Análisis de estabilidad de componentes estructurales de dos dimensiones en ejemplo de muro de madera contralaminada 2

Artículo técnico

El artículo siguiente describe el cálculo usando el método de la barra equivalente según la referencia [1] Apartado 6.3.2, realizado en el ejemplo de un muro de madera contralaminada susceptible del pandeo descrito en la Parte 1 de esta serie de artículos. El análisis de pandeo se realizará como un análisis de tensiones a compresión con una resistencia a compresión reducida. Para ello, se determina el factor de inestabilidad kc, lo cual depende principalmente del componente de la esbeltez y del tipo de apoyo.

Figura 01 - La estructura de capas con propiedades de rigidez y resistencia de Stora Enso CLT 100 C5s

La determinación de la esbeltez requiere el momento de inercia I, entre otros parámetros. Éste se puede calcular a partir de la rigidez a flexión (en dirección y) de la superficie (ver Figura 03 en Parte 1). Además, se calcula el área neta Anet para la cual se consideran los componentes de las capas longitudinales en dirección y (ver Figura 02). Ya que se tiene que determinar el valor percentil menor de la tensión de pandeo crítica, el quinto valor percenil debería utilizarse para el módulo de elasticidad. Para madera de coníferas, según EN 338, éste debería ser 2/3 del valor medio del módulo de elasticidad. El facto de rectitud βc considera la amplitud de la contraflecha dependiendo del material. Para barra dentro de los límites de rectitud, este factor es 0,2 (L/300) para madera maciza, y 0,1 (L/500) para madera laminada encolada y madera microlaminada. Los cálculos siguientes aplican el factor de rectitud de 0,2 para madera contralaminada, según [2] Anejo K.6.3. La clase de duración de carga se considera como "media", resultando un factor de modificación kmod de 0,8 para madera contralaminada.

Figura 02 - Cálculo de la barra equivalente según UNE-EN 1995-1-1, apartado 6.3.2

El factor de inestabilidad que reduce la resistencia a compresión es 0,37. Como se puede ver en la Figura 02, el valor de cálculo resultante es 1,44 > 1,00. Por tanto, no se cumple el cálculo de estabilidad.

Para evitar el cálculo manual, el cálculo de la barra equivalente también se puede utilizar en el módulo adicional RF-TIMBER Pro. Para ello, se asigna el tipo de "viga resultante" a la barra correspondiente en el modelo (ver Figura 03). Esta viga resultante no tiene ninguna rigidez adicional e integra los esfuerzos internos de superficie en el área de integración definida. Para ser capaz de calcular esta barra en RF-TIMBER Pro, se tiene que asignar la sección y material correspondientes a esta barra. En este caso, las propiedades de rigidez de Stora Enso CLT 100 C5s se desvían de la norma. Por tanto, es necesario crear un material nuevo definido por el usuario y ajustar las propiedades de rigidez. Para representar correctamente los momentos de inercia para el cálculo, se debe crear una sección con un ancho eficaz. Esto se puede calcular de nuevo usando la rigidez a flexión y la altura de la sección (ver Figura 3).

Figura 03 - Distribución de esfuerzos axiles de la viga resultante y determinación del ancho eficaz

Para obtener la misma resistencia a flexión para la barra homogénea, necesitamos la sección con una anchura de 92,56 mm y un canto de 1.000 mm. Por ello, el momento de inercia correcto se determina al realizar el análisis de pandeo. Sin embargo, ya que en este caso el área aplicada a compresión Anet es demasiado grande, tiene que reducirse para el cálculo. Esta reducción se puede lograr, por ejemplo, ajustando la longitud eficaz lef. Para esto, se define la longitud eficaz lef,z,TIMBERPro en Excel utilizando la búsqueda de valor objetivo, lo que resulta del factor factor de inestabilidad eficaz ajustado kc,z,ef (ver Figura 04).

Figura 04 - Corrección del área de la sección usando las longitudes eficaces

De esta manera, la longitud eficaz ajustada considera el área de la sección distinta de la sección eficaz en el análisis de pandeo. El cálculo es el mismo que el cálculo manual (ver Figura 5).

Figura 05 - Razón de cálculo en RF-TIMBER Pro

Si los momentos flectores (debidos, por ejemplo, al viento) tienen que estar disponibles además del esfuerzo axil, éstos se pueden considerar en RF-TIMBER Pro con el mismo procedimiento, ya que el módulo resistente de la sección correcto Wz ya está considerado para la tensión de flexión. En el caso de flexión desviada, el factor km se puede multiplicar adicionalmente por el factor bef/bnet en los ajustes del Anejo Nacional con el fin de determinar correctamente el módulo resistente de la sección Wy.

Referencias

[1] Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación; UNE-EN 1995-1-1:2016
[2] Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación - Especificaciones nacionales para la implantación de OENORM EN 1995-1-1, Comentarios nacionales y suplementos nacionales; ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15

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

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

RFEM Estructuras de madera
RF-TIMBER Pro 5.xx

Módulo adicional

Cálculo de barras de madera según Eurocódigo 5, SIA 265 y/o DIN 1052

RFEM Otros
RF-STABILITY 5.xx

Módulo adicional

Análisis de estabilidad según el método de los valores propios