Una cabeza de armadura es un elemento de viga especial que sólo puede resistir deformación axial. Considere la siguiente estructura:
Las juntas en esta clase de estructuras están diseñadas de modo que no se desarrolle ningún momento en ellas. La única fuerza significativa que se desarrolla en cada miembro es la fuerza axial. La fuerza axial es constante en la longitud de cada miembro y genera una tensión axial que es uniforme en toda la sección transversal. Dichos miembros se modelan como elementos de cabeza de armadura. Normalmente, las cabezas de armadura se utilizan en aplicaciones arquitectónicas y estructurales, como puentes, tejados, torres de alta tensión, etc.
Un elemento de cabeza de armadura se define mediante dos nodos. Cada nodo tiene 3 grados de libertad, que son los desplazamientos en 3 direcciones ortogonales. El elemento de cabeza de armadura que se muestra a continuación está fijado en el nodo izquierdo y tiene una fuerza axial P aplicada en el nodo derecho. La dirección axial se encuentra a lo largo de la longitud de la viga o la cabeza de armadura, y no en ninguna dirección de la sección transversal.
La tensión axial (Sx) = P/A, y el desplazamiento axial del nodo derecho (Ux) =PL/AE
donde:
P = fuerza axial a lo largo de la longitud del elemento de cabeza de armadura
A = área de la sección transversal de la cabeza de armadura
L = longitud de la cabeza de armadura
E = módulo de elasticidad
La ecuación anterior puede escribirse como Ux=P/(AE/L)= P/K donde K=AE/L sugiere que un elemento de cabeza de armadura es análogo a un resorte axial de rigidez k=AE/L.
Propiedades de material
Siempre se requiere el módulo de elasticidad.
Sólo se requiere la densidad si se consideran las cargas gravitacionales.
Restricciones
Sólo puede aplicar restricciones traslacionales a juntas de cabezas de armadura. Hay 3 grados de libertad de traslación en cada nodo (junta). Las restricciones Fijo e Inamovible (Sin traslación) son similares para una junta de cabeza de armadura, ya que no se considera ninguna rotación. Puede aplicar traslaciones prescritas de cero o distintas de cero. Si las cabezas de armadura y vigas se encuentran en una junta, puede aplicar rotaciones pero sólo son aplicables en vigas.
Cargas
Puede aplicar fuerzas concentradas en juntas y puntos de referencia. También puede aplicar gravedad. El programa calcula las fuerzas gravitacionales basándose en las aceleraciones y las densidades especificadas. Observe que sólo se consideran las fuerzas axiales generadas en cada elemento. Observe que una cabeza de armadura ignora las fuerzas aplicadas normal a ella.
Mallado
El mallador utiliza un número de elementos predeterminado para el mallado de vigas y cabezas. Puede cambiar los parámetros del mallador (número de elementos o tamaño del elemento de mallado) para las vigas o cabezas seleccionadas si aplica el control de mallado.
Los miembros vigas y cabezas de armadura aparecen como cilindros sólidos (independientemente de la forma de su sección transversal real) o como geometría real de la viga. Para configurar esta opción de malla predetermina, haga clic en . En la pestaña Opciones predeterminadas, haga clic en Malla y seleccione o desactive Renderizar perfil de viga.
Un miembro estructural recto identificado como una cabeza de armadura se representa mediante un elemento de cabeza de armadura. La variación de la deformación axial es lineal y la tensión axial es constante en toda la sección transversal y a lo largo de la cabeza de armadura.
Resultados
Puede ver tensiones axiales y fuerzas, desplazamientos y trazados de deformación. Las fuerzas y tensiones en un miembro cabeza de armadura son constantes en toda la sección transversal y a lo largo de la cabeza de armadura. Los desplazamientos varían linealmente entre los extremos. Las fuerzas, esfuerzos y tensiones en direcciones que no sean axiales se configuran en un valor nulo. En un trazado de tensiones, cada elemento de cabeza de armadura aparece en un color. La fuerza en un miembro cabeza de armadura equivale a la tensión axial multiplicada por el área de sección transversal.