Sistema estructural y cargas
Una sección en I soldada de acero de calidad S235 tiene las siguientes dimensiones en mm:
Altura = 500/300
Ancho = 200
Espesor del alma = 14
Espesor del ala = 14
Espesor de la soldadura = 4
Cálculo según el método general 6.3.4 EN 1993-1-1
El cálculo de la viga se realiza como un cálculo de un conjunto de barras en RF-/STEEL EC3. Dado que los conjuntos de barras se calculan en RF-/STEEL EC3 según el método general de forma predeterminada, no se requieren más ajustes. En la ventana 1.7 Apoyo en nudo y la vista parcial correspondiente, puede comprobar fácilmente las condiciones de contorno del conjunto de barras. Además, puede comprobar la orientación del sistema de coordenadas local. El sistema de ejes local se puede activar haciendo clic en el botón correspondiente debajo del gráfico de la vista parcial. Como queda claro en las condiciones de contorno de los apoyos en nudo, hay grados de libertad en el cálculo según el método general que caracterizan el fallo del plano del pórtico. Los apoyos en nudo se definen como coacciones laterales y torsionales en este ejemplo. Los apoyos preestablecidos ya corresponden a este tipo de apoyo, por lo que el cálculo se puede iniciar directamente.
Se cumple el cálculo según el método general y da el resultado de 0,97. El factor crítico αcr, op es 1,647.
Puede comprobar el modo de fallo en una ventana de vista parcial separada, que se puede abrir haciendo clic en el botón [Modelado de formas] a la derecha de la relación de cálculo máxima.
Nachweis nach Theorie II. Ordnung mit RF-/STAHL Wölbkrafttorsion
Para comparar los resultados del cálculo según el método general con el cálculo según el análisis de segundo orden, el caso de cálculo se duplica haciendo clic en "Archivo" → "Copiar caso". Ahora, el nuevo caso de cálculo se puede ajustar para el cálculo según el análisis de segundo orden. El cálculo según el análisis de segundo orden, teniendo en cuenta el alabeo, se realiza como un cálculo de tensión equivalente y se puede seleccionar en "Detalles" → "Torsión de alabeo".
Este método de cálculo solo está disponible para conjuntos de barras. Como en el primer caso de cálculo, es necesario comprobar y ajustar los apoyos en nudo. Como puede ver en la ventana para introducir apoyos en nudo, la extensión del módulo RF-/STEEL Warping Torsion no considera sólo cuatro grados de libertad, sino siete. En nuestro ejemplo, es importante proporcionar los extremos de la barra en la dirección X con apoyos libres; de lo contrario, la fuerza axial no se aplica al componente.
Para el siguiente cálculo, es importante no sólo introducir los apoyos en nudo sino también, en particular, especificar la imperfección. Puede encontrar esto en el Anejo Nacional de EN 1993-1-1, por ejemplo. La tabla NA.2 proporciona la información correspondiente para este ejemplo: e0/1 = 1/300 se aplica para una sección en I soldada con h/b> 2. Este valor se debe duplicar si la relación de esbeltez se encuentra en un intervalo de 0,7 a 1,3. La relación de esbeltez se puede establecer mediante el valor λcr, op en el primer caso de cálculo, según el método general. En nuestro ejemplo, se establece el valor de 1/300 para la contraflecha. Finalmente, se puede llevar a cabo el diseño.
El cálculo se cumple y da el resultado de 0,90. El valor crítico de pandeo es 1,651.
Nachweis nach Theorie II. Ordnung mit RF-/STAHL Wölbkrafttorsion und RF-/STAHL Plastizität
Para un diseño más eficiente, está disponible la extensión RF-/STEEL Plasticity del módulo adicional RF-/STEEL EC3. Permite analizar esfuerzos internos según el análisis de segundo orden del análisis de torsión de alabeo con el método de esfuerzos internos parciales según Kindmann para el análisis de estabilidad de un conjunto de barras, o con el método Simplex para secciones generales.
Después de copiar el segundo caso de cálculo, se puede activar el cálculo plástico en "Detalles" → "Plasticidad". Al copiar el segundo caso de cálculo, ya se han adoptado los apoyos en nudo correctos. Sin embargo, es necesario comprobar y ajustar la imperfección. La tabla NA.2 indica un valor de 1/200 para el cálculo plástico de una sección en I soldada con h/b> 2.
Ahora, el cálculo se puede realizar y se cumple.
Conclusión
Para componentes estructurales de sección variable, hay dos métodos de cálculo disponibles en RF-/STEEL EC3. Además del método general integrado según el cap. 6.3.4 de EN 1993-1-1, puede realizar el cálculo según el análisis de segundo orden, incluida la consideración del alabeo en la ampliación del módulo RF-/STEEL Warping Torsion. Además, el análisis de torsión de alabeo se puede aplicar a otras secciones y situaciones de carga.
Para un diseño más eficiente, puede realizar el cálculo plástico según el método de las fuerzas internas parciales (PIFM) o según el método Simplex en la ampliación del módulo de plasticidad RF-/STEEL además del análisis de torsión de alabeo.