Clasificación de secciones en RFEM 6 según EN 1993-1-1

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

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El cálculo de las secciones según el Eurocódigo 3 se basa en la clasificación de la sección a diseñar en los términos de las clases determinadas por la norma. La clasificación de las secciones es importante ya que determina los límites de resistencia y capacidad de giro debido al pandeo local de las partes de la sección.

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 transversal comparando las relaciones de ancho a espesor proporcionadas con los valores límite para cada clase según lo indicado por la norma. Así, se define la clase de cada parte de la sección y la que tiene el valor menos favorable rige para toda la sección. Los valores límite dependen de lo siguiente:

  • Estado de 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 piezas de sección
  • Magnitud de la resistencia a la compresión

El Eurocódigo 3 proporciona tablas a partir de las cuales se pueden calcular las relaciones máximas entre ancho y espesor de las secciones 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 piezas internas sometidas únicamente a compresión o flexión se determina mediante el factor ε, que está relacionado con el límite elástico del acero. Para las piezas 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). La primera representa la longitud porcentual de la tensión de compresión en la parte de la sección, mientras que la segunda representa la relación de las tensiones en los límites (Imagen 3). Así, además del factor ε, el valor límite de las relaciones ancho-espesor para las piezas 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 transversal para cada tipo de verificación de diseño está disponible en sus detalles de verificación 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 verificación de diseño, puede notar que la clasificación de la sección transversal también se proporciona en detalle (Imagen 5).

Como ya se ha explicado, la clasificación se realiza por separado para todas las partes de la sección (denominados 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 no. 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/mm 2 y, por tanto, el valor del factor ε es 0,814 (Imagen 5). Con base en este factor, se calculan los valores límite de las relaciones ancho/espesor para las clases 1, 2 y 3 (λ1 , λ2 y λ3 , respectivamente) de acuerdo con la tabla antes mencionada. A continuación, se calcula la relación c/t sobre la base de la longitud (c) y el espesor (t) de la sección y se compara con los valores límite para las clases de sección. Para este subpanel, la relación c/t proporcionada es mayor que la calculada para la clase de sección 3 y, por lo tanto, la clase 4 se asigna al subpanel. Dado que los otros subpaneles están clasificados como clase 1, este es el subpanel (por ejemplo, el subpanel nº 3) con el valor menos favorable que rige para toda la sección. Por esa razón, 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).

Comentarios finales

La clasificación de la sección en RFEM 6 para el cálculo de barras de acero se lleva a cabo de acuerdo con las disposiciones del Eurocódigo 3 [1] . La clasificación se realiza por separado para todas las partes de la sección transversal comparando las relaciones de ancho a espesor proporcionadas con los valores límite para cada clase según lo indicado por la norma. Los valores límite dependen de la condición de 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 la 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.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing y soporte al cliente

La Sra. Kirova es responsable de la creación de artículos técnicos y proporciona soporte técnico a los clientes de Dlubal.

Palabras clave

Clasificación de la sección Cálculo de acero Barras de acero

Referencia

[1]   Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificios; EN 1993-1-1:2010-12

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  • Actualizado 16. mayo 2022

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Programa principal

El programa de análisis estructural RFEM 6 es la base de un sistema de software modular.
El programa principal RFEM 6 se usa para definir estructuras, materiales y cargas de sistemas estructurales planos y espaciales compuestos por placas, muros, láminas y barras.
El programa también puede diseñar estructuras combinadas, así como elementos sólidos y de contacto.

Precio de la primera licencia
3.990,00 USD
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