El Eurocódigo especifica varios métodos de fallo de anclajes y zapatas de hormigón y los divide además según el tipo de carga. En IDEA StatiCa Connection, hemos sido capaces de evaluar los anclajes hasta ahora, pero con algunas limitaciones, las evaluaciones tuvieron que hacerse manualmente.
Al mismo tiempo, era imposible contabilizar el refuerzo de los bloques de hormigón. Esto está cambiando ahora con IDEA StatiCa Detail 3D, que añade más posibilidades. IDEA StatiCa Detail 3D no ofrece valoraciones como estamos acostumbrados en la norma que las define para el hormigón liso. Sin embargo, con el análisis por elementos finitos, podemos comprobar que el hormigón armado satisfará la carga especificada y, en este caso, evitará el fallo del hormigón, que correspondería a esas condiciones. Las aplicaciones funcionan de forma independiente y pueden utilizarse por separado, pero gracias al vínculo entre Conexión y Detalle, también es posible utilizar Detalle únicamente como cálculo complementario.
Repasemos ahora una por una las condiciones del Eurocódigo y las posibilidades que nos ofrecen las aplicaciones.
Fuerza de tracción
El Eurocódigo divide el primer tipo de carga(fuerza de tracción) en 6 posibles casos de fallo de anclajes o bloques de hormigón (a, b, c, d, e, f) y dos más para zapatas reforzadas (g, h).
La figura inferior muestra esquemáticamente qué tipo de fallo se puede evaluar con la app Connection y qué comportamiento puede cubrir el uso de hormigón armado y, por tanto, el análisis en Detalle. IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas del Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.1) para el diseño de anclajes (CBFEM), mientras que IDEA StatiCa Detail se basa completamente en el método de elementos finitos (3D CSFM). Por lo tanto, algunas opciones de evaluación se solapan en ambas aplicaciones, pero siempre con un método diferente.
Por la naturaleza de los métodos implementados en el software, en Conexión sólo se puede considerar el hormigón simple, mientras que en Detalle sólo se puede considerar la zapata de hormigón armado.
Los principales supuestos y limitaciones del análisis para el IDEA StatiCa Detail 3D se mencionan en el artículo Limitaciones conocidas.
a) Rotura del acero
El fallo del acero de los anclajes cargados a tracción por sí solos se verifica en ambas aplicaciones. La resistencia a tracción de los anclajes se comprueba en Conexión según la siguiente fórmula:
En detalle, los anclajes se comprueban como las barras reforzadas regulares de acuerdo con los diagramas de tensión-deformación definidos para materiales particulares mientras se utiliza el valor de la deformación límite como máximo 5% (calculado en base al efecto de rigidización por tensión leer más en TB)
b) Rotura del cono de hormigón
El fallo del cono de hormigón puede verificarse en Connection. Sin embargo, en Connection, la aplicación sólo puede considerar el hormigón simple.
Por lo tanto, en caso de que falle el cono de hormigón, es apropiado proceder a IDEA StatiCa Detail, donde se proporciona un análisis de todo el bloque reforzado. La resistencia a tracción del hormigón se desprecia de forma conservadora, lo que significa que la capacidad portante en caso de fallo del cono viene determinada, en gran medida, por la cantidad de armadura especificada. En la imagen inferior, se pueden ver las direcciones de las tensiones principales que indican la forma del cono mencionado anteriormente. En la parte derecha, se pueden ver los valores de las tensiones del hormigón, que se evalúan con los valores límite.
c) Rotura por arrancamiento
Esta comprobación de código está en Conexión sólo para determinados casos (véase la primera imagen de ese artículo). Una evaluación adicional es necesaria para los anclajes mecánicos post-instalados.
En Detalle, es posible configurar los denominados anclajes adhesivos y especificar la resistencia de adherencia de diseño en función de sus parámetros técnicos. A continuación, los anclajes se verificarán en función de estos parámetros. (Aplicable sólo para hormigón armado).
d) Combinación de arrancamiento y fallo del hormigón de los anclajes adheridos
Este fallo sólo puede detectarse en Detalle, donde las tensiones del hormigón y las zonas de anclaje se evalúan utilizando CSFM 3D. El mecanismo de fallo combinado de extracción y hormigón se encuentra en Detalle basado en los principios definidos anteriormente, y su evaluación forma parte de la comprobación de la resistencia del hormigón y del anclaje. (Aplicable únicamente al hormigón armado).
e) Rotura del hormigón
No es posible evaluarlo en Conexión. En Detalle, el fallo por fisuración suele ser un problema del hormigón simple, en el que el uso de armadura impide que se produzca. Al mismo tiempo, es posible ver las tensiones y deformaciones tanto de la armadura bajo compresión o tensión como del hormigón bajo compresión en la aplicación Detalle.
f) Rotura del hormigón
Para hormigón liso, es posible la comprobación empírica según el Eurocódigo en Conexión.
Para elementos estructurales reforzados, es posible utilizar Detail. El fallo por reventamiento del hormigón está cubierto en el análisis de resistencia del hormigón. Cuando las tensiones de tracción se transfieren sólo por el refuerzo (como se ha mencionado varias veces anteriormente).
Comprobaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
En el caso de las zapatas reforzadas, se requiere una evaluación adicional de la armadura. El fallo del acero de la armadura y el fallo del anclaje de la armadura forman parte de la evaluación de la armadura en Detalle.
g) Rotura de la armadura de acero
h) Rotura del anclaje de la armadura
Carga cortante
El Eurocódigo divide el segundo tipo de carga(esfuerzo cortante) en 4 posibles casos de fallo del anclaje o del bloque de hormigón (a, b, c, d) y dos más para zapatas reforzadas (e, f).
La figura inferior muestra esquemáticamente qué tipo de fallo se puede evaluar con la app Connection y también qué comportamiento puede cubrir el uso de hormigón armado y, por tanto, el análisis en Detalle. IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas del Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.2) para el diseño de anclajes (CBFEM). Todos los tipos de fallo causados por fuerza cortante pueden ser cubiertos en la aplicación Conexión.
En el IDEA StatiCa Detail 3D, el cortante puede ser transferido por fricción, anclajes o orejetas de cortante. Es importante decir que sólo se evalúa la zapata. Los anclajes / orejetas de cizallamiento deben comprobarse en la conexión o en otro lugar. Una vez más, debe hacerse hincapié en que sólo se requiere hormigón armado.
a) Fallo del acero sin brazo de palanca
El fallo del acero sin el brazo de palanca de los anclajes cargados a cortante se verifica sólo en Connection. La resistencia al corte de los anclajes se verifica en IDEA StatiCa Connection de acuerdo con la siguiente fórmula:
La evaluación no es posible en Detalle.
b) Fallo de acero con brazo de palanca
El fallo del acero con el brazo de palanca de los anclajes cargados a cortante se verifica sólo en Conexión. La resistencia al corte del anclaje se verifica en IDEA StatiCa Connection de acuerdo con la siguiente fórmula:
La evaluación no es posible en Detalle.
c) Rotura por arrancamiento del hormigón
El fallo por arrancamiento del hormigón de los anclajes cargados a cortante se verifica sólo en Conexión. La resistencia a cortante de los anclajes se comprueba en IDEA StatiCa Connection de acuerdo con la siguiente fórmula:
La capacidad de corte del hormigón a través de la placa base se evalúa entonces en la aplicación Detalle.
d) Fallo de borde de hormigón
El fallo del borde del hormigón de los anclajes cargados a cortante se verifica en Connection sólo para hormigón liso. La resistencia a cortante de los anclajes se verifica en IDEA StatiCa Connection de acuerdo con la siguiente fórmula:
El fallo del borde del hormigón se puede comprobar en el Detalle (sólo hormigón armado).
Comprobaciones adicionales para bloques de hormigón armado:
Para zapatas reforzadas, se requiere una evaluación adicional de la armadura. El fallo del acero y del anclaje de la armadura forma parte de la evaluación de la armadura en IDEA StatiCa Detail.
e) Fallo del acero de la armadura suplementaria
f) Fallo de anclaje de la armadura suplementaria
Conclusión
La ventaja más significativa se encuentra en ejemplos como el anclaje cerca de un borde y otros casos en los que el hormigón simple no cumple la carga requerida. Hay que tener en cuenta que los anclajes y las orejetas de cizallamiento deben evaluarse más en profundidad en Conexión, pero juntas, estas dos herramientas de software proporcionan una solución completa.
Debido al método y a la forma en que está diseñada la aplicación, la aplicación Detalle sólo es adecuada para zapatas reforzadas.