Escalera de chapa plegada: bonita, pero a ver quién calcula

Saludos a todos. Resulta que estoy realizando el proyecto de la rehabilitación de un antiguo edificio, donde por normativa debo retirar la escalera existente e introducir una nueva. La idea propuesta es colocar una escalera de chapa plegada, pegada a una pared, que se ancle a los forjados y, si fuera necesario, al muro (siendo el muro de carga de un edificio de unos 100 años, no querría poner anclajes sobre un muro que funciona básicamente por gravedad).
Se trata de una escalera con dos tramos curvos, de cuatro escalones cada uno y un tramo recto de otros 4 escalones.

Al cliente le gustó la idea, pero ahora que llega el momento de calcular y la verdad es que nunca he calculado una de estas escaleras y no lo he visto en ningun manual/libro.

¿Alguien sabe de algun manual o libro donde se determine el método de calculo? ¿Algún programa informático? ¿Cype o metal 3d quizas?
 
En la suite de programas de CYPE, el adecuado es CYPE 3D haciendo el modelo con láminas, que es la nueva prestación de la reciente 2015.d
 
Gracias por las dos respuestas! Echaré un vistazo al libro, sobretodo para entender la base del cálculo.
Mil gracias!
 
Hola de nuevo, retomo este tema porque he hecho el cálculo con el CYPE 2015, con la herramienta de láminas. He utilizado un espesor de 10 mm de chapa, y parece que el programa no me da errores en la comprobación y todo va bien. Pero no se muy bien como se puede "ver" la comprobación sobre la chapa. Es decir, cuando se trata de barra el programa genera todos los cálculos, y puedes ver las comprobaciones. En el caso de la chapa, lo único que puedo ver es la deformada e isovalores, pero no llego a entender si los cálculos cumplen o no.

Como prueba, he intentado poner un espesor de chapa de 1 mm, y me lo calcula y no me genera errores en la ventana de incidencias, la que sale nada mas calcular. Eso si, cuando pongo los isovalores sale la escalera totalmente deformada :LOL:

En resumen, ¿como podría, una vez el programa calcula, comprobar los cálculos sobre las láminas? ¿Cómo sé si cumple estructuralmente?
Y ya que estamos, ¿calcula el programa las uniones soldadas entre chapas?
 

cerciora

Diamante
Has entrado en una etapa inicial del cálculo de láminas con CYPE 3D, (algo muy esperado por muchos usuarios donde me incluyo) por lo que por el momento solo obtendrás los valores de solicitaciones, tensiones y deformaciones. El resto y para el dimensionamiento lo tendrás que hacer a mano. Pero, vaya que lo tienes servido!, prácticamente no hay geometría que se le resista.
Para tu escalera, el entorno de espesores a los que arribarás será entre los extremos que has calculado, ni más ni menos. Lo de uniones soldadas entre chapas todavía debe estar cocinándose, pero algún día será.
 
Gracias por las respuestas! Bueno la verdad es que el simple hecho de que genere las tensiones y deformaciones ya es casi suficiente, porque lo mas difícil debe ser calcular las tensiones que se generan en una geometría compleja como la que tenía entre manos (ni siquiera era una escalera de tramo recto). La verdad es que si tuviera que calcularlo por mi cuenta no sabría ni empezar.

Para la comprobación estructural, entiendo que solo debo comparar las tensiones que ofrece el programa con la resistencia de cálculo del material. Sobre las soldaduras, mi intención es comprobarlo mediante el método simplificado, con la expresión
Fw, Ed < Fw Rd

Donde Fw, Ed es la tensión trasmitida dividido de la longitud del cordón, y FwRd la resistencia por unidad de longitud.

Ya os contaré las conclusiones.
 
Sí, genial, y si compartieses el fichero te podríamos dar una opinión sobre los datos y los resultados obtenidos.
 
No se exactamente como se comparte el fichero, soy un patán en este foro :LOL:, si me lo explicais un poco lo cuelgo sin problemas.
He hecho las comprobaciones, tenía algunas dudas de qué hipótesis utilizar para la comprobación, y también qué tipo de tensión, puesto que ofrece las tensiones normales, tangenciales, las máximas en la cara superior, en la inferior, en ambas, máxima absoluta en ambas caras, tensión Von Mises... en general todos me cumplían, y la mas desfavorable, la tensión máxima de ambas caras, era 209 MPa para un espesor de chapa de 8 mm, siendo la tensión máxima del acero 275, con su coeficiente de seguridad, 220 MPa.
Las vigas sobre las que apoya son de un perfil sorprendentemente bajo, pensaba que iba a ser peor, cierto es que su luz es de solo 3 metros, pero me esperaba momentos torsores más peligrosos.
 

GOBA

Titanio
Perdón @Al_bueno por la intromisión :), pero aprovechando tu hilo estaba trasteando con las láminas, y me han surgido algunas dudas generales que quería consultar. Había pensado crear otro hilo pero creo que aquí estará bien…

En la información detallada de láminas se explican las características de los elementos ¿Qué quiere decir esto?

"Para el estado de flexión... Para evitar los problemas de bloqueo de la solución para pequeños espesores, se usa un campo de deformaciones por cortante transversal impuesto. Dicho campo se establece evaluando las deformaciones de corte en seis puntos del elemento, y realizando una interpolación lineal para obtener la matriz de cortante sustitutiva. Por tanto, el elemento desarrollado puede usarse para láminas gruesas o delgadas.
El ensamblaje de elementos se hace en el espacio, por lo que cada nodo se introduce en el análisis global con seis grados de libertad. El tratamiento de los nodos coplanares, que introducen una singularidad en la matriz de rigidez (giro sobre la normal de la lámina), se hace mediante la introducción de una rigidez rotacional ficticia en el ensamblaje."

Hago la pregunta porque no lo he entendido aunque no sé si será fácil una explicación para principiantes en estos temas ;)
 
Pongo el enlace a los cálculos;
http://share2.cype.com/files/Escalera_chapa_2_20140909_200350.html
Para que se entienda un poco, he modelizado la escalera y las vigas sobre las que apoya, que serán metálicas y apoyarán con una conexión articulada con los muros del edificio. Me he fijado que las leyes de momentos crean una sierra en el apoyo de la escalera sobre las vigas bastante raro, creo que es por una mala modelización mía. ¿Alguien sabe por qué?

@GOBA, yo creo que no puedo aportar mucho a tu consulta, a ver si alguien lo sabe y vamos aprendiendo todos.
 
Viendo las tensiones de Von Mises en la combinación pésima:



Tienes algunas zonas críticas, que tendrías que analizar y cuidar especialmente, pues no sé cómo has pensado construirla.
Por otro lado, veo prudente que la conexión de la tabica de arranque y llegada con el perfil la consideres articulada en lugar de empotrada. Tampoco sería mala cosa que el perfil sea un tubo cerrado:



Aunque no hay grandes diferencias, pero así ves ambas posibilidades.
En cuanto a la forma de las leyes, es algo implícito a la discretización de los triángulos que has generado por el tamaño del elemento, para que se suavizaran las leyes y no haga esos picos tendrías que definir elementos más pequeños.
 

Luiggy

Diamante
En la información detallada de láminas se explican las características de los elementos ¿Qué quiere decir esto?
[...]
Hago la pregunta porque no lo he entendido aunque no sé si será fácil una explicación para principiantes en estos temas
La primera parte se refiere a cómo se considera la distribución de tensiones tangenciales a lo largo del espesor de la lámina. El mecanismo utilizado permite considerar el comportamiento a flexión de placas gruesas. No recuerdo hasta qué punto también es aplicable a láminas delgadas, en los que el efecto membrana no es despreciable.
La segunda parte se refiere a que la matriz de rigidez de cada nodo (6x6) no tiene ningún término en la fila ni en la columna correspondiente al giro del nodo respecto a un eje normal a la lámina, quedando por tanto indeterminado (algo parecido a cuando en un nudo sólo llegan barras articuladas: el giro del nudo es indeterminado). Para evitar problemas matemáticos (ceros en la diagonal de la matriz de rigidez) hay varias técnicas entre las que está colocar un valor ficticio.

Respecto a la escalera, me parece que la discretización es escasa: no hay nodos en el interior de las huellas ni en las contrahuellas. Estimo que al menos debería haber tres 'filas' de triángulos en cada plano.
 

GOBA

Titanio
Gracias @Luiggy :)
La primera parte se refiere a cómo se considera la distribución de tensiones tangenciales a lo largo del espesor de la lámina. El mecanismo utilizado permite considerar el comportamiento a flexión de placas gruesas. No recuerdo hasta qué punto también es aplicable a láminas delgadas, en los que el efecto membrana no es despreciable.
Justo lo preguntaba por eso, para saber detectar, si los hubiera, los casos en los que no se puedan utilizar las láminas.
 
Para definir elementos menores se dispone actualmente de dos herramientas, la opción de "Dividir" las láminas y en "Discretización" la de definir el tamaño máximo de los elementos según los ejes locales.
Creo que se está preparando una generación automática del mallado más eficiente que la actual, que aunque ahora se puede manipular, mejor será que te proponga algo más ajustado a la geometría de las láminas.
 
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