Clasificación de secciones transversales y análisis plástico en SHAPE-THIN

Artículo técnico

El software de propiedades de secciones SHAPE‑THIN determina las propiedades de la sección eficaz de secciones transversales de pared delgada según el Eurocódigo 3 y Eurocódigo 9. De manera alternativa, el programa permite el cálculo plástico de secciones generales según el Método Simplex. En este proceso, se calculan las reservas plásticas de las secciones de manera iterativa para los esfuerzos internos determinados elásticamente.

El ejemplo siguiente describe las propiedades de la sección transversal eficaz en la zona de corte de un perfil en I laminado. Después, los resultados se comparan con el análisis plástico.

La sección

La sección se crea utilizando la biblioteca de secciones. Al insertar la sección laminada IPE 200, activamos la opción "Reducir la sección a elementos individuales". El material de la sección es el acero estructural S 235.

Figura 01 - Introduciendo la sección desde la biblioteca

El corte puede generarse reduciendo el elemento del alma a una distancia de 30 mm. A continuación, es posible quitar los elementos superpuestos y empalmes.

Esfuerzos internos

En nuestro ejemplo, se especifica una fuerza de compresión bastante considerable con momentos flectores pequeños.

Figura 02 - Fuerza axil y momentos flectores

Las constelaciones de esfuerzos internos se pueden analizar utilizando diversos casos de carga, posiciones en x o números de barras. Además, SHAPE‑THIN proporciona la opción de importar los esfuerzos internos de RFEM ó RSTAB.

Clasificación de secciones

Después del cálculo, se asigna la Clase de sección 1 a las alas. El alma pertenece a la sección de Clase 3.

Figura 03 - SHAPE‑THIN Tabla "6.2 Clasificación de la sección según EN 1993‑1" y diagrama de tensiones

Con el fin de que el alma alcance el límite elástico para una distribución de tensiones elástica, la resistencia a momento plástico no puede desarrollarse debido al pandeo local. Sin embargo, el pandeo local no aparece antes de alcanzar el límite elástico.

Secciones eficaces

Como se puede ver en el gráfico de tensiones, el momento flector My reduce las tensiones de compresión en el extremo libre del alma. Para un diseño posterior, se establece en cero. La constelación modificada de esfuerzos internos se puede asignar a una barra nueva, por ejemplo.

Figura 04 - Esfuerzos internos de la barra núm. 2: Esfuerzo axil sin momento My

Como resultado, el alma se asigna ahora a la Clase de sección 4. El ancho eficaz de la parte de la sección es sólo el 62% de la longitud de la barra.

Figura 05 - Tensiones en la sección completa y reducida (Clase 4)

Las tensiones pueden mostrarse tanto en la sección completa (en la parte superior izquierda de la figura) como en la sección reducida (derecha).

Análisis plástico

En SHAPE-THIN, también es posible realizar el análisis plástico para ambas constelaciones de esfuerzos internos. Para esto, es necesario seleccionar la opción "Cálculo de la capacidad plástica" en el cuadro de diálogo de Datos generales. En el cálculo, el coeficiente de mayoración αplast se determina como el máximo de una tarea de optimización lineal con el fin de alcanzar la resistencia plástica de la sección, considerando las condiciones de interacción. ("Algoritmo Simplex revisado").

Figura 06 - Criterio de plastificación de Von Mises (Método Simplex)

El cálculo simplex proporciona el resultado de las reservas plásticas de 541% y 862% para ambos esfuerzos internos.

Figura 07 - SHAPE-THIN Tabla 8.1 Plasticidad y Tensiones Equivalentes para la barra núm. (Clase 4)

Está claro que la resistencia de la sección es bastante más alta en el caso en el caso de la compresión (Barra 2) que en el caso de los efectos combinados, aunque solamente una parte del alma es eficaz según el Eurocódigo 3. Sin embargo, en este análisis no se deben mezclar los distintos enfoques de los dos métodos; según el Eurocódigo 3, es discituble si una parte de sección es propensa al pandeo. Esto es el caso de las secciones de Clase 4. Entonces es necesario analizar si la sección eficaz que queda es capaz de absorber los esfuerzos internos. Por otra parte, el Método Simplex realice un cálculo plástico de tensiones, el cual no está afectado por las razones c/t de las partes de la sección. Por tanto, no siempre hay pandeo local, sino sólo un análisis plástico de tensiones.

Resumen

SHAPE-THIN realiza la clasificación de secciones de pared delgada según EC 3 y EC 9 mediante la determinación de los anchos eficaces, así como también de las propiedades de secciones eficaces. Las tensiones se pueden comprobar por consiguiente con respecto a la sección reducida. Por contra, el análisis plástico según el Método Simplex no considera ningún efecto de pandeo local. Esto puede llevar a razones de tensiones más favorables. Sin embargo, éstas no se consiguen en la sección debido al fallo de estabilidad.

Referencias

[1]   Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero - Parte 1‑1: Reglas generales y reglas para edificios; UNE-EN 1993‑1‑1:2005 + AC:2009
[2]   Kindmann, R. & Frickel, J. (2002). Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit (1st ed.). Berlin: Ernst & Sohn.
[3]   Manual de SHAPE-THIN. (2012). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar.

Enlaces

Contacte con nosotros

Contacte con Dlubal Software

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento? 

Contacte con nosotros o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34-911-438-160

info@dlubal.com

Propiedades de secciones Pared delgada
SHAPE-THIN 8.xx

Programa de secciones

Propiedades de sección, análisis de tensiones y cálculo plástico de secciones de pared delgada abiertas y cerradas