Evaluación de las formas de los modos locales y globales utilizando RSBUCK para la determinación de la longitud de las barras equivalentes

Artículo técnico

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Al realizar el análisis de estabilidad de barras según el método de barras equivalentes, considerando los esfuerzos internos según el análisis estático lineal, es muy importante determinar las longitudes de barras equivalentes determinantes.

Antecedentes teóricos

La esbeltez y los factores de reducción resultantes se determinan mediante el análisis de pandeo por flexión según EN 1993-1- [1] , Capítulo 6.3. También se debe tener en cuenta la carga de pandeo elástica crítica N cr . Esta carga crítica se determina analíticamente en el módulo adicional STEEL-EC 3 utilizando la longitud eficaz determinante. Para estructuras simples, hay cuatro casos de Euler comúnmente utilizados.

Figura 01 - Euler Cases

En el caso de estructuras complejas, la evaluación de la longitud efectiva no es tan trivial. Para esta determinación, puede utilizar el módulo adicional RSBUCK .

Primero se determina un factor de carga crítica para la estructura. Esto se multiplica por los esfuerzos normales de las barras para obtener las cargas críticas. Las longitudes eficaces correspondientes para el pandeo en ambos ejes se calculan usando la fórmula ajustada:

$$ {\ mathrm N} _ \ mathrm {cr} \; = \; \ mathrm E \; \ cdot \; \ mathrm I \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm \ pi ^ 2} {{mathrm L} _ \ mathrm {cr}} $$

Finalmente, los factores de carga eficaces se determinan a partir de esta relación:

$$ {\ mathrm k} _ \ mathrm {cr} \; = \; \ frac {{\ mathrm L} _ \ mathrm {cr}} {\ mathrm L} $$

Formas de modos globales y locales en RSBUCK

La definición de las formas de los modos y la evaluación adecuada se explican con el siguiente ejemplo de un pórtico simple.

Figura 02 - Frame

Para determinar el modo de pandeo y las longitudes de pandeo, la carga desempeña un papel importante: los valores de pandeo dependen no sólo del modelo estructural, sino también de la relación de esfuerzos normales con la carga de pandeo crítica total N cr . Es posible calcular las longitudes de pandeo para barras con esfuerzos de compresión solamente. Además, la distribución de la carga en toda la estructura afecta la determinación de los factores críticos.

Al evaluar gráficamente las formas del modo individual, puede identificar si hay una forma de modo global o local. Si hay una carga crítica de una barra individual en el caso de la carga crítica estructural más desfavorable, esto será evidente en el gráfico. En el caso de una falla de este tipo, los resultados no se pueden usar para todas las otras barras y no se deben evaluar.

En nuestro ejemplo, la primera forma de modo con el factor de carga crítica de 5,32 ilustra el desplazamiento global de la estructura en el plano de la estructura. La segunda forma de modo con el factor de carga crítico de 11,42 ilustra el desplazamiento local de la columna izquierda en el plano del pórtico (abolladura alrededor del eje menor z).

Figura 03 - Eigenvalues

Barras divididas

Al calcular las longitudes efectivas y los factores de longitud eficaz, debe tener en cuenta la división de las barras. En este ejemplo, la columna izquierda del encuadre consiste en dos barras individuales. Por motivos técnicos de modelado, la columna se dividió en el medio. Al considerar solo la forma del modo local (Modo de pandeo Nº 2), esto se puede clasificar bajo el caso de Euler Nº 2 y el resultado esperado del coeficiente de la longitud eficaz k cr, z = 1,0. Sin embargo, la ventana de resultados 2.1 en el módulo adicional visualiza el factor de longitud eficaz k cr, z = 2.0 para ambas barras "parciales" de la columna.

Esto se puede explicar fácilmente por las relaciones mencionadas anteriormente en "Antecedentes teóricos". En este caso, la longitud de pandeo para toda la columna es igual a la longitud del pilar. Por lo tanto, el factor de longitud eficaz es 1. Por otro lado, RSBUCK también analiza las barras individuales. Basado en k cr = L cr / L donde L = 0,5 ⋅ columna de longitud, el factor de longitud eficaz es 2,0.

Los coeficientes de longitud eficaz para barras continuas no se pueden determinar directamente en RSBUCK. Para ello, puede evaluar los resultados de las barras individuales. La barra que comprueba la menor carga de pandeo N cr se puede considerar como la barra única gobernante para una barra continua. Puede calcular entonces los valores de k cr a partir de la longitud efectiva de esta barra y la longitud total de la barra continua.

Figura 04 - Buckling Length

Referencia

[1] Comité Europeo de Normalización. (2010). Eurocódigo 3: Cálculo de estructuras de acero - Parte 1-1: Reglas y reglas generales para edificios. EN 1993-1-1 (2010-12). Bruselas: CEN.

Palabras clave

Análisis de estabilidad método de la barra equivalente Deformada del modo carga crítica

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