Análisis de estabilidad de una viga de madera de sección variable en RFEM 6 según el método de la barra equivalente

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

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La nueva generación de software RFEM ofrece la opción de realizar el cálculo de estabilidad de barras de madera de sección variable en línea con el método de la barra equivalente. Según este método, el cálculo se puede realizar si se cumplen las directrices de DIN 1052, apartado E8.4.2 para secciones variables. En varias publicaciones técnicas, este método también se adopta para el Eurocódigo 5. Este artículo muestra cómo usar el método de la barra equivalente para una viga de cubierta de sección variable que se muestra en la Imagen 1.

Definición de parámetros de modelado y diseño en RFEM 6

El cálculo de la estabilidad de estructuras de madera según el método de la barra equivalente requiere la activación del complemento Cálculo de estructuras de madera en RFEM 6 (Imagen 2). Los complementos están integrados en el entorno de RFEM, por lo que todas las configuraciones y parámetros de diseño se pueden definir en paralelo con el modelado. Para este propósito, es importante marcar la casilla Propiedades de cálculo al definir la barra (Imagen 3).

Como muestra la Imagen 1, la viga de madera tiene una longitud de luz de 14 m y dimensiones de sección de 140 x 400 mm y 140 x 900 mm en el extremo y en la mitad del vano, respectivamente. El material utilizado es madera laminada encolada GL28C y se puede seleccionar de la biblioteca de materiales en RFEM 6. Además del peso propio de la barra, la viga también incluye una carga permanente de 1,75 kN/m y una carga de nieve de 3,4 kN/m.

En RFEM 6, las propiedades de la sección de la nueva barra se pueden definir en la pestaña Sección que se muestra en la Imagen 4. Este tipo de viga de cubierta requiere la selección de Silla bajo el tipo de distribución y una alineación con respecto a la parte inferior de la sección. Se puede establecer la distancia k en la cual las propiedades de la sección difieren de las del inicio y final de la barra, y se pueden asignar las secciones en estos puntos.

Como se mencionó anteriormente, RFEM 6 permite la definición simultánea del modelado y los parámetros de diseño. Por lo tanto, las propiedades de la barra, incluidas las longitudes eficaces, las clases de servicio, los paneles de cortante y las restricciones de giro, se pueden establecer fácilmente en la pestaña Tipos de diseño de la ventana Nueva barra. Como muestra la imagen 5, no se define ningún panel de cortante o coacción al giro en este ejemplo y el enfoque se establece en la asignación de la longitud eficaz.

La definición de longitudes eficaces se muestra en la figura 6. En general, las longitudes eficaces se pueden considerar para el pandeo lateral así como para el pandeo por flexión sobre los ejes mayor y menor. Cuando se diseña según el método de la barra equivalente, el cálculo del momento crítico elástico es analítico. A continuación, es posible definir los apoyos en nudo y asignar los factores de longitud eficaz. En este ejemplo, los apoyos en nudo se asignan al inicio y al final de la barra (figura 7), la cual considerará la longitud completa de la barra para el análisis de estabilidad.

Antes de iniciar el cálculo, el usuario puede definir los parámetros para la Configuración final . Las comprobaciones del cálculo de estabilidad se pueden activar en los parámetros de cálculo de la ventana de la Configuración final ' (figura 8). En este punto, también se puede considerar el efecto (des) estabilizador de la carga que resulta en el aumento de la longitud eficaz (figura 9).

Resultados

Una vez realizado el cálculo, los resultados de Timber Design están disponibles en forma gráfica y tabular. Como muestra la Imagen 10, las razones de las comprobaciones de diseño para cada tipo de diseño se muestran en la tabla Resultados , mientras que se puede acceder a todos los detalles de las comprobaciones de diseño a través del icono Detalles de la comprobación de diseño.

La posibilidad de realizar el cálculo de la estabilidad de barras cónicas en RFEM 6 basándose en la altura de la sección equivalente se muestra claramente en los detalles de la comprobación del cálculo. Por ejemplo, si los detalles de la comprobación de cálculo para la comprobación de estabilidad del tipo ST3100 (flexión sobre el eje y y compresión según 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), la profundidad de la sección en la ubicación de la barra x = 1,402 m es 500,1 mm (figura 11). Sin embargo, el valor de la profundidad utilizado para calcular las propiedades de la sección (por ejemplo, el módulo elástico de la sección, el momento de inercia, la constante de torsión, etc.) considerado en las ecuaciones de comprobación de cálculo es de hecho la Altura de la sección de referencia .

Los resultados muestran que la longitud total de la barra para el cálculo de estabilidad conduce a razones de cálculo superiores a 1. Para superar este problema, se puede modificar la longitud eficaz definiendo las coacciones en los nudos intermedios a lo largo del vano (figura 12). Esta nueva longitud eficaz da como resultado unas relaciones de diseño mejoradas, como se muestra en la Imagen 13.

Observaciones finales

Las barras con secciones de sección variable se pueden modelar en RFEM 6 de una manera simple y directa. La integración del complemento Timber Design en el entorno de RFEM permite la definición simultánea tanto del modelado como de los parámetros de cálculo de estos elementos. En términos del análisis de estabilidad, una de las grandes ventajas de RFEM 6 es la posibilidad de realizar el cálculo de la estabilidad de barras con secciones de sección variable según el método de la barra equivalente. En la quinta generación del software RFEM, no fue posible el diseño de barras cónicas según el método de la barra equivalente. En cambio, el cálculo de barras cónicas según el método de barra equivalente se ofrecía anteriormente sólo en el programa independiente RX-TIMBER.

Es importante mencionar que, además del método de la barra equivalente, también es posible un análisis de estabilidad basado en el método de los valores propios en RFEM 6. El análisis de estabilidad basado en este método se considerará en un próximo artículo de la base de conocimientos.

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

Comprobación de estabilidad Longitud eficaz Cálculo de estructuras de madera Eurocódigo 5

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  • Actualizado 17. enero 2022

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RFEM 6
Recibidor con cubierta abovedada

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.

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3.990,00 USD
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