Limitaciones de software
En todos los programas generales de diseño del método de los elementos finitos, incluido RFEM, cada barra está representada por un elemento de línea único ubicado en el centroide de la sección. Esto se conoce como vista de renderizado de estructura alámbrica. La barra incluye información interna, como las propiedades del material, así como las propiedades geométricas, incluida la anchura y la altura, que se utilizarán tanto en el análisis como en los cálculos de diseño. Sin embargo, cuando se modelan las barras que se intersecan, el programa no tiene información inmediata, como la orientación de las barras que se intersecan entre sí o, en el caso de las barras que se apoyan entre sí, se desconoce el área de apoyo. El programa solo es consciente de estos elementos de línea conectados en un solo punto nodal.
Cuando las barras pequeñas se conectan a barras de vigas más grandes presionando hacia abajo en la cara superior o cuando las barras están apoyadas en cualquier extremo o a lo largo de un tipo de apoyo, la tensión de la barra perpendicular a la fibra debe incluirse en las comprobaciones de diseño. The NDS Sec. 3.10.2 [1] and CSA O86 Clauses 6.5.7 and 7.5.9 [2] design checks for bearing perpendicular to the grain both require the net bearing area to be known. Because of this requirement, design software may forgo important factors such as the bearing area factor, Cb, [1] or the length-of-bearing factor, KB, [2], or the design check is ignored altogether.
With the new RFEM 6 feature "design supports", it is now possible to define such information and carry out the full design checks for compression stress perpendicular to the grain.
El flujo de trabajo en NDS 2018
When creating a new design support definition, the Type should be set to "timber". Esto activará los datos de entrada relevantes según la norma NDS. La casilla de verificación Apoyo directo indica que este tipo de definición se utilizará para la comprobación de la compresión perpendicular a la fibra. La Longitud de apoyo la define el usuario y debe especificar la longitud total del área de apoyo. The Support Width is automatically set as the width of the relevant member, but can be overwritten. Support from Edge indicates whether the bearing support is located at the upper +z axis of the member, the lower -z axis, or both. The Inner Support checkbox indicates whether the Cb factor should be applied to the member’s compression design value perpendicular to the grain, Fc⟂, based on Sec. 3.10.4 [1]. Si esta opción está marcada, un apoyo en el extremo no considerará Cb. El Valor de cálculo de compresión de la barra establecido en la norma NDS varía según el límite de deformación seleccionado.
Una vez que se completa la información de entrada del apoyo de cálculo, éste se puede aplicar a los nudos y barras relevantes en la estructura. Multiple design supports may be needed, as different bearing scenarios may occur at different locations. RFEM permite al usuario establecer un nombre definido por el usuario para múltiples definiciones del apoyo de cálculo en la parte superior del cuadro de diálogo para aplicaciones más rápidas y convenientes.
The section proof will be carried out in the Timber Design add-on considering Sec. 3.10.2 [1]. With a glued-laminated member, for example, the adjusted compression design value perpendicular to the grain, Fc⟂’, is defined in Table 5.3.1 [1] with the following equation.
| Fc⟂ | Valor de cálculo de compresión de referencia perpendicular a la fibra |
| CM | Factor de humedad en servicio |
| Ct | Coeficiente de temperatura |
| Cb | Coeficiente del área de aplastamiento |
| KF | Factor de conversión de formato (solo LRFD) |
| φ | Factor de resistencia (solo LRFD) |
The Cb factor is further defined in Sec. 3.10.4 [1]. However, Cb is only applicable if the Support Length defined under the Design Support definition is less than 6 inches and farther than 3 inches to the end of a member. Additionally, Cb is only applicable for inner supports, which also must be indicated under the definition type as indicated above. Si se cumplen estos criterios, el complemento Cálculo de madera calculará y aplicará automáticamente Cb según la siguiente ecuación.
La relación de comprobación de cálculo de prueba de sección se determina mediante la relación entre la fuerza de compresión de demanda perpendicular a la fibra y el valor de cálculo de compresión ajustado perpendicular a la fibra. Todas las variables, fórmulas y referencias de la norma NDS se indican directamente en los detalles de verificación de diseño del complemento Cálculo de madera, lo que proporciona resultados claros y trazables.
El flujo de trabajo en CSA O86:19
When designing according to CSA O86:19, the same workflow above for the NDS can be followed for the design support definition type. There are a few key differences with the CSA standard, however. A new option, Check Critical Bearing, will determine if the compression load is applied within a distance from the center of the support equal to the depth, d, of the member indicated in Fig. 6.2 [2]. If so, the factored compressive resistance perpendicular to the grain is reduced by a factor of 2/3 as shown in Clause 6.5.6.3.1 [2] for sawn lumber and Clause 7.5.9.3.1 [2] for glued-laminated timber. También se debe usar el área de apoyo promedio.
El Límite de tensiones de flexión elevadas para el factor Kb también se establece en el tipo de definición de apoyo de cálculo. The length of the bearing factor, Kb, can be applied to the compressive resistance if the bearing area does not occur in positions of high bending stresses indicated in Clause 6.5.6.5(b) [2]. El usuario puede establecer la relación entre el momento de demanda y la capacidad de momento para que se considere un área de alta flexión.
With a glued-laminated member, for example, the factored compressive resistance perpendicular to the grain, Qr, is defined in Clause 7.5.9.2 [2] with the following equation.
| Φ | = 0,8 |
| Fcp | = fcp (KD KScp KT ), donde fcp es la resistencia especificada a compresión perpendicular a la fibra, |
| Ab | Área de aplastamiento |
| KB | Factor de longitud de aplastamiento |
| KZcp | Factor de tamaño para aplastamiento |
La relación de comprobación de diseño de la prueba de la sección se determina mediante la relación de la fuerza de apoyo factorizada de demanda y la resistencia a la compresión factorizada perpendicular a la fibra. Todas las variables, fórmulas y referencias de la norma CSA O86 se indican directamente en los detalles de verificación de diseño del complemento de Cálculo de madera.
Resumen
Bearing stresses perpendicular to the grain are an integral part of member design according to both NDS 2018 and CSA O86:19. The bearing area is typically an unknown variable for this design check when using general analysis and design software, as all members are represented by an internal line element connected at nodal points only. However, the new "design support" feature in RFEM 6 now allows users to specify the length and width of the bearing area, paving the way for compression design checks perpendicular to the grain that previously were not possible.
