Conexión a la integración de detalle: Placa embebida con anclajes mixtos (EN)

Tenga en cuenta que este diseño del mundo real utiliza una geometría optimizada que puede activar advertencias estándar de detallado EN. Conservamos los parámetros originales por autenticidad. Consulte la figura a continuación.

Si desea omitir el diseño de la Conexión y proceder directamente al análisis de Detail 3D, descargue el.

1 Nuevo proyecto

Ejecute IDEA StatiCa Connection. Todo comienza en la pestaña Steel. 

Ajuste la configuración predeterminada para Materials, luego haga clic en Create a blank design.

2 Diseño

Después de crear un diseño en blanco, cambie la sección transversal de un miembro a UB 610 x 305 x 238.

Ahora, añada otra operación de fabricación y seleccione la Base plate.

Continúe con la siguiente operación y elija un Fastener grid or Contact para producir pernos con cabeza.

Añada otro Fastener grid or Contact para producir anclajes de refuerzo.

Cambie la rotación del refuerzo en la operación GRD2 seleccionando Editor.

Añada una placa de rigidización.

Suelde la placa de rigidización a la placa base utilizando la operación General weld or contact.

Añada la operación Cut of member.

Añada la última operación en la Conexión, Fastener grid, or Contact.

Cambiemos el parámetro Forces in para establecer la posición de la rótula.

Introduzca las fuerzas internas para el anclaje.

• Nota: Utilizaremos únicamente carga cortante para este diseño de viga. Para simplificar el tutorial, la Fuerza de Atado de la combinación Accidental ELU, que se consideró en el proyecto real, ha sido excluida.

3 Comprobación

Cambie a la ficha Check -> Calculate. La comprobación de código demuestra el modo de fallo en los anclajes. Por defecto, se asume que el bloque de hormigón está fisurado.

Exploremos los resultados. Seleccione Equivalent stress, Bolt force, Mesh, Deformed y Anchors. En general, la tabla muestra qué anclajes están aprobados y cuáles no.

Ahora, revisemos los detalles de los anclajes que fallan para identificar qué comprobaciones de código son satisfactorias y cuáles no.

Motivo del fallo en la comprobación de anclajes: 

• Según EN 1992-4, Cl. 1.2(4), el diseño de grupos de anclajes que contienen diferentes tipos de anclajes está fuera del alcance de la norma. En consecuencia, la comprobación de código falla por defecto. Para verificar esta configuración correctamente, se requiere un análisis detallado utilizando el módulo 3D Detail.
• Esta limitación puede resolverse fácilmente en Detail 3D, impulsado por el método CSFM, que reemplaza la evaluación analítica simplificada en Connection con un riguroso análisis tensión-deformación 3D.

Refuerzo suplementario (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• La comprobación analítica de código falla para el cono de hormigón, requiriendo refuerzo suplementario para transferir las cargas totales de tracción (356,3 kN) y cortante (400,0 kN). Esto es crítico debido a la configuración de anclajes "mixtos".
• Esta limitación puede resolverse fácilmente en Detail 3D para confirmar la eficiencia del refuerzo. Si se comprueba manualmente, asuma capacidad nula del hormigón y asegúrese de que el área de refuerzo cubra las fuerzas totales reportadas.

Profundidad de empotramiento (EN 1992-1-1 – Ecuación 8.6)

• La advertencia sobre profundidad de empotramiento insuficiente aparece porque este tutorial representa un ejemplo del mundo real con una pared delgada y anclajes superficiales. La integridad estructural del diseño se demuestra más adelante en la aplicación Detail.

4 Exportación

Requisitos previos para la exportación: 

• El modelo debe estar calculado e incluir los resultados.

Vaya a la ficha Check -> RC check -> Save.

La exportación solo está permitida para la topología de anclaje. La exportación permite la transferencia de:

• El bloque de hormigón
• Anclajes
• La placa base
• Cargas

Información adicional y parámetros que se establecen según la configuración correspondiente en Connection:

• Transferencia de cortante (mediante Anclajes, Placas de cortante y Fricción) 
• Material
• Tipo de anclaje: Postinstalado (Adhesivo) / Embebido en obra
• Tipo de anclaje en el extremo: Arandela / Recto / Gancho / Perno con cabeza
• Coeficiente de fricción

5 Diseño

Esta sección le permitirá modificar Miembros, Apoyos, Cargas y Combinaciones, y añadir un conjunto de armadura.

Apoyo

En este ejemplo, la conexión está anclada a un muro continuo en todos sus lados. Para dichos submodelos, utilizamos apoyos rígidos con armadura continua. Esta configuración simula la continuidad del muro, permitiendo la transferencia de tracción a pesar de la configuración de solo compresión, sin necesidad de definiciones complejas de rigidez.

 Apliquemos los apoyos al modelo:

Dispositivos de transferencia

Los anclajes se importan desde IDEA StatiCa Connection. Dado que el diseño utiliza dos tipos diferentes de anclajes, separaremos la transferencia de carga para garantizar un comportamiento seguro y predecible. Este enfoque se alinea con la práctica estándar de ingeniería del Reino Unido para resolver la limitación de EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), que excluye los grupos de anclajes mixtos del alcance estándar. Al asignar cortante y tracción a grupos de anclajes específicos, creamos una vía de carga verificada que cumple con los requisitos de seguridad.

Anclajes SF1 – SF6: Active Active for shear transfer y desactive Active for axial forces transfer.

Anclajes de refuerzo SF7 – SF10: Haga lo contrario: desactive Active for shear transfer y active Active for axial forces transfer

Si estuviera diseñando una zapata desde cero en la aplicación Detail, ambas opciones estarían activadas por defecto. Al transferir cortante, debe determinar qué anclajes resistirán la fuerza y seleccionarlos en consecuencia. Esto se alinea con los requisitos EN, que especifican que el cortante solo debe asignarse a los anclajes efectivos para la comprobación de fallo del borde de hormigón.

Armaduras

Aumentemos la altura y el ancho del bloque de hormigón. Esto proporciona una vista más clara del modelo y nos permite observar el perfil de tensiones completo a lo largo de lasbarras de armadura.

Establezca el Recubrimiento de hormigón en 30 mm; este servirá como valor predeterminado para la armadura. Además, establezca el Tipo de anclaje predeterminado para barras longitudinales y estribos.

Antes de definir la armadura, desactive el botón Rebars. Esto garantiza que solo sea visible el grupo de barras específico que está seleccionando actualmente, manteniendo la vista limpia y ordenada.

A continuación, inserte un nuevo Group of bars 3D (o copie el existente) para crear la armadura horizontal longitudinal continua (armadura principal en ambas superficies).

Duplique la operación para añadir la armadura vertical continua en ambas superficies y ajuste la configuración como se muestra a continuación.

Según los cálculos estructurales, no se requiere armadura de cortante adicional fuera del perímetro de cortante. Por lo tanto, los siguientes pasos se centran únicamente en crear la armadura de cortante dentro del perímetro de cortante basándose en el diseño original.

Añada otro elemento seleccionando Rebar-Assembly > Group of bars 3D de nuevo, y modifique las Propiedades.

Duplique la operación GB3D3 y actualice las opciones a continuación para definir la armadura de cortante.

Continúe copiando la operación GB3D4 y cambiando los parámetros.

Ahora, copie la operación GB3D5 y modifique su configuración para cumplir con los requisitos del perímetro de cortante.

Reutilice la operación GB3D3 copiándola y ajustando los valores.

Copie la operación GB3D7 y cambie las opciones.

Cree otra copia de la operación GB3D5 y aplique los cambios a continuación.

Por último, copie la operación GB3D9 y actualice las opciones finales de armadura.

Ahora, definamos la armadura de cortante constructiva. Aunque no es requerida por el cálculo estructural —ya que el hormigón por sí solo supera la comprobación de capacidad a cortante en este caso específico— aún necesitamos cumplir con las reglas estándar de detallado. Además, IDEA StatiCa Detail requiere que el modelo refleje con precisión el esquema de armadura del mundo real.

• Nota: Desde una perspectiva computacional, definir esta armadura en la aplicación Detail es esencial. Como se indica en los Fundamentos teóricos del método CSFM, y también mencionado en el libro de Kaufmann sobre CSFM.

Cree otra copia de la operación GB3D11 y aplique los cambios a continuación.

Copie la operación GB3D12 y cambie las opciones.

Por último, copie la operación GB3D13 y actualice las opciones finales de armadura.

Cargas y combinaciones

Las combinaciones se importan desde IDEA StatiCa Connection. Todas las consecuencias de la importación se mencionan
en este artículo.

Añadamos el Peso propio:

Cree una combinación con Peso propio y añada el coeficiente para el peso propio = 1,35 según la norma 
EN 1991-1-1

6 Comprobación

Antes de ejecutar el análisis, recomendamos encarecidamente cambiar el Multiplicador de malla a 2 o 3 para acelerar el cálculo. Aunque este paso no es obligatorio, reduce significativamente el tiempo de cálculo y ayuda a detectar posibles problemas de divergencia de forma temprana. Si el análisis se ejecuta sin problemas, puede revertir el Multiplicador de malla a 1 para los resultados finales.

Resultados

Tensión principal equivalente

La tensión principal equivalente (EPS) en el hormigón se determina en función del comportamiento triaxial del bloque de hormigón. Las zonas que experimentan las cargas más elevadas se identifican y resaltan. Para proporcionar información sobre el efecto del confinamiento en comparación con la compresión uniaxial, la tensión equivalente se calcula utilizando el factor kappa. 

Deformación plástica

Para inspeccionarel comportamiento interno del bloque de hormigón, cambie a la vista de Deformación plástica (ε_pl). Utilice el botón + New para crear Secciones y ajuste su Definición de plano (posición y rotación) en la ventana de propiedades para cortar a través de las áreas críticas. Esto resalta dónde el hormigón experimenta deformación plástica. Puede guardar estas vistas en la Galería para su Informe final. Más información disponible en este artículo.

Tensión en armaduras

Los resultados muestran la relación σ_s / σ_{s; yield} (tensión respecto a la resistencia de fluencia), identificando las barras más solicitadas mediante una escala de colores. Los valores detallados de tensión, deformación y utilización para todos los grupos de barras se enumeran en la pestaña de Armadura.

Resultados detallados similares también están disponibles para los Anclajes.

Anclaje

Verifique la configuración de Anclaje y active la Fuerza total en anclajes (F_tot). Las fuerzas en los anclajes pueden variar ligeramente debido a las diferencias en los enfoques de cálculo para el bloque de hormigón. Sin embargo, las diferencias no son significativas. 

La pestaña Anclaje verifica la resistencia de adherencia entre la armadura y el hormigón. Garantiza que la longitud de anclaje proporcionada sea suficiente para transferir las fuerzas. La comprobación compara la tensión de adherencia real (τ_b) con la resistencia de adherencia última (f_bd) para prevenir el fallo por arrancamiento. Puede mostrar estos resultados por separado para Armadura y Anclajes.

Deformaciones

Cambie a la pestaña Auxiliary y active Deformation. Aunque los límites de deformación no están prescritos para ELU (Estado Límite Último), revisar la forma deformada es una comprobación de coherencia fundamental. Garantiza que el modelo sea estable y no experimente desplazamientos o rotaciones irreales (por ejemplo, debido a elementos desconectados). Esta inspección visual ayuda a identificar rápidamente cualquier posible problema de modelado.

7 Informe

Por último, vaya a Report -> Detailed -> Generate. IDEA StatiCa ofrece un informe totalmente personalizable para imprimir o guardar en formato editable.

Ha realizado una comprobación de diseño completa según EN 1993-1-8 (uniones de acero), EN 1992-4 (anclajes) y EN 1992-1-1 (estructuras de hormigón). La unión de acero y el anclaje fueron verificados en IDEA StatiCa Connection, mientras que la integridad del bloque de hormigón y la armadura fueron analizados en IDEA StatiCa Detail utilizando el método CSFM conforme a EN 1992-1-1.