple

Se crean cuatro vigas simplemente apoyadas con diferentes puntos de inserción de nodos finales:

1. Viga A – Ambos nodos finales de la viga intersecan con los nodos de las columnas
   
2. Viga B – Ambos nodos finales de la viga están en el borde de la columna
   
3. Viga C – El eje de la viga se desplaza del eje de la columna
   
4. Viga D – El eje de la viga se desplaza del eje de la columna y los nodos de la viga están en el borde de la columna
   

 Parámetros:

Modelo analítico y resultados

Figura 2

Con referencia a la vista analítica anterior:

1. La línea azul es la estructura alámbrica analítica de las vigas y columnas.
2. La línea azul oscuro es un enlace rígido generado automáticamente en el análisis para asegurar que la viga desplazada esté soportada por la columna.  
3. La línea roja es la forma deformada.
4. Para el modelo A, no se crea ningún enlace rígido porque el nodo de inserción de la columna y la viga es el mismo.
5. Para el modelo B, el enlace rígido se crea hacia la cara de la columna, ya que el nodo de inserción de la viga está en la cara de la columna.
   
6. Para el modelo C, el enlace rígido se crea fuera del plano del pórtico hacia el borde de la columna. 
   
7. Para el modelo D, se crea un enlace rígido diagonal desde el centroide de la columna hasta la esquina de la columna.

Mientras el nodo de la viga (punto de inserción) esté dentro del área límite de la columna, estos enlaces rígidos se generarán automáticamente, de modo que la viga quede correctamente conectada a la columna.

Carga del pórtico

1. Viga A y C : 
   
1. La carga uniformemente distribuida (UDL) de 10 kN/m definida por el usuario se aplica en el eje central / punto de inserción de la columna. 
   
2. El peso propio de la viga de 3 kN/m se lleva al borde de la columna, lo que es más preciso.
   
3. Esto explica el cambio o "quiebre" en el valor del pórtico en la cara de la columna, de 10 kN/m a 13 kN/m. 
   
2. Vigas B y D : 
   
1. Tanto la carga uniforme definida por el usuario como el peso propio de la viga se llevan a los nodos de inserción de los extremos de la viga. 
   
2. Por eso no hay ningún "quiebre" en la carga del pórtico a lo largo de todo el tramo de la viga. 

1. Como se esperaba, no hay cambio ni "quiebre" en los valores del pórtico para la carga Q. Se aplica un único valor de 30kN/m entre los nodos extremos de la viga. 
   
2. La única diferencia es la longitud sobre la que se aplica la carga uniforme, debido al distinto punto de inserción utilizado. 

Carga axial

Figura 5

1. La columna que soporta la viga A tiene cargas axiales iguales a la columna que soporta la viga C.
2. La columna que soporta las vigas B y D tiene la misma carga axial y es menor que la de A y C. 
   
3. Esto se puede explicar revisando las cargas de pórtico mostradas en las figuras 3 y 4  :
1. La columna que soporta las vigas A y C tiene mayor carga axial porque las cargas de pórtico se toman desde el eje central de la columna; por lo tanto, la longitud de carga y la carga total son mayores.
2. La columna que soporta las vigas B y D tiene cargas axiales menores porque las cargas de pórtico se toman hasta la cara de la columna; por lo tanto, la longitud de carga y la carga total son menores.
   

Momento M33

El diagrama del momento mayor M33, es decir, en el plano del pórtico, debido a la combinación de carga última 1.4G + 1.6Q  se activa como se muestra abajo. 

Figura 6

Hay diferencias en los diagramas de momento: 

1. Modelo A: 
   
1. El diagrama de momento flector se lleva hasta el eje central de la columna, que coincide con los nodos de la viga. 
   
2. Este es el modelo de alambre de eje central más simple, que servirá como base de comparación.
   
2. Modelo B : 
   
1. Los valores de momento de la viga son menores, comparados con el Modelo A, porque la longitud de carga del pórtico llega hasta la cara de la columna, es decir, es más corta; por lo tanto, la carga total en la viga es menor. 
   
2. El momento de la columna es mayor debido al momento excéntrico adicional generado por el enlace rígido.  El momento excéntrico generado equivale a la fuerza cortante en el extremo de la viga multiplicada por la longitud del enlace rígido. 
   
3. Nótese que el valor del momento en el extremo de la viga no es igual al momento en la parte superior de la columna, debido al enlace rígido. 
   
3. Modelo C:
   
1. El perfil del momento flector es similar al del modelo A.
   
2. Sin embargo, los valores son menores debido a la existencia de los enlaces rígidos; el modelo analítico es entonces distinto y no comparable, considerando el efecto 3D adicional
   
3. El efecto 3D se puede ver en la figura 4: el Modelo C también presenta deflexión fuera del plano del pórtico. 
   
4. Modelo D : 
   
1. El comportamiento general es similar al Modelo C, salvo que se crea un enlace rígido diagonal hacia el borde esquinero de la columna.
   
2. Sin embargo, el momento negativo máximo de la viga es considerablemente menor que en el Modelo C, debido a la menor longitud de viga y, por lo tanto, menor carga total.
   
3. El momento máximo en la columna es mayor debido al enlace rígido más largo, lo que resulta en un mayor momento excéntrico inducido por el desplazamiento de la viga. 

Momento M22

Figura 5

Con referencia al diagrama anterior:

1. Vigas A y B : No se induce momento menor, ya que el modelo analítico está totalmente en un único plano vertical. 
   
2. Viga C y D : Se genera un momento en la columna con vigas desfasadas (Viga C y Viga D) en
   la dirección menor (fuera del plano del pórtico).

Los usuarios deben tener en cuenta este momento excéntrico adicional generado en las columnas con vigas desfasadas.

Todos los momentos, excéntricos o no, se consideran automáticamente en el diseño de elementos. 

Conclusión 

A partir de la investigación y los resultados anteriores, podemos resumir y concluir lo siguiente:

1. El modelo A no genera ningún enlace rígido; el mismo momento negativo máximo de la viga se transfiere a la columna. 
   
2. El modelo B introduce innecesariamente la complejidad de un enlace rígido, lo que reduce el momento negativo en los extremos de la viga. 
   
3. Es fácil verificar el resultado del modelo A con cálculo manual y con cualquier otro programa de análisis.
   
4. El resultado del modelo B no se puede verificar con cálculo manual debido a los enlaces rígidos. Los resultados solo se pueden verificar con otro programa de análisis 3D capaz de generar enlaces rígidos. 
   

1. El momento negativo máximo del modelo C en el extremo de la viga coincide con el momento en el extremo de la columna.  
   
2. El momento negativo máximo de la viga en el modelo D es mucho menor que en el modelo C, por lo que el diseño resultaría no conservador. 
   
3. En general, los resultados del modelo C resultan más razonables y coherentes con los supuestos tradicionales. 

En general, se recomienda tener el menor número posible de intersecciones de ejes, para evitar la creación de demasiados nodos no utilizados.

Los modelos A y C requieren menos ejes y, por lo tanto, menos nodos por crear. Así, se genera un modelo analítico más simple. 

Los enlaces rígidos
no se generan automáticamente para los muros de cortante. El eje de inserción de la viga debe coincidir exactamente
con el eje de inserción del muro.