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2017-01-30

Clasificación de secciones transversales y análisis plástico en SHAPE-THIN

El software de propiedades de secciones SHAPE-THIN determina las propiedades de la sección eficaz de secciones de paredes delgadas según el Eurocódigo 3 y el Eurocódigo 9. Alternativ sind im Programm plastische Untersuchungen für allgemeine Querschnitte nach der Simplex-Methode möglich. Bei diesem Verfahren werden die plastischen Querschnittsreserven für elastisch ermittelte Schnittgrößen iterativ bestimmt.Folgendes Beispiel beschreibt die wirksamen Querschnittswerte im Bereich einer Ausklinkung eines I-förmigen Walzprofils. Anschließend werden die Ergebnisse mit einer plastischen Analyse verglichen.

Sección

La sección se crea utilizando la biblioteca de secciones. Al configurar la sección laminada IPE 200, se activa la opción “Reducir sección en elementos individuales”. El material de la sección es acero estructural S 235.

La muesca se puede generar dividiendo el elemento de alma a una distancia de 30 mm. Luego, puede eliminar los elementos superpuestos y los redondeos.

esfuerzos internos

En nuestro ejemplo, se especifica una fuerza de compresión muy grande con pequeños momentos de flexión.

Las constelaciones de fuerzas internas se pueden analizar utilizando diversos casos de carga, ubicaciones x o números de barras. Además, SHAPE-THIN ofrece la opción de importar los esfuerzos internos de RFEM o RSTAB.

Clasificación de las secciones

Después del cálculo, se asigna la clase de sección 1 a las bridas. La telaraña pertenece a la clase 3 de la sección transversal.

Para que el alma alcance el límite elástico para una distribución de tensiones elásticas, la resistencia al momento plástico no puede desarrollarse debido al pandeo local. De todos modos, el pandeo local no se produce antes de alcanzar el límite elástico.

Secciones eficaces

Como puede ver en el gráfico de tensiones, el momento flector My reduce las tensiones de compresión en el borde libre del alma. Para un diseño posterior, este momento se establece en cero. La constelación modificada de fuerzas internas se puede asignar a un nuevo miembro, por ejemplo, asociado con una nueva tripulación.

Como resultado, la banda ahora se asigna a la clase de sección 4. El ancho efectivo de la sección transversal es solo el 62% de la longitud de la barra.

Las tensiones se pueden mostrar tanto en la sección completa (en la parte superior izquierda de la figura) como en la sección reducida (derecha).

Análisis plástico

En SHAPE-THIN, también es posible realizar el análisis plástico para ambas constelaciones de fuerzas internas. Para ello, es necesario seleccionar la opción "Diseño de capacidad plástica" en el cuadro de diálogo Datos generales. En este cálculo, el factor de ampliación αplast se determina como el máximo de una tarea de optimización lineal para alcanzar la resistencia de la sección plástica, teniendo en cuenta las condiciones de interacción (“Algoritmo simplex revisado”).

El cálculo simplex da el resultado de reservas plásticas de 541% y 862% para los esfuerzos internos de ambas barras.

Es evidente que el riesgo de rotura de la resistencia de la sección es mucho mayor en el caso de la compresión (barra 2) que en el caso de los efectos combinados, aunque solo una parte del alma es eficaz según el Eurocódigo 3. Sin embargo, en este análisis, los diferentes enfoques de los dos métodos no deben mezclarse: según el Eurocódigo 3, es discutible si una parte de la sección es propensa al pandeo. Este es el caso de las secciones de clase 4. Luego, es necesario analizar si la sección efectiva restante es capaz de absorber los esfuerzos internos. Por otro lado, el Método Simplex realiza un cálculo plástico de tensiones, que no se ve afectado por las relaciones c/t de las partes de la sección. Por lo tanto, no hay un análisis de pandeo local, solo un análisis de tensiones plásticas.

Conclusión

SHAPE-THIN realiza la clasificación de secciones transversales de paredes delgadas según EC 3 y EC 9 determinando los anchos efectivos así como las propiedades efectivas de la sección transversal. Las tensiones se pueden comprobar en consecuencia con respecto a una sección transversal reducida. Por el contrario, el análisis plástico según el método Simplex no considera ningún efecto de pandeo local. Esto puede conducir a relaciones de cálculo más favorables. Sin embargo, estos no se logran en la sección debido a fallas de estabilidad.


Autor

El Sr. Vogl crea y mantiene la documentación técnica.

Enlaces
Referencias
  1. Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Reglas generales y reglas para edificios. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
  2. Kindmann, R.; Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit. Berlín: Ernst & Sohn, 2002
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