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2021-12-17

Determinación de longitudes eficaces en RFEM 6

Las comprobaciones de estabilidad para el cálculo de barras equivalente según EN 1993-1-1, AISC 360, CSA S16 y otras normas internacionales requieren la consideración de la longitud de cálculo (es decir, la longitud eficaz de las barras). En RFEM 6, es posible determinar la longitud eficaz manualmente asignando apoyos en nudos y factores de longitud eficaz o, por otro lado, importándola del análisis de estabilidad. Ambas opciones se mostrarán en este artículo determinando la longitud eficaz de un pilar del pórtico de la Imagen 1.

Longitudes eficaces en RFEM 6

Para que las comprobaciones del cálculo de estabilidad se incluyan en los resultados del cálculo de acero, es importante asignar longitudes eficaces a las barras antes de realizar el cálculo. En RFEM 6, la longitud eficaz no es un ajuste local de una sola barra. Por lo tanto, cada longitud eficaz que se ha definido en el programa se puede asignar a varias barras o conjuntos de barras al mismo tiempo.

Suponiendo que el complemento Steel Design está activado en los Datos base del modelo, se pueden definir nuevas longitudes efectivas a través de la pestaña Datos del navegador (Imagen 1). Alternativamente, es posible definir longitudes efectivas a través de la pestaña Tipos de diseño de la ventana de la barra (Imagen 2).

Independientemente de la aproximación por la que se determine, la longitud eficaz se puede considerar para el pandeo a flexión alrededor de los ejes mayor y menor, así como para el pandeo torsional y lateral (figura 3).

1. Definición de la longitud eficaz mediante apoyos en nudos y factores de longitud eficaz

Primero, demostraremos cómo definir la longitud eficaz en función de la consideración de los apoyos en nudos y los factores de longitud eficaz con respecto a las condiciones del apoyo de la barra (Imagen 4).

Dadas las condiciones de apoyo de la Columna 1, los apoyos en nudo del tipo de apoyo fijos en ambas direcciones principales z/vy y/u así como la torsión (coacción alrededor de x) se deben definir sólo al inicio y al final de esta barra. Dado que no hay apoyos intermedios que dividan la barra en segmentos de diferentes longitudes, los factores de longitud eficaz se deben calcular manualmente y ajustar para toda la longitud de la barra como un solo segmento.

En este ejemplo, el pilar de interés está conectado a una viga horizontal como un pórtico y, por lo tanto, la longitud de pandeo esperada para el eje principal y se aproxima a 3,5, mientras que el factor de longitud eficaz para el pandeo fuera del plano es 1.

2. Importación de una longitud eficaz del análisis de estabilidad

Sin embargo, RFEM 6 ofrece otra opción para definir las longitudes eficaces de las barras: importándolos directamente del análisis de estabilidad. Para ello, es necesario activar el complemento Estabilidad de la estructura (Imagen 5).

En este enfoque, se debe realizar el análisis de estabilidad para obtener las formas modales relevantes y las longitudes eficaces asociadas de barras separadas. Posteriormente, las longitudes eficaces se pueden asignar a las barras de interés y se pueden considerar para el cálculo del acero.

En RFEM 6, la consideración del análisis de estabilidad se realiza en términos de casos y combinaciones de carga separados, como se muestra en la Imagen 6. En este ejemplo, se considerará el análisis de estabilidad para la combinación de carga núm. 2 (peso propio y nieve) debido a la compresión asociada.

La configuración del análisis de estabilidad se puede definir fácilmente en la ventana que se muestra en la imagen 7. Por ejemplo, el tipo de análisis de estabilidad (método de valores propios, método incremental con análisis de valores propios, método incremental sin análisis de valores propios), el número de valores propios más bajos y la posibilidad de considerar efectos favorables debido a la tensión se deben ajustar si uno de los métodos de valores propios es preferido (Lanczos, raíces de polinomio característico, iteración del subespacio o iteración del ICG).

De manera similar, los parámetros para la carga que aumenta gradualmente se deben definir cuando se favorece un método incremental.

Una vez que se ejecuta el cálculo, los resultados se muestran gráficamente y en la tabla Resultados del análisis de estabilidad. La longitud de pandeo para la cual el pilar se pandea en el plano del marco es la longitud correcta para el cálculo de la situación de carga respectiva. En este ejemplo, la forma propia que representa el pandeo en la dirección X global es la forma modal núm. 8 (imagen 8).

De hecho, ahora es posible importar la longitud eficaz del análisis de estabilidad. Cuando se selecciona la opción en la ventana Longitud eficaz (Figura 9), el caso/combinación de carga, el modo propio y la barra desde la cual se debe importar la longitud eficaz se pueden definir en una pestaña asociada. Dado que la longitud eficaz se asignará a la columna 1, estos son la combinación de carga núm. 2, el modo núm. 8 y la barra núm. 1, respectivamente (imagen 10).

En RFEM 6, también es posible mostrar gráficamente la longitud asignada, como se muestra en la Imagen 11.

Al definir la configuración de la longitud eficaz, se realiza un acto de equilibrio entre las longitudes de pandeo y la configuración de las propiedades de pandeo por flexión. Con las comprobaciones de los apoyos, el elemento se divide en segmentos para los procesos de pandeo. Al mismo tiempo, las comprobaciones de los apoyos sirven para describir las condiciones de contorno para el cálculo relacionado con los valores propios del momento crítico de pandeo lateral (Mcr ).

Comprobaciones de estabilidad en términos de cálculo del acero

Una vez que se ha asignado la longitud eficaz a la barra de interés, se puede calcular el cálculo del acero. Como muestra la imagen 12, las comprobaciones de estabilidad se encuentran entre los resultados que se muestran en la tabla de resultados. La longitud de pandeo se incluye en los detalles de la comprobación de diseño (imagen 13). Como se esperaba, la comprobación de estabilidad se realiza sobre la base de la longitud eficaz calculada por el análisis de estabilidad.

Observaciones finales

La longitud eficaz para el cálculo de barra equivalente en RFEM 6 se puede determinar manualmente o se puede importar desde un análisis de estabilidad. En el primer enfoque, la longitud eficaz se determina asignando apoyos en nudos y ajustando los factores de longitud eficaz manualmente con respecto a las condiciones de apoyo de la barra.

En el segundo enfoque, por otro lado, la longitud eficaz es una salida del análisis de estabilidad y, por lo tanto, se puede asignar directamente a la barra con fines de cálculo. La ventaja de este enfoque es que los factores de longitud eficaz y la longitud eficaz en sí se calculan automáticamente. Esto es muy conveniente para ciertas condiciones de apoyo que de otra forma hubieran requerido un cálculo manual agotador.

Sin embargo, es importante considerar la longitud eficaz correcta en términos del modo de pandeo y la situación de carga respectiva al importarla desde el análisis de estabilidad.


Autor

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