Cálculo de las propiedades efectivas de la sección

Artículo técnico

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Antes del análisis real de la sección de las secciones de acero, deben clasificarse según EN 1993-1-1 5.5 con respecto a su resistencia y capacidad de rotación. Las secciones individuales se analizan y clasifican en las clases 1 a 4. La clase de la sección se determina posteriormente y generalmente a partir de la clase más alta de las partes de la sección. Si se puede utilizar la resistencia plástica para el diseño posterior de secciones de las clases 1 y 2, solo se pueden determinar elásticamente a partir de la clase 3 en adelante. Para las secciones transversales de la clase 4, el pandeo local ya se produce antes de alcanzar el momento elástico. Para tener en cuenta este efecto, está permitido utilizar anchos efectivos. Este artículo tratará ahora con más detalle el cálculo de los valores efectivos de la sección.

Figura 01 - 1 - Sección efectiva, Fuente: DIN EN 1993-1-5

Proceso de cálculo

En el primer paso de cálculo, se debe determinar la distribución de tensiones en la sección bruta. Según la norma EN 1993-1-5 4.4, es posible determinar los valores de pandeo k σ para las partes de la sección sometidas a compresión por medio de los esfuerzos existentes. El ancho efectivo b eff de la sección se calcula por medio del coeficiente de pandeo λ p y el factor de reducción resultante ρ. La reducción así determinada se resta de la sección total. Esto da como resultado nuevas dimensiones de sección y valores de sección.

Sin embargo, el cálculo aún no se ha completado en este punto. Se realiza un paso de iteración adicional en el que se calcula una nueva distribución de tensiones con las fuerzas internas existentes en función de la sección transversal reducida. En este punto, tenga en cuenta lo siguiente:

  1. Al reducir la sección transversal, se desplaza el centro de gravedad. Si actúan las fuerzas axiales, crean un momento adicional a través de la distancia del nuevo centroide al anterior.
  2. La reducción de la sección también puede hacer que giren los ejes principales. En tales casos, se debe tener en cuenta el momento de desviación I yz .

Después de determinar las tensiones, se vuelve a comprobar la esbeltez de las partes de la sección sometidas a compresión. Si se necesitan más reducciones, el proceso iterativo debe continuarse hasta que no se produzcan cambios significativos en la sección. Solo después se pueden realizar los diseños correspondientes con los valores de sección efectivos.

Resumen

La determinación de los valores efectivos de la sección transversal realizados rápidamente en el primer momento puede resultar rápidamente en un cálculo que requiere mucho tiempo debido a varias iteraciones requeridas. Los usuarios de SHAPE-THIN y los módulos de diseño de acero tienen acceso a productos potentes que cubren los problemas clave enumerados anteriormente.

Bibliografía

[1] Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero. Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificios; DIN EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2]  Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero. Parte 1-5: Componentes estructurales en forma de placa; DIN EN 1993-1-5: 2006 + AC: 2009
[3]  Kuhlmann, U. (Ed.): Calendario de estructuras de acero 2013: Eurocódigo 3 - Normas de aplicación para el acero en la ingeniería industrial y de plantas. Berlin: Ernst y Sohn, 2013

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