Artículo:  Métodos de cálculo para paneles de vidrio

Artículo: Métodos de cálculo para paneles de vidrio

Métodos de cálculo para paneles de vidrio

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Mover el acristalamiento bajo carga (Estado Límite de Servicio)

GENERAL

Los métodos de cálculo para el diseño de elementos mecánicos han evolucionado significativamente en las últimas décadas. Fue en el siglo XIX cuando la Mecánica de Continuos (MC) comenzó a desarrollarse, y un siglo después, surgió la teorización del Método de Elementos Finitos (MEF). El Método de Elementos Finitos (MEF) es una técnica numérica utilizada para resolver problemas de ingeniería y física que involucran estructuras complejas. La teorización del Método de Elementos Finitos implica definir los fundamentos matemáticos en los que se basa este método. Esta teorización, junto con la mejora continua de los métodos de solución numérica y la mejora continua en la potencia de procesamiento (Ley de Moore), ha marcado un punto de inflexión en los métodos modernos de diseño mecánico.

Anteriormente, los cálculos estructurales siempre se realizaban a mano utilizando tablas (modelos gráficos) y fórmulas de vigas de resistencia de materiales. Con los medios modernos y el uso de software de análisis de elementos finitos dedicados, ahora es posible realizar cálculos en geometrías complejas y predecir el comportamiento mecánico de manera local y precisa. ¡Imagina cómo podría ser una estructura similar a la Torre Eiffel hoy con recursos modernos! Con modelos de cálculo más precisos, es posible, por ejemplo, refinar el comportamiento del vidrio en zonas de apoyo, zonas de contacto, zonas de perforación y determinar con precisión los niveles de tensión en el vidrio y los elementos de fijación. Cuando se dominan bien estas nuevas técnicas, son muy interesantes, ya que reducen el número de suposiciones y, en última instancia, limitan el sobredimensionamiento de las estructuras y los espesores del vidrio.

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En general, los métodos de cálculo para dimensionar paneles de vidrio se realizan utilizando software que emplea modelos matemáticos avanzados. Es posible predecir los movimientos de los paneles de vidrio en las fachadas y calcular sus tensiones mecánicas. Estos cálculos permiten la optimización de las estructuras y los paneles de vidrio para proyectos de alta calidad.

CÁLCULO DE UN VIDRIO EXTERIOR GRAPADO (VEG)

El método comúnmente utilizado para dimensionar y predecir la resistencia del vidrio soportado en uno o dos lados es emplear un modelo de flexión mecánica.

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Tabla 1: Forma de la viga de flexión a partir de fórmulas de resistencia de materiales

No obstante, verificar un vidrio exterior adosado requiere suposiciones muy específicas, especialmente para evaluar el estrés en el vidrio en los puntos de soporte. La suposición de un modelo de flexión de vigas es mucho menos adecuada para el vidrio soportado por puntos de fijación. En Francia, en la mayoría de los casos comunes, se utilizan tablas (modelos de cálculo) en conjunto con pruebas para dimensionar los Vidrios Exteriores Adosados (VEA). Además, para el vidrio con formas, dimensiones o posiciones de puntos de fijación inusuales, se recomienda el uso de software de análisis de elementos finitos.

Usando software de análisis de elementos finitos:
El método implica tomar un modelo dibujado por computadora, discretizar (dividir numéricamente) el panel en pequeños elementos, comúnmente conocido como operación de mallado, y aplicar las condiciones de soporte y carga deseadas. Posteriormente, el software resuelve las ecuaciones de equilibrio (ecuaciones diferenciales parciales) y almacena los resultados en forma de una tabla para cada pequeño elemento creado durante la operación de mallado. Esto permite registrar en una hoja de cálculo y obtener los desplazamientos, fuerzas y niveles de tensión para cada pequeño elemento del vidrio.

Todos estos métodos de cálculo nos permiten estudiar la viabilidad de proyectos que involucran barandillas de vidrio, revestimientos u otros accesorios de vidrio. Vea el ejemplo a continuación:

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