El Eurocódigo 3, EN 1993-1‑1 [1], define las siguientes cuatro clases de secciones (también mostradas en la imagen 1):
- Clase 1: Secciones que pueden formar una articulación plástica con la capacidad de giro necesaria para el análisis plástico sin reducción de la resistencia.
- Clase 2: Secciones que pueden desarrollar una resistencia plástica a momentos, pero que tienen una capacidad de giro limitada debido al pandeo local
- Clase 3: Secciones en las que la tensión calculada en la fibra de compresión extrema de la barra puede alcanzar su resistencia de prueba, pero el pandeo local puede impedir el desarrollo de la resistencia total al momento plástico.
- Las secciones de clase 4 son aquellas en las que se producirá un pandeo local antes de alcanzar el límite elástico en una o más partes de la sección.
La clasificación se realiza por separado para todas las partes de la sección mediante la comparación de las relaciones de ancho a espesor proporcionadas con los valores límite para cada clase según lo indicado por la norma. De este modo, se define la clase de cada parte de la sección y para toda la sección gobierna la que tiene el valor menos favorable. Los valores límite dependen de lo siguiente:
- Estado del apoyo de las partes de la sección (en uno o ambos lados)
- Límite elástico del acero utilizado en forma de factor ε
- Curva de tensión en partes de la sección
- Magnitud de la resistencia a compresión
El Eurocódigo 3 proporciona tablas a partir de las cuales se pueden calcular las relaciones entre anchura y espesor máximas para las partes de la sección y compararlas con los valores límite. Por ejemplo, las relaciones máximas de ancho a espesor para clasificar una pieza de compresión interna como clase 3 están determinadas por los factores que se muestran en la imagen 2.
El valor límite para las partes internas sometidas únicamente a compresión o flexión se determina mediante el factor ε, que está relacionado con el límite elástico del acero. Para las partes sometidas tanto a flexión como a compresión, por otro lado, la distribución de tensiones se detecta mediante el parámetro α (plástico, clases 1 y 2) o ψ (elástico, clase 3).
El primero representa la longitud porcentual de la tensión de compresión en la parte de la sección, mientras que el segundo representa la relación de las tensiones en los bordes (Figura 3). Por lo tanto, además del factor ε, el valor límite de las relaciones ancho/espesor para las partes sometidas a flexión y compresión implica el parámetro α para las clases 1 y 2 y el parámetro ψ para la clase 3.
Clasificación de secciones en RFEM 6
El complemento Cálculo de acero que se ofrece en RFEM 6 para el cálculo de estructuras de acero realiza una clasificación detallada de la sección en cada posición de cálculo antes de que se lleve a cabo éste. La clasificación de la sección para cada tipo de comprobación de diseño está disponible en los detalles de la comprobación de diseño asociados.
Esto se demuestra para la viga que se muestra en la imagen 4 (IPE 300, acero S355), para la cual se ha calculado el complemento Steel Design y los resultados para cada tipo de diseño ya están disponibles. Si, por ejemplo, muestra los detalles de la comprobación de diseño, puede observar que la clasificación de la sección también se proporciona en detalle (imagen 5).
Como ya se explicó, la clasificación se realiza por separado para todas las partes de la sección (llamados subpaneles en RFEM 6; cinco, en este caso). Por lo tanto, se pueden asignar diferentes clases de sección a cada subpanel, pero la que tiene el valor menos favorable rige para toda la sección. De esta manera, la sección de interés se clasifica como clase 4 para la prueba de sección según 6.2.4, que es la clase de sección del subpanel número 3.
Dado que el subpanel núm. 3 se apoya en ambos lados y se somete a compresión, su clasificación se realiza según la tabla 5.2 del Eurocódigo 3 [1]. El límite elástico del acero es de 355 N/mm2 y, por lo tanto, el valor del factor ε es de 0,814 (Figura 5). En base a este factor, se calculan los valores límite de las relaciones ancho/espesor para las clases 1, 2 y 3 (λ1, λ2 y λ3, respectivamente) según la tabla mencionada anteriormente. A continuación, se calcula la relación c/t sobre la base de la longitud (c) y el espesor (t) de la parte de la sección, y se compara con los valores límite para las clases de secciones. Para este subpanel, la relación c/t proporcionada es mayor que la calculada para la clase de sección 3 y, por lo tanto, se asigna la clase 4 al subpanel.
Dado que los otros subpaneles están clasificados como clase 1, este es el subpanel (por ejemplo, el subpanel núm. 3) con el valor menos favorable que rige para toda la sección. Por ello, la sección de interés se clasifica como clase 4 para la prueba de sección según 6.2.4.
Para comprender mejor la clasificación de la sección, puede mostrar los subpaneles individuales de la sección en la pestaña Subpaneles de la ventana Información de la sección (imagen 6).
Observaciones finales
La clasificación de secciones en RFEM 6 para el cálculo de barras de acero se lleva a cabo según lo dispuesto en el Eurocódigo 3 [1]. La clasificación se realiza por separado para todas las partes de la sección mediante la comparación de las relaciones de ancho a espesor proporcionadas con los valores límite para cada clase según lo indicado por la norma.
Los valores límite dependen del estado del apoyo de las partes de la sección, el límite elástico del acero, la curva de tensión en las partes de la sección y la magnitud de la resistencia a compresión. Una vez calculada, se compara la relación ancho-espesor con estas y se define la clase de cada parte de la sección. Finalmente, la clase menos favorable obtenida para los subpaneles individuales se asigna a toda la sección.
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