General
El cálculo de estructuras tales como modelos 3D es una práctica habitual en el análisis y diseño de estructuras actual. Este considera muchas cargas variables como el viento, nieve, sobrecarga de uso y posibles cargas móviles alternativas. Esto genera un gran número de combinaciones de carga, que también se deben considerar para el análisis de estabilidad de un pilar de acero.
El siguiente ejemplo compara los resultados del análisis de estabilidad "Flexión y compresión" según EN 1993-1-1, apartado 6.3.3, con respecto a los esfuerzos internos de las combinaciones de carga y una combinación de resultados envolvente. Se van a explicar las diferentes opciones disponibles en el módulo adicional RF-/STEEL EC3.
Modelo y carga
Se diseñará un pilar de esquina de una nave de acero. El pilar articulado tiene 10,85 m de altura y recibe cargas horizontales de las vigas de madera transversales conectadas a una altura de 8,20 m. Solo se consideran tres combinaciones de carga de siete casos de carga y una combinación de resultados.
El modelo estructural original tiene más de 340 combinaciones de carga para el estado límite último. No todos los siete casos de carga se enumerarán por separado. Se han establecido como determinantes a partir de todo el análisis estructural y se incluyen en el archivo del ejemplo adjunto. Para simplificar el ejemplo, se han omitido deliberadamente los coeficientes parciales de seguridad y coeficientes de combinación. Las cargas se consideran cargas de cálculo.
- Sección:
- 2IK HEM 800 + HE M 800 | - + DIN 1025-4:1994
- Material:
- Acero estructural S 355 | DIN EN 1993-1-1:2010-12
- Combinaciones de carga:
- CO1 = CC1 + CC2 + CC3
- CO2 = CC1 + CC4 + CC5
- CO3 = CC1 + CC6 + CC7
- Combinación de resultados:
- CR1 = CO1/s o CO2/s o CO3/s
Análisis de estabilidad con combinaciones de carga
La figura 02 muestra los esfuerzos internos N, My, y Mz de CO2. Según EN 1993-1-1, apartado 6.3.3, ecuación 6.6.2, estos tres esfuerzos internos dan como resultado una relación de tensiones máxima del 92%. Los coeficientes de interacción se utilizan en este análisis de estabilidad en la barra equivalente. Según [1], sección 6.2.2 (2), nota 1, las fórmulas de interacción se basan en el modelo de una viga de vano simple con coacciones laterales y torsionales, con o sin apoyo intermedio, que está sometido a esfuerzos de compresión, momentos de contorno y/o cargas laterales. Al aplicar la tabla A.2 de [1], se tiene en cuenta la distribución del momento real al determinar los factores de interacción.
La imagen 03 muestra cómo se clasifica la distribución de momentos para My y Mz de CO2 en RF-STEEL EC3 y cómo se determinan los factores de momento equivalentes Cmi,0 según la tabla A.2 de [1].
Al observar la evaluación de resultados detallada para el análisis de estabilidad en la imagen 04, es claramente evidente que el esfuerzo axil apenas juega un papel, y los momentos flectores son decisivos para la relación de tensiones máxima.
Análisis de estabilidad con combinación de resultados (envolvente)
Para ahorrar tiempo durante el cálculo, puede establecer el tipo de cálculo de combinaciones de resultados con tipo O en la segunda opción en la pestaña "General", en "Detalles" en RF-/STEEL EC3 durante la fase de cálculo. Aquí se debe aclarar que, cuando se selecciona esta opción, se usan los esfuerzos internos envolventes para realizar el análisis de estabilidad. La figura 05 muestra los resultados máx./mín. determinantes para la combinación de resultados 1.
Otro punto importante es la determinación de los coeficientes de interacción. Ya que la distribución de momentos de una combinación de resultados envolvente representa el valor máximo o mínimo para cada ubicación en x, aquí no se puede esperar ninguna distribución de momentos real. Por lo tanto, se utilizará una distribución de momentos lineal con ψ = 1. Ver también la figura 06.
La evaluación detallada de los resultados del análisis de estabilidad para la combinación de resultados 1 como envolvente muestra una desventaja obvia de este método. Ya que se asumen los valores extremos absolutos para los momentos flectores y no los momentos correspondientes, este resultado se encuentra dentro del intervalo seguro. El máximo My = 1.752,42 kNm pertenece a CO2 y el mínimo Mz = -2.543,51 kNm pertenece a CO3. La solución conservadora con la envolvente da como resultado una relación del 131%.
Análisis de estabilidad con combinación de resultados (predeterminado)
Si establece el tipo de cálculo de combinaciones de resultados con tipo O en la primera opción, que también es la configuración predeterminada, en la pestaña "General" de los "Detalles" en RF-/STEEL EC3, los resultados son comparables a los de los CC individuales.
Conclusión
El ejemplo que se muestra aquí es un ejemplo práctico con el objetivo de explicar las opciones para un cálculo rápido, así como las limitaciones al usar resultados envolventes.