En la pestaña Barras | Base del cuadro de diálogo 'Configuración del estado límite último' o 'Configuración de resistencia' se realizan los ajustes básicos para el cálculo de barras y conjuntos de barras.
Los 'Parámetros de cálculo' se dividen en varias categorías que difieren según la norma de diseño.
General
La casilla de verificación 'Realizar análisis de estabilidad' controla si, además de las comprobaciones de la sección, se realizan análisis de estabilidad como pandeo por flexión o pandeo lateral. Se recomienda desactivar la casilla de verificación si no se desea realizar un análisis de estabilidad o si los efectos de estabilidad ya se han considerado en la determinación de los esfuerzos internos (por ejemplo, mediante un análisis de segundo orden con imperfecciones y/o reducción de rigidez).
Si el análisis de estabilidad está activado, se deben definir Longitudes eficaces o Condiciones de contorno y asignarlas a las barras o conjuntos de barras correspondientes. De lo contrario, no es posible realizar el análisis de estabilidad. Tras el cálculo se muestra un mensaje correspondiente en la tabla de resultados Errores y advertencias. Las barras de cable y las barras traccionadas quedan excluidas, ya que solo pueden absorber fuerzas de tracción y no requieren análisis de estabilidad.
La casilla de verificación 'Realizar cálculo plástico avanzado' permite calcular las barras o conjuntos de barras según el denominado "método de esfuerzos internos parciales" (TSV). Los parámetros se pueden definir en la pestaña Barras | Plasticidad, disponible tras marcar la opción.
Límites de aprovechamiento para ignorar esfuerzos internos y tensiones
Las normas de diseño, concebidas generalmente para cálculos manuales, contienen fórmulas de verificación o condiciones de interacción que a menudo solo están diseñadas para determinadas combinaciones de esfuerzos internos. Sin embargo, en el análisis estructural del modelo 3D se obtienen en general valores muy pequeños de esfuerzos internos. Aunque desde el punto de vista de la ingeniería no son relevantes para la capacidad portante, al observar estrictamente la norma de diseño impiden determinadas verificaciones o fuerzan el uso de fórmulas de interacción menos favorables. Por ello, los límites de aprovechamiento ofrecen una forma sencilla y transparente de despreciar determinados esfuerzos internos en la verificación y evitar los problemas mencionados.
El valor límite η describe la relación entre el esfuerzo interno actuante y la resistencia plástica de la sección, que se determina de forma simplificada mediante las propiedades de la sección. No se trata de capacidades de cálculo reguladas normativamente: por lo tanto, no se consideran las disposiciones específicas de las normas (por ejemplo, la clasificación de secciones), lo que no corresponde al propósito de los ajustes de valores límite. Por ello, los valores límite elevados solo deben utilizarse con fines de prueba.
Si un esfuerzo interno se encuentra por debajo de la condición de los valores límite, el cálculo se realiza sin advertencia de que el esfuerzo interno se desprecia. Sin embargo, en los Detalles de verificación se puede comprobar, mediante la nota 'Despreciable' en los esfuerzos internos de diseño, qué esfuerzos internos fueron despreciados debido a los valores límite y no considerados en la verificación. Si en un punto todos los esfuerzos internos son despreciables, solo se indica la comprobación de los esfuerzos internos despreciables como verificación.
Si el Add-On Alabeo por torsión (7 grados de libertad) está activado, para algunas normas de diseño también está disponible un valor límite para el bimomento y las tensiones tangenciales debidas a la torsión secundaria.
Análisis de estructuras de pared delgada (para EN)
La determinación de la sección eficaz requiere un procedimiento iterativo. En el campo de entrada 'Número máximo de iteraciones' se puede definir el número máximo posible de pasadas de cálculo. Tan pronto como se alcanza la 'Diferencia máxima entre iteraciones' entre los resultados de dos iteraciones, finaliza el cálculo.
En secciones no doblemente simétricas, sometidas a compresión y con riesgo de pandeo local, la posición del centro de gravedad de la sección eficaz se desplaza en comparación con la sección bruta. La fuerza exterior de compresión aplicada de forma centrada en la sección bruta actúa ahora excéntricamente en la sección eficaz, de modo que surge un momento flector adicional. Este momento flector se considera en el cálculo por defecto. Si no es deseado, marque la casilla de verificación 'Despreciar momentos flectores por desplazamiento del centro de gravedad'.
Con la casilla de verificación 'Considerar anchos eficaces según EN 1993-1-5 [5], anexo E' se puede controlar si se debe utilizar el método alternativo del anexo E para la determinación de la sección eficaz para tensiones por debajo del límite elástico.
Opciones (para EN, CSA, GB, SIA, etc.)
Según la norma de diseño, hay disponibles más opciones en la configuración del estado límite último. Se presentan para normas seleccionadas.
EN 1993
Las secciones de las clases 1 y 2 pueden calcularse plásticamente. Marque la casilla de verificación 'Cálculo elástico (también para secciones de clase 1 y 2)' si estas secciones deben verificarse sin utilizar las reservas plásticas. En este caso, con la casilla de verificación 'Usar la verificación según [1] ecuación 6.1 para el cálculo elástico' se puede controlar si debe realizarse la verificación general según la teoría de elasticidad. Esta puede resultar conservadora, ya que no se consideran redistribuciones de tensiones parcialmente plásticas que normalmente se permiten en el cálculo elástico.
Para el cálculo plástico existe, con la casilla de verificación 'Usar interacción lineal según 6.2.1(7) en la comprobación de la sección para M+N', la posibilidad de sumar linealmente los grados de aprovechamiento de los esfuerzos internos. Este enfoque es conservador y no es admisible para secciones de clase 4.
CSA S16
Las secciones de las clases 1 y 2 pueden calcularse plásticamente. Marque la casilla de verificación 'Cálculo elástico también para clase de sección 1 o 2' si estas secciones deben verificarse sin utilizar las reservas plásticas.
Con las demás opciones se pueden controlar los 'Parámetros de resistencia a compresión según 13.3.1' y el 'Coeficiente del efecto de la flexión uniforme (ω1) según 13.8.6'.
GB 50017
La descripción está en elaboración.
SIA 263
El cálculo del esfuerzo cortante se realiza normalmente con el área a cortante efectiva Av. En perfiles I y U doblemente simétricos de la clase de sección 3, se puede aplicar alternativamente el área del alma Aw. Para ello, marque la casilla de verificación 'Considerar área a cortante según 5.2.4'.
La opción 'Considerar verificación de pandeo por cortante' está activada por defecto. Con ella se realiza la verificación de pandeo por cortante según los puntos 4.5.4, 5.3.4 o el anexo F.1. Si se desactiva la casilla de verificación, no se investiga el pandeo por cortante.
Las secciones de la clase 3 pueden verificarse bajo flexión en ambos ejes con esfuerzo axil según el punto 5.2.6. Si marca la casilla de verificación 'Usar cálculo alternativo de los exponentes de flexión α y β según 5.1.6.4', las verificaciones para estas secciones se realizan según el punto 5.1.6.4.
Pandeo local (para AISC)
En la tabla B4.1b de [2] se indican las relaciones de ancho a espesor para elementos comprimidos (partes de la sección) de barras sometidas a flexión. Si calcula secciones que no están reguladas en esta tabla, marque la casilla de verificación. Podrá entonces definir los valores límite λr tanto para elementos no rigidizados como rigidizados.
Barras comprimidas de sección en ángulo (para AISC)
La resistencia a compresión de secciones en ángulo simples debe determinarse para pandeo por flexión según la sección E3 o E7 y para pandeo lateral según la sección E4. La casilla de verificación 'Usar esbeltez efectiva según E5' ofrece la posibilidad de utilizar el método de verificación simplificado según la sección E5, en el que los ángulos se tratan como barra cargada axialmente mediante el ajuste de la esbeltez. Puede aplicarse cuando la fuerza de compresión longitudinal se introduce en un lado. El otro lado debe estar fijado al componente contiguo mediante soldadura o mediante una unión atornillada con al menos dos tornillos. El cálculo de la esbeltez efectiva puede realizarse bien para una 'Celosía plana según E5(a)' o bien para una 'Estructura espacial según E5(b)'.
El método descrito en la sección E5 permite el uso de longitudes de lado desiguales, conectadas a través del lado más corto, siempre que la esbeltez equivalente se incremente en un importe que tenga en cuenta la relación entre la longitud del lado mayor y la del menor. Indique si la 'Conexión se realiza' a través del lado mayor o del menor.
Cálculo de perfiles conformados en frío (para EN, AISC, CSA)
Para algunas normas de diseño son posibles las verificaciones de perfiles conformados en frío. Se presentan para normas seleccionadas.
EN 1993
La casilla de verificación 'Realizar cálculo de perfiles conformados en frío' está activada por defecto. Con ella, las barras con dichas secciones se verifican según EN 1993-1-3 [4]. Si se retira la marca, el cálculo de los perfiles conformados en frío se realiza según EN 1993-1-1.
El 'Factor de perfilado k según 3.2.2(3)' influye en el cálculo del límite elástico aumentado fya. Se puede seleccionar el método de fabricación del perfil. La lista ofrece dos posibilidades:
- Perfilado por laminación (k = 7)
- Otros métodos de perfilado (k = 5)
Si marca la casilla de verificación 'Usar cálculo elástico según 6.1.6', las comprobaciones de tensiones se realizan como está regulado para la solicitación con torsión en la sección 6.1.6 de [4]. Con ello se utilizan para todas las combinaciones de esfuerzos internos las fórmulas elásticas de tensiones (6.11a), (6.11b) o (6.11c). Los métodos de verificación plásticos más económicos, que pueden aplicarse para determinadas constelaciones de esfuerzos internos, quedan excluidos en este caso.
Con la casilla de verificación 'Considerar el alma como rigidizada según Tab. 6.1' activada, no se determina la capacidad resistente del alma bajo introducción local de carga. No puede aparecer pandeo local.
La casilla de verificación 'Determinar la capacidad resistente del alma bajo introducción local de carga según 6.1.7' controla si se realizan las verificaciones frente a aplastamiento local, abolladura localizada del alma o pandeo local del alma. El requisito previo es que esté definido el apoyo de cálculo correspondiente.
La verificación de pandeo lateral para componentes sometidos a flexión no es aplicable según la sección 6.2.4(2) de [4] cuando la sección presenta una diferencia angular pronunciada entre los ejes principales de la sección eficaz y los de la sección bruta. Con el campo de entrada de la 'Inclinación límite de los ejes principales según 6.2.4(2)' se puede definir el ángulo αlim hasta el cual se sigue realizando la verificación.
AISC 360
Defina si el 'Cálculo de secciones huecas conformadas en frío' debe realizarse según la norma AISC 360 o AISI 100.
Para 'Barras fuera de los límites de aplicación' de la tabla B4.1-1 de AISI se puede definir, mediante la casilla de verificación, si se aplicará el coeficiente de seguridad Ω o el coeficiente de arrastre Φ según AISI S100, sección A1.2(c). Esta especificación también es válida para secciones generales cuyos límites de aplicación no están regulados en la norma.
Con las casillas de verificación de la categoría 'Barras a flexión' se pueden definir especificaciones detalladas para los análisis de estabilidad. Así, es posible utilizar la capacidad de reserva inelástica según las secciones F2.4.2, F3.2.3 y F4.3 de AISI. Para perfiles I doblemente simétricos, la tensión crítica de pandeo elástico Fcre puede determinarse alternativamente según la ec. (F2.1.1-6). Si se analizan secciones Z puntosimétricas, también es posible la determinación de Fcre según la ec. (F2.1.3-2).
La resistencia Pn frente a la 'abolladura localizada del alma' se determina según la ec. (G5-1). Alternativamente, el valor puede determinarse según la ec. (G5-2). Para ello, marque la casilla de verificación correspondiente.
CSA S16
Defina si el 'Cálculo de secciones huecas conformadas en frío' debe realizarse según la norma CSA S16 o CSA S136.
Para 'Barras fuera de los límites de aplicación' según la tabla B4.1-1 de [3] se puede definir, mediante la casilla de verificación, si se aplicará el coeficiente de seguridad Ω o el coeficiente de arrastre Φ según la sección A1.2(c) de [3]. Esta especificación también es válida para secciones generales cuyos límites de aplicación no están regulados en la norma.
Con las casillas de verificación de la categoría 'Barras a flexión' se pueden definir especificaciones detalladas para los análisis de estabilidad. Así, es posible utilizar la capacidad de reserva inelástica según las secciones F2.4.2, F3.2.3 y F4.3 de [3]. Para perfiles I doblemente simétricos, la tensión crítica de pandeo elástico Fcre puede determinarse alternativamente según la ec. (F2.1.1-6). Si se analizan secciones Z puntosimétricas, también es posible la determinación de Fcre según la ec. (F2.1.3-2).
La resistencia Pn frente a la 'abolladura localizada del alma' se determina según la ec. (G5-1). Alternativamente, el valor puede determinarse según la ec. (G5-2). Para ello, marque la casilla de verificación correspondiente.
Verificación de pandeo por cortante (para EN)
La casilla de verificación 'Realizar verificación de pandeo por cortante' está activada por defecto. Con ella se comprueba si la esbeltez λ del alma requiere una verificación de pandeo por cortante según EN 1993-1-5 [5], puntos 5.1, 5.2, 5.3 y 5.5. Si se cumple el valor límite λlim, la verificación se considera satisfecha. Sin embargo, si la esbeltez supera el valor límite, se deben prever según el punto 5.1.(2) Rigidizadores transversales en los apoyos, para poder realizar la verificación de pandeo por cortante.
Cálculo de soldaduras de ángulo longitudinales (para EN, AISC, CSA)
Para algunas normas de diseño es posible la verificación de soldaduras de ángulo longitudinales. Las opciones se presentan para normas seleccionadas.
EN 1993
Si desea verificar la capacidad portante de las soldaduras longitudinales de secciones soldadas, marque la casilla de verificación 'Realizar cálculo'. El factor βw está definido como propiedad del material para la mayoría de los aceros de la biblioteca según EN 1993-1-8, tabla 4.1. Si las partes de la sección estuvieran compuestas por distintos grados de acero, también puede especificar de forma personalizada el coeficiente de correlación βw para el cálculo de las soldaduras de ángulo.
AISC 360
En componentes con secciones soldadas pueden verificarse las soldaduras de ángulo longitudinales entre alma y ala según la sección J2.4 de [2]. La resistencia de cálculo de las soldaduras puede determinarse mediante dos métodos.
- Resistencia mínima a tracción del metal base: solo se comprueba el metal base de la chapa.
- Resistencia mínima a tracción definida por el usuario del material de aportación: se comprueba tanto el metal base de la chapa como el material de aportación de la soldadura.
CSA S16
En componentes con secciones soldadas pueden verificarse las soldaduras de ángulo longitudinales entre alma y ala según la sección 13.13.2.2 de [3]. La resistencia de cálculo de las soldaduras puede determinarse mediante dos métodos.
- Clasificación de electrodo compatible Xu = Fu: al utilizar un electrodo compatible según CSA W59-18, tabla 11.1 o tabla 12.1, se supone que la resistencia a tracción del electrodo Xu es mayor que la resistencia a tracción del metal base Fu. Como simplificación, se aplica por tanto Xu = Fu.
- Resistencia límite a tracción del electrodo definida por el usuario: si se utiliza un electrodo compatible según CSA W59-18, tabla 11.1 o tabla 12.1, o un electrodo no compatible, la resistencia límite a tracción puede definirse manualmente. Sin embargo, al utilizar un electrodo sobredimensionado, el valor de Xu según la sección 13.13.2.2 de [3] no debe superar el valor de Xu del electrodo compatible.
Para el cálculo también influye el contenido de hidrógeno del electrodo. Indique si el contenido de hidrógeno cumple el requisito H8 o está por debajo. En ese caso, el espesor del material t para la determinación de Smin corresponde al espesor de la parte de la sección conectada más delgada. Con electrodos certificados sin designación de hidrógeno difusible, o con aquellos cuyo contenido de hidrógeno supera los requisitos para H8, el espesor del material t corresponde al espesor de la parte más gruesa.
Análisis de estabilidad con esfuerzos internos según el análisis de segundo orden (para EN)
Existe la posibilidad de realizar los análisis de estabilidad no con el método de la barra equivalente según la sección 6.3 de [1], sino con los esfuerzos internos según el análisis de segundo orden considerando el alabeo por torsión y las imperfecciones. En este caso, con la casilla de verificación 'Usar γM1 para la determinación de la capacidad resistente de la sección' se puede controlar si se utiliza el coeficiente γM1 (en lugar de γM0) para las comprobaciones de la sección.
