Comprobación de la estabilidad dimensional del ala inferior de una viga de pórtico de acero según GB

0. Prefacio

La norma de construcción de acero GB 50017 Refer [1] describe el método de cálculo para verificar la estabilidad dimensional del ala inferior de una viga del pórtico en el capítulo 6.2.7. En comparación con la norma anterior, esta sección representa un nuevo diseño.

Esta sección estándar se refiere al cálculo de la estabilidad de la sección de momento negativo de una viga de pórtico. Proporciona la base para verificar la estabilidad del ala inferior de la viga o si se deben tomar medidas estructurales.

Si hay una losa de hormigón en el ala superior, actúa como apoyo lateral (estructura mixta) y evita un problema de estabilidad al pandeo torsional. Si el momento flector es negativo, el ala inferior está bajo presión y el ala superior está bajo tracción.

Mientras se sujeta el ala superior, el ala inferior puede ceder lateralmente bajo la carga de compresión. Si el apoyo lateral no es suficiente debido a la rigidez del alma, en este caso el ángulo entre el ala inferior y la línea de corte del alma es variable, por lo que existe la posibilidad de inestabilidad dimensional del ala inferior.

1. Método de análisis

1.1 Inestabilidad de la forma

Si las vigas de la estructura de acero no tienen en cuenta la obstrucción de la deformación por las losas de hormigón superiores, las barras se deforman y se retuercen libremente. Esto significa que se produce la inestabilidad total de la barra a flexión (pandeo lateral, estándar de acero, apartado 6.2.1). Dado que la viga de acero y las losas de hormigón existen como dos componentes independientes, la compatibilidad de deformaciones no se aplica en esta situación.

Sin embargo, si la viga del pórtico de la estructura de acero está apoyada lateralmente por las losas de hormigón, normalmente no es necesario comprobar su estabilidad: Según GB 50017, sección 6.2.1, no es necesario verificar el pandeo de torsión de la viga si las losas de hormigón están conectadas firmemente al ala de presión de la viga, de modo que el desplazamiento lateral del ala de presión de la viga es prevenido. En RFEM, hay varias formas de modelar el efecto compuesto de barras y forjados, como vigas nervadas y barras del modelo de superficie. Sin embargo, en comparación con las explicaciones anteriores sobre vigas de pórtico, estas representan componentes integrales de las losas de hormigón. Puede encontrar información más detallada al respecto en los artículos correspondientes en nuestra base de conocimientos y en los manuales.

El resultado del cálculo de EF se muestra en la figura anterior para el caso de que se sujete el ala superior de la viga del pórtico. De este modo, el ala inferior gira alrededor del centro del ala superior. Por lo tanto, según Consulte [1] Sección 6.2.7, se debe verificar la estabilidad del ala inferior.

1.2 Método de verificación según EC 3

El método de verificación según EC 3 Refer [2] , Secciones 6.3.2.4, 6.3.5.2 y BB.2 difiere del estándar de construcción de acero de GB. Los componentes con alas de presión apoyadas lateralmente no se pueden considerar en riesgo de pandeo por torsión si se cumplen ciertas condiciones. Al verificar la inestabilidad de la forma de la viga del marco, se verifica primero la rigidez a torsión y, por lo tanto, la coacción a torsión del ala inferior, como se muestra en la siguiente figura.

1.3 Comprobación de la estabilidad dimensional del ala inferior según GB 50017

Si la viga del pórtico tiene un momento flector negativo en el área cercana al apoyo y hay una losa de hormigón en el ala superior, el cálculo de estabilidad del ala inferior de la viga según Consulte la sección [1] 6.2.7 debe cumplir los siguientes requisitos:

(1) Si λ_{n, b} ≤ 0,45, no se requiere verificación para el ala inferior.

(2) Si no se cumple la condición (1), la estabilidad de la cuerda inferior se calculará según la siguiente fórmula:

Donde:

• b₁ - ancho de la brida de presión (mm)
• t₁ - espesor del ala de presión (mm)
• W_1x - Módulo de la sección transversal alrededor de la fibra comprimida más fuerte en el plano del momento flector (mm3)
• ψ_d - factor de estabilidad
• λ_{n, b} - Límite de esbeltez normalizado
• σ_cr - tensión crítica para la inestabilidad de la forma (N/mm2)
• l - longitud entre puntos apoyados lateralmente (mm)

En RFEM, esta función se puede activar en la configuración de proyecto del ajuste del valor límite último.

Los puntos de apoyo lateral se pueden especificar para las longitudes eficaces.

(1) Después de agregar nudos intermedios, el programa calcula automáticamente la longitud del apoyo lateral en la zona de momento negativo de la viga del pórtico. Las otras longitudes de cálculo permanecen sin cambios. La distancia apoyada lateralmente se tiene en cuenta automáticamente.

(2) Las especificaciones para combinaciones de carga y situaciones de diseño permanecen sin cambios.

(3) Si no se supera el límite de esbeltez, el resultado del cálculo indica que no se calcula la estabilidad del ala inferior de la barra. De lo contrario, se lleva a cabo un análisis de inestabilidad de forma exacto para determinar si se requieren más puntos apoyados lateralmente.

(4) Las bridas de presión apoyadas lateralmente aún deben cumplir los requisitos de la norma sísmica GB 50011, capítulo 8.3.3.

2. Resumen

En este artículo se presentó el procedimiento de cálculo para la verificación de la estabilidad dimensional del ala inferior. El programa comprueba si los apoyos laterales cumplen las condiciones de la coacción a torsión o si se debe realizar un cálculo adicional para excluir la inestabilidad de la forma. Los detalles de la verificación son simples y comprensibles.

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