El diseño de productos de acero formados en frío está regulado por la norma EN 1993-1-3 [1]. Las formas típicas de secciones transversales formadas en frío incluyen perfiles en U, C, Z, sombrero y sigma. Estos perfiles se fabrican a partir de chapa de pared delgada mediante procesos de perfilado en rodillos o doblado.
Al verificar los estados límite de resistencia, se debe asegurar que la introducción de cargas locales no provoque efectos indeseados como aplastamiento, pandear del alma o pandeo local en el alma de los perfiles. Tales efectos pueden surgir tanto por la introducción de cargas a través del ala en el alma como por las fuerzas de apoyo en los puntos de soporte. En la sección 6.1.7 de la EN 1993-1-3 se describe cómo determinar la capacidad de carga del alma Rw,Rd en la introducción de cargas locales.
El complemento Diseño de Acero permite un análisis de la introducción de cargas locales para almas no reforzadas según la sección 6.1.7 [1]. En caso de solicitación combinada de flexión e introducción de cargas locales, también se investiga si se cumplen las condiciones mencionadas en [1] 6.1.11.
A continuación, se presenta un ejemplo de las verificaciones correspondientes tomando como base una viga de flexión de un perfil C formado en frío. La viga está sometida a una carga puntual.
Sistema y Carga
La viga considerada tiene una longitud de 2 metros y está hecha de un perfil C formado en frío (C 2020) de acero S235JR según EN 10025-2. El ancho del apoyo es de 110 mm cada uno, y la viga no sobresale sobre el apoyo. La viga está cargada con una carga puntual de 10 kN a una distancia de 50 cm del soporte. La carga puntual se introduce en el ala a lo largo de una longitud de 100 mm y actúa en el centro de cizallamiento. El peso propio de la viga no se considera en este cálculo.
Entrada de Datos
En la configuración de resistencia se debe activar la casilla "Determinar la capacidad de carga del alma bajo introducción de cargas locales según 6.1.7" para que se realice la verificación de introducción de cargas locales.
Las condiciones de contorno necesarias deben definirse en la pestaña "Apoyos de diseño y deflexión". En cada lugar donde se vaya a realizar la verificación de introducción de cargas locales, se debe definir un apoyo de diseño del tipo "Acero". La longitud de la introducción de carga rígida ss se introduce en el campo "Ancho del apoyo w". Por otro lado, la "Profundidad del apoyo d" no tiene influencia en la verificación.
La introducción de cargas locales se investiga cuando el apoyo se define en el borde opuesto a la fuerza de acción. Las direcciones "+eje z/z'" y "-eje z/z'" se refieren a la orientación del eje local z/z' de la barra. Si la carga puntual actúa en la dirección +z, se debe seleccionar el borde "-eje z/z'" para el apoyo.
Para los apoyos se define un apoyo de diseño con una longitud de introducción de carga rígida de 110 mm en el borde del "+eje z/z'" como apoyo final con una longitud de voladizo de 0 mm.
Para la carga puntual se define un apoyo de diseño con una longitud de introducción de carga rígida de 100 mm en el borde del "-eje z/z'".
El tipo de apoyo para el soporte se asigna al inicio y al final de la barra, mientras que el tipo de apoyo para la carga puntual se define en el nudo intermedio en el lugar de dicha carga.
Los apoyos de diseño también se pueden visualizar gráficamente. En el Navegador - Visualización, la representación de los apoyos de diseño se puede activar o desactivar bajo Tipos para Barras → Apoyos de Diseño.
Resultados
La verificación de la introducción de cargas locales se realiza en las ubicaciones definidas de los apoyos de diseño, tanto en los soportes como en el lugar de introducción de la carga. En el punto x = 0,00 m se encuentra la mayor utilización. La verificación se lleva a cabo en este punto como se ilustra a continuación.
Hay una reacción de apoyo en una sección transversal que tiene solo un alma. El perfil C con un espesor de chapa de t = 2,0 mm tiene cinturones reforzados debido a sus labios. La distancia del apoyo al extremo libre es de 0,00 m, que es menor que 1,5 veces la altura del alma hw = 198 mm. Por lo tanto, la [1] ecuación (6.15a) es determinante para la determinación de la capacidad de carga del alma Rw,Rd.
Los coeficientes deben considerarse según [1], 6.1.7.2 (3):
Por lo tanto, la capacidad de carga del alma bajo introducción de cargas locales se determina como sigue:
La condición de verificación según la [1] ecuación (6.13) se cumple:
Para las otras dos ubicaciones de diseño, la verificación se realiza de manera análoga. Además, se verifica si se cumplen las condiciones según [1], 6.1.11.
Resumen
Con el complemento Diseño de Acero se pueden realizar verificaciones para la introducción local de cargas según el [1] sección 6.1.7. En las ubicaciones relevantes para el diseño, se deben definir apoyos de diseño para esto. La verificación para la introducción de cargas locales se realiza según [1] 6.1.7.2 para secciones transversales con un alma no reforzada o según [1] 6.1.7.3 para secciones con dos o más almas no reforzadas. Además, se verifica si se cumplen las condiciones según [1], 6.1.11.