Las láminas son elementos planos bidimensionales de espesor constante y sin huecos, cuyo perímetro está definido por un polígono. Se introducen y analizan en CYPE 3D y pueden ser de concreto, acero laminado, acero conformado, aluminio o material genérico (especificando el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson).
Características generales de las láminas
En CYPE 3D es posible definir elementos de lámina. Las láminas son elementos planos bidimensionales de espesor constante y sin huecos, cuyo perímetro está definido por un polígono.
A efectos de cálculo, las láminas se introducen en la matriz de rigidez global de la estructura mediante un modelo de elementos finitos tridimensionales de lámina plana triangulares de seis nodos (cuadráticos). El tipo de elemento utilizado se basa en la superposición de dos elementos desacoplados localmente: Uno aporta la rigidez axil (esfuerzos de membrana) y otro la rigidez a flexión (esfuerzos de placa).
Para cada lámina, es posible definir:
- Espesor y módulo de balasto
E en la dirección Z local. - Material
concreto, acero laminado, acero conformado, aluminio y genérico (especificando el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson). - Posición
Con respecto del plano de introducción. - Discretización
Es posible controlar la densidad del mallado definiendo la dimensión máxima del tamaño del triángulo en las direcciones x e y locales. - Orientación de los ejes
- Vinculación interior
Vinculación interior de las aristas con otros elementos de la estructura. - Vinculación exterior
También es posible definir la vinculación exterior de las aristas, pero, en este caso, ésta se aplica a todas las láminas que comparten la arista. Las posibilidades de vinculación exterior son las mismas que las disponibles para los nudos de CYPE 3D. - Bandas de integración
Las bandas de integración en láminas definen líneas sobre las que, para un ancho de banda dado, se integran los esfuerzos correspondientes a la lámina para obtener esfuerzos de barra.
A continuación se muestran algunos ejemplos gráficos de estructuras creadas con láminas en CYPE 3D.
Interacción con otros elementos
Interacción con otros elementos hasta la versión 2016.f
Las láminas se conectan entre sí y con el resto de la estructura de forma explícita a través de sus aristas. Las interacciones posibles son:
- Lámina – Lámina
Dos láminas están conectadas si tienen una arista o varias aristas en común. En el siguiente ejemplo, las láminas están conectadas a través de la arista definida entre los nudos N2 y N3.
- Lámina – Extremo de barra
Una barra se puede conectar con una lámina a través de un nudo común.
- Lámina – Barra en arista
Una barra se conecta con una lámina si está completamente contenida en una de sus aristas.
Interacción con otros elementos a partir de la versión 2016.g
Además de las posibilidades de interacción de las láminas y otros elementos citadas en el apartado anterior, a partir de la versión 2016.g, son posibles las siguientes:
- Lámina – Barra en interior
Una barra se conecta con una lámina si pasa a través de ella. La barra puede estar total o parcialmente contenida.
- Lámina – Barra en interior
- Lámina – Extremo de barra en interior
Una barra se conecta con una lámina si uno de sus nudos extremos está contenido en la lámina.
- Lámina – Extremo de barra en interior
- Lámina – Lámina solapada
Una lámina se conecta con otra lámina si ambas están contenidas en el mismo plano y se solapan entre sí. En la región solapada, se aplican las propiedades y cargas de la lámina de menor área.
- Lámina – Lámina solapada
En ningún caso se permite que una lámina quede completamente cubierta por otras.
- Arista de lámina – Interior de lámina
Una lámina se conecta con otra lámina en las porciones de las aristas de una que estén contenidas dentro de la otra.
- Lámina – Nudo en interior
Un nudo se conecta a una lámina si está contenido en su interior. Las posibilidades de edición de la vinculación interior de dicho nudo son las mismas que en cualquier otro caso. Esta interacción posibilita la introducción de cargas puntuales en láminas.
- Lámina – Nudo en interior
Introducción de datos
Definición geométrica, material empleado, discretización y bandas de integración
En el menú «Láminas» se ubican las opciones para la introducción de datos de las láminas (Nueva, Mover, Borrar, Describir sección, Describir disposición, Discretización, Invertir el sentido del eje Z, Definir la dirección del eje X, Describir material, Bandas de integración, Vinculación interior, Vinculación exterior, Unir, Dividir, Buscar).
Cada una de estas opciones ofrece textos de ayuda que explican su funcionamiento.
Importación de ficheros de texto
El formato de importación del fichero de texto (menú Obra > Importar ficheros de texto) se ha ampliado para poder importar elementos de lámina. Cuando se activa esta opción se visualiza una ayuda que le dará información sobre el formato que deben tener los ficheros de texto para poder importar correctamente una estructura.
Importación desde ficheros DWG y DXF
Las entidades 3DFace, Polyfacemesh y Polygomesh se importan como elementos de lámina en las capas en las que están definidos.
Definición de cargas
Existen dos formas de introducir cargas sobre las láminas. Una es empleando las opciones disponibles en el menú «Cargas» y que son análogas a las disponibles para barras o nudos. La otra consiste en hacer que la lámina esté dentro del ámbito de un paño de cargas.
En el primer caso, las cargas que se pueden introducir son cargas superficiales aplicadas sobre toda la superficie de la lámina, su dirección de aplicación puede ser la del eje z global o la del eje z local de la lámina.
En el segundo caso, se deben tener en cuenta dos restricciones:
- Si un paño de cargas contiene una lámina, el paño de cargas debe estar completamente cubierto por láminas.
- Si una lámina está en contacto con alguna de las cargas superficiales del paño, la carga debe cubrir completamente la lámina. En estas condiciones, las cargas generadas son nuevamente cargas superficiales sobre toda la lámina pero cuya dirección y sentido dependen de las definidas para el paño y las cargas superficiales.
Consulta de esfuerzos
La consulta de los esfuerzos sobre lámina se puede realizar de dos formas:
- Consulta de esfuerzos en bandas de integración
- Visualización de isovalores
Consulta de esfuerzos en bandas de integración
La consulta de esfuerzos en bandas de integración se realiza como si se tratara de una barra más a través de las opciones ya disponibles en versiones anteriores en el menú cálculo.
Recuerde que las bandas de integración en láminas definen líneas sobre las que, para un ancho de banda dado, se integran los esfuerzos correspondientes a la lámina para obtener esfuerzos de barra. La definición de las bandas de integración está disponible en el menú «Láminas».
Visualización de isovalores
Se ha implementado la opción «Deformada e isovalores de la ventana activa» que permite consultar la deformada e isovalores de los elementos visibles en la ventana que esté activa en ese momento. En esta opción es posible visualizar:
- La deformada de la combinación seleccionada actual incluyendo todos los elementos de la estructura y ver su animación.
- Los desplazamientos de los elementos de lámina mediante isovalores. Los valores que es posible consultar son:
- Desplazamiento total,
- Desplazamiento en eje X global, Y global o Z global
- Giro alrededor del eje X global, Y global o Z global
- Los esfuerzos de los elementos de lámina en ejes locales de la lámina mediante isovalores.
- Las tensiones de los elementos de lámina en ejes locales de la lámina mediante isovalores. Las tensiones que es posible visualizar son:
- Normal X
- Normal Y
- Tangencial XY
- Tangencial XZ
- Tangencial YZ
- Tensión normal máxima
- Tensión normal mínima
- Tensión tangencial máxima
Estas tensiones, a su vez, se pueden filtrar por:- Cara superior
- Cara inferior
- Máxima de ambas caras
- Mínima de ambas caras
- Máxima absoluta de ambas caras
Mediante la visualización de isovalores es posible mantener simultáneamente abiertas varias ventanas con distinta información en cada una de ellas.
La configuración de las diferentes ventanas de isovalores está asociada a cada una de las vistas de la estructura de CYPE 3D y se mantiene aunque se cierre la ventana de isovalores mientras no se cierre el programa.
Listados
Los listados que el programa permite obtener en lo que a láminas se refiere son:
- Materiales utilizados
- Descripción de láminas
- Medición de láminas por material
- Medición de superficies de láminas por material
- Cargas sobre láminas
- Esfuerzos en bandas de integración por hipótesis
- Esfuerzos en bandas de integración por combinaciones
- Esfuerzos en bandas de integración por envolventes
Permisos en la licencia de usuario
Para poder utilizar láminas en CYPE 3D es necesario que la licencia de uso disponga de permisos para el programa CYPE 3D.
Versiones de CYPE 3D
CYPE 3D (sin módulos)
La versión básica de CYPE 3D (sin módulos) calcula estructuras tridimensionales de nudos y barras con perfiles de acero, hormigón y materiales genéricos, y de láminas planas. Permite tirantes que trabajan sólo a tracción y obtiene el dimensionamiento y comprobación de las barras de perfiles de acero. Es posible aumentar las prestaciones de esta versión básica de CYPE 3D añadiendo a la licencia de usuario cualquiera de los módulos de CYPE 3D.
CYPE 2D
Versión de CYPE 3D limitada al cálculo en dos dimensiones. Dispone opcionalmente de los mismos módulos que CYPE 3D.
CYPE 3D versión estudiantes
Versión de CYPE 3D limitada a 50 nudos y 50 barras. No es posible incluir ningún módulo y el dimensionamiento y optimización de perfiles está limitado a obras de no más de 10 nudos y 10 barras.
Otras prestaciones
Para poder tener acceso a otras prestaciones que ofrece el programa, existen varios módulos de los que puede obtener información en la página “Módulos de CYPE 3D“.