Consideración del alabeo de la sección en el análisis de estabilidad de estructuras de barras

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

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Artículo técnico

El alabeo es un comportamiento de las vigas para resistir la torsión resultante de la deformación de la sección en el plano. Es particularmente característico en los elementos de sección de paredes delgadas (por ejemplo, secciones en I y H). Para considerar el alabeo de la sección como un grado de libertad adicional al calcular barras en RFEM 6 y RSTAB 9, puede usar el complemento Alabeo por torsión (7 GDL). Este complemento está totalmente integrado en los programas, y puede utilizarlo en combinación con un análisis estructural según el análisis lineal estático, de segundo orden y de grandes deformaciones, así como en combinación con el complemento Análisis de estabilidad para determinar factores de carga crítica y deformadas de los modos de los problemas de estabilidad tales como el pandeo por torsión y el pandeo lateral.

Este artículo le mostrará un ejemplo práctico de cómo realizar un análisis de pandeo lateral para la nave de acero que se muestra en la Imagen 1. También puede ver este artículo como una continuación del artículo titulado “Determinación de factores de carga crítica utilizando el complemento Estabilidad de la estructura en RFEM 6 y RSTAB 9”, que muestra cómo utilizar el complemento Estabilidad de la estructura para determinar los factores de carga crítica y los modos de estabilidad correspondientes para este modelo en 3D.

Sin embargo, el artículo mencionado anteriormente observó que la consideración del alabeo por torsión en el análisis de estabilidad de la estructura es necesario debido a los resultados del análisis estático (es decir, las cargas aplicadas dan como resultado momentos flectores My, por lo que también se espera un problema de pandeo por torsión lateral de la viga principal). Por tanto, este artículo le mostrará cómo usar el complemento Alabeo por torsión (7 GDL) en combinación con el complemento Estabilidad de la estructura para considerar el alabeo de la sección como un grado adicional de libertad al realizar el análisis de estabilidad. Es importante saber que el cálculo se realiza en todo el modelo, por lo que se considera automáticamente la rigidez de las barras adyacentes o las condiciones de apoyo definidas.

Los complementos Alabeo por torsión y Estabilidad de la estructura se pueden encontrar en los Datos básicos, como se muestra en la Imagen 2. Debe saber que en RFEM 6 y el complemento Alabeo por torsión, el alabeo está asociado solo con barras y, por lo tanto, no es necesario definir condiciones de apoyo global para él. Además, se supone que el alabeo en los extremos de la barra no está obstruido por defecto; por lo tanto, debe usar rigidizadores transversales de barra para definir resortes de urdimbre en los extremos de la barra y considerar la rigidez de alabeo o la tensión de alabeo. Puede leer más sobre esto en el artículo de la base de conocimientos “Análisis de pandeo lateral con el nuevo complemento Alabeo por torsión (7 DOF) para RFEM 6 / RSTAB 9”.

Dado que se supone que el alabeo no está impedido en el extremo de la barra, no hay transferencia de la cantidad de movimiento entre las barras adyacentes. En otras palabras, todas las barras se consideran individualmente para el cálculo de alabeo (es decir, las barras individuales pueden alabearse libremente en sus extremos). Para transferir el alabeo entre barras individuales que están conectadas, puede definir un conjunto de barras. En este sentido, las vigas principales de la nave de acero de interés se definen como conjuntos de barras separados, como se muestra en la Imagen 3.

En este punto, se puede establecer un paralelo entre el punto de aplicación de la carga cuando se calculan barras con 6 grados de libertad y se calculan barras con 7 grados de libertad. Es decir, si se conectan otros objetos a una barra que se va a calcular con 6 grados de libertad, los esfuerzos cortantes de otros componentes se introducen en el centro de cortante. Sin embargo, al calcular barras con 7 grados de libertad, se considera que el punto de conexión está en el centro de gravedad (es decir, el centroide de la sección) y las cargas definidas en la barra también se aplican allí. Para abordar este problema en el análisis, puede definir las excentricidades de las barras o utilizar barras rígidas para definir dichas conexiones. En este sentido, el punto de aplicación de la carga en este ejemplo se definirá con la excentricidad mostrada en las Imágenes 4 y 5.

A continuación, la configuración del análisis de estabilidad se puede definir de la misma manera que se explica en el artículo de la base de conocimientos “Determinación de factores de carga crítica utilizando el complemento Estabilidad de la estructura en RFEM 6 y RSTAB 9” . Es decir, puede seleccionar el método de análisis y considerar las otras opciones que se muestran en la Imagen 6.

Como se trató en el artículo mencionado anteriormente, el análisis de estabilidad se puede considerar en términos de casos de carga, combinaciones de carga y situaciones de proyecto. En este ejemplo, el análisis de estabilidad se considera en términos de la situación de proyecto final, como se muestra en las imágenes 7 y 8. Por lo tanto, puede calcular esta situación de proyecto y obtener resultados de la misma manera que se trató en el artículo mencionado anteriormente.

Finalmente, puede ejecutar el cálculo y obtener los resultados del análisis de estabilidad teniendo en cuenta el alabeo de torsión de la sección. En la tabla Resumen de Análisis estático, puede ver el factor de carga más crítico de todas las combinaciones de carga (Imagen 9), junto con la combinación de carga determinante con la que está asociado el factor de carga crítica. De esta manera, puede abrir los resultados del análisis de estabilidad para la combinación de carga específica y mostrar la deformada del modo asociado.

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

Pandeo lateral Análisis de estabilidad Alabeo por torsión

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  • Actualizado 28. septiembre 2022

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RFEM 6
Recibidor con cubierta abovedada

Programa principal

El programa de análisis de estructuras RFEM 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 permite diseñar estructuras mixtas, así como elementos de sólidos y de contacto.

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RSTAB 9
software de análisis de estructuras y entramados reticulares

Programa principal

El programa de análisis y diseño de estructuras de pórticos y entramados RSTAB 9 contiene una gama de funciones similar al software RFEM de elementos finitos, prestando especial atención a los pórticos y entramados. Por lo tanto, es muy fácil de usar y durante muchos años ha sido la mejor opción para el análisis estructural de estructuras de vigas compuestas de acero, hormigón, madera, aluminio y otros materiales.

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