Clasificación de sección transversal en caso de flexión uniaxial con fuerza axial

Artículo técnico

El módulo adicional RF- / STEEL EC3 realiza una clasificación detallada de secciones en cada diseño antes de que se lleve a cabo el diseño. Por lo tanto, se evalúa la susceptibilidad al pandeo local de todas las partes de la sección transversal. La clase de sección transversal definida tiene un efecto sobre la resistencia y la determinación de la capacidad de rotación.

Clases Transversales

El Eurocódigo 3 [1] especifica cuatro clases de secciones transversales:

Figura 01 - Clases de sección transversal

La clasificación de la sección transversal proporciona los siguientes parámetros y condiciones de contorno:

  • Soporte de una parte de sección transversal (en uno o ambos lados)
  • Longitud c de una parte de sección transversal
  • Espesor t de una parte de sección transversal
  • Fuerza de rendimiento del acero utilizado en la forma del factor ε
  • Distribución de las tensiones en la parte de sección transversal diseñada.

La clase de la parte de sección transversal con el valor menos favorable es la que rige para toda la sección transversal. Para las secciones I y las secciones H, esta es usualmente la red comparativamente delgada.

La distribución de tensiones se detecta mediante el parámetro α (plástico, Clase 1 y 2) o ψ (elástico, Clase 3). En este caso, α representa la longitud porcentual de la tensión de compresión en la parte de la sección transversal, mientras que ψ representa la relación de las tensiones límite.

Figura 02 - Explicación de α y ψ

Nota IMPORTANTE:

  • Las tensiones existentes siempre se calculan hacia arriba o hacia abajo hasta la resistencia del rendimiento.
  • Las tensiones de compresión siempre se deben establecer como positivas, las tensiones de tracción como negativas.

En la flexión únicamente uniaxial en una doble sección simétrica, la determinación de α y ψ es trivial. Una fuerza axial adicional requiere consideraciones adicionales. La pregunta interesante es, ¿hasta qué punto se aplica la fuerza normal? Hay dos enfoques y ambos se implementan en el módulo adicional RF- / STEEL EC3.

Figura 03 - Tipos de determinación de α y ψ

Primero, está la segunda opción 'Aumentar N Ed y M Ed uniformemente', que está predefinida en RF‑ / STEEL EC3. En el caso de la distribución de tensiones elásticas, las tensiones existentes se incrementan por la relación entre la tensión de rendimiento / la mayor tensión de compresión en la parte transversal. El parámetro results resulta de la relación entre la tensión de compresión y la tensión de tensión. Si la distribución de tensiones es plástica, el momento y la fuerza axial aumentan hasta que se alcanza una de las condiciones de interacción especificadas en [1] y, por lo tanto, se alcanza el estado límite de plástico. Vea la explicación en [2] , página 13.

RF- / STEEL EC3 usa la condición de interacción de acuerdo con la Fórmula 6.2 porque es fácil de rastrear y es válida para todos los tipos de secciones transversales. El siguiente gráfico muestra un ejemplo de IPE 360, S 235, con las siguientes fuerzas internas y resistencias plásticas:

M y, Ed = 125.0 kNm N Ed = 300.0 kN
M y, Rd = 239.5 kNm N Rd = 1,709.0 kN

Figura 04 - Diagrama de interacción

La extrapolación de las tensiones existentes da como resultado los siguientes límites de fuerzas internas:

M N, y, Rd = 179.2 kNm N My, Rd = 430.1 kN

Sobre la base de la fuerza axial límite, el tamaño del bloque de esfuerzo ahora se puede determinar y aplicar en el área de bisección de los ejes de la sección transversal. Al considerar los bloques de tensión restantes del momento de flexión, ahora puede determinar la longitud de la tensión de compresión en la parte de la sección transversal y, por lo tanto, el parámetro α.

Figura 05 - Cálculo de α

La primera opción 'Solucionado N Ed , aumentar M Ed para alcanzar f yd ' puede explicarse fácilmente en la distribución de la tensión plástica. La fuerza axial no se extrapola, sino que se aplica al tamaño de acción. Como resultado, el área de compresión y α generalmente son más pequeñas cuando se usa esta opción.

La determinación de los valores límite de c / t para las clases de sección transversal individuales no se explica con más detalle en este artículo. Esta información se puede encontrar en [1] , Tabla 5.2.

Referencias

[1] Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero. Parte 1‑1: Reglas generales y reglas para edificios. EN 1993‑1‑1: 2005 + AC: 2009
[1] SEMI-COMP +: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. (2011). Graz: TU Graz - Institut für Stahlbau.

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