Clasificación de la sección en un caso de flexión uniaxial con fuerza axial

Clases de sección transversal

El Eurocódigo 3 [1] define cuatro clases de secciones:

Clases de secciones

La clasificación de la sección proporciona los siguientes parámetros y condiciones de contorno:

• Soporte de una parte de la sección (en uno o ambos lados)
• Longitud c de una pieza de sección
• Espesor t de una pieza de sección
• Límite elástico del acero utilizado en forma de factor ε
• Distribución de tensiones en la sección de cálculo
  

La clase de la parte de la sección con el valor menos favorable rige para toda la sección. Para las secciones en I y en H, esta suele ser la red comparativamente delgada.

distribución de tensiones

La distribución de tensiones se detecta mediante el parámetro alfa (plástico, clase 1 y 2) o psi (elástico, clase 3). En este caso, alfa representa la longitud porcentual de la tensión de compresión en la parte de la sección, mientras que psi representa la relación de las tensiones de contorno.

Explicación de alfa y psi

Nota importante:

• Las tensiones existentes siempre se calculan hacia arriba o hacia abajo hasta el límite elástico.
• Las tensiones de compresión siempre deben establecerse como positivas, las tensiones de tracción como negativas.

En flexión únicamente uniaxial en una sección transversal simétrica doble, la determinación de alfa y psi es trivial. Una fuerza axial adicional requiere más consideraciones. Lo interesante es hasta qué punto se aplica la fuerza normal. Hay dos enfoques y ambos se implementan en RF-/STEEL EC3.

Clases de sección transversal

Primero, está la segunda opción "Aumentar N_Ed y M_Ed uniformemente", que está preestablecida en RF‑/STEEL EC3. En el caso de la distribución de tensiones elásticas, las tensiones existentes se incrementan por la relación de tensión de fluencia/tensión de compresión más grande en la parte de la sección transversal. El parámetro psi resulta de la relación entre la tensión de compresión y la tensión de tracción. Si la distribución de tensiones es plástica, el momento y la fuerza axial se incrementan hasta que se alcanza una de las condiciones de interacción especificadas en [1] y, por lo tanto, se alcanza el estado límite plástico. Consulte la explicación en [2] , página 13.

RF-/STEEL EC3 utiliza la condición de interacción según la fórmula 6.2 porque es fácilmente rastreable y válida para todo tipo de secciones. El siguiente gráfico muestra un ejemplo de IPE 360, S 235, con los siguientes esfuerzos internos y resistencias plásticas:
M_{y, Ed} = 125,0 kNm N_Ed = 300,0 kN
M_{y, Rd} = 239.5 kNm N_Rd = 1,709.0 kN

Diagrama de interacción

La extrapolación de las tensiones existentes da como resultado los siguientes esfuerzos internos límite:
M_{N, y, Rd} = 179,2 kNm N_{My, Rd} = 430,1 kN

Sobre la base del esfuerzo axial límite, ahora se puede determinar el tamaño del bloque de tensión y aplicarlo en el área de los ejes bisectantes de la sección transversal. Al considerar los bloques de tensión restantes del momento flector, ahora puede determinar la longitud de la tensión de compresión en la parte de la sección y, por lo tanto, el parámetro alfa.

Cálculo de alfa

La primera opción, "Fixed N_Ed , aumentar M_Ed para alcanzar f_yd ", se puede explicar fácilmente en la distribución de tensiones plásticas. La fuerza axial no se extrapola, sino que se aplica al tamaño actuante. Como resultado, el área de compresión y alfa son generalmente más pequeños cuando se usa esta opción.

La determinación de los valores límite c/t para las clases de secciones individuales no se explican con más detalle en este artículo. Esta información se puede encontrar en [1], Tabla 5.2.

Bibliografía

[1]
Eurocódigo 3: Cálculo de estructuras de acero - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificios; EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2]
SEMI-COMP +: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. Graz: TU Graz - Institut für Stahlbau, julio de 2011