Análisis de estabilidad de componentes estructurales de dos dimensiones en ejemplo de muro de madera contralaminada 3

Artículo técnico

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Este artículo explica la alternativa al método de miembro equivalente que ofrece la opción de determinar las fuerzas internas de la pared susceptibles de pandeo según el análisis de segundo orden considerando imperfecciones y realizar posteriormente el diseño de la sección transversal para flexión y compresión.

Para comparar los resultados con el método de miembro equivalente o para crear la condición previa idéntica, solo se consideran los resultados de la sección del muro entre las puertas. Dado que la carga introducida en la sección de pared respectiva por los dinteles de las puertas se concentra en el área de la esquina de las aberturas de la puerta, (localmente) también hay una fuerza axial mayor que en el medio de la sección de la pared (ver Figura 1).

Figura 01 - Efectos locales relacionados con la carga Introducción

El método de miembro equivalente no consideró estos efectos locales, ya que se calcularon con una fuerza axial "borrosa". Para considerar esto también en el diseño de la superficie (para obtener las mismas condiciones), se ingresa una región promedio, que "distribuye" las fuerzas internas en la sección del muro respectivo (ver Figura 2). Las tensiones locales se consideran en el diseño, por supuesto, y no se explicarán más en este artículo.

Figura 02 - Izq.: distribución real del esfuerzo "axil" / Derecha: distribución "borrosa" del esfuerzo axil

Para considerar la deformación previa sin tensión (imperfección) de acuerdo con [1] Sección 5.4.4 (2), el módulo adicional RF-IMP genera una malla FE preformada a partir del modo de pandeo, que se determinó en RF -ESTABILIDAD (ver Figuras 3 y 4). El valor de 7,5 mm resulta de la ecuación 5.2 de [1].

Figura 03 - Generación de preformación en RF-IMP

Figura 04 - Preformación global del muro

Para determinar las fuerzas internas de acuerdo con el análisis de segundo orden, es necesario activar la malla FE preformada en las opciones adicionales del caso de carga o combinación de carga respectiva (ver Figura 5).

Figura 05 - Consideración de la deformación previa para casos de carga o combinaciones de carga

Por lo tanto, surgen momentos de flexión adicionales para los resultados además de las fuerzas axiales (ver figura 6), que deben considerarse en el diseño.

Figura 06 - Momentos flectores resultantes del cálculo según el análisis de segundo orden

El cálculo posterior en RF-LAMINATE proporciona la relación de diseño del 94% para la sección de muro susceptible al pandeo (ver Figura 7). La relación de diseño resultante del método de miembro equivalente es 144%. Debido al factor de carga crítica muy bajo, esta diferencia no debe interpretarse como lineal en absoluto.

Figura 07 - Razón de tensiones de la sección del muro susceptible a pandeo

Las diferencias conducen a una pequeña parte insignificante de la rigidez adicional, que es causada por los dinteles de las puertas al analizar el modelo de superficie. Sin embargo, la principal diferencia entre el cálculo utilizando el método de miembro equivalente y el cálculo según el análisis de segundo orden se debe a una aplicación diferente de las rigideces. Mientras que el diseño de miembro equivalente usa los valores de rigidez del percentil 5, el diseño según el análisis de segundo orden aplica los valores para las propiedades de rigidez de acuerdo con [1], Sección 2.2.2, o [2] , Sección NCI NA.9.3 .3. Sin embargo, [3] la Sección 8.5.1 (2) y [4] estipula que los componentes estructurales individuales deben calcularse con los valores de rigidez del percentil 5 divididos por el factor parcial, y no con los valores de las propiedades de rigidez. Al calcular de acuerdo con el análisis de segundo orden, esto afecta el momento de flexión adicional, que resulta de la deformación previa. Además de esto, la tensión de diseño límite calculada según el método de miembro equivalente directamente con kmod será menor, mientras que apenas cambia cuando se calcula según el análisis de segundo orden [5] . Por lo tanto, la rigidez siempre debe reducirse adicionalmente por el factor de modificación kmod de acuerdo con [5], Sección E 8.5.1.

Para analizar los diversos casos, la figura 8 muestra lo que esto realmente significa en una estructura simplificada. La carga se reduce hasta que se cumple el diseño del método de miembro equivalente (Caso 4). Para el caso 1 al caso 3, el análisis de estabilidad se realizó con fuerzas internas en el modelo preformado. En el caso 1, la rigidez se considera con los valores de diseño. El caso 2 se calcula con los valores de rigidez del percentil 5 y el caso 3 con las propiedades de rigidez reducidas por kmod . Como se confirma en [6] , el resultado con la mejor conformidad es proporcionado por el método de miembro equivalente para el Caso 3.

Figura 08 - Razón de tensiones entre el método de la barra equivalente y el análisis de segundo orden con rigideces distintas

Si no se consideran las reducciones por kmod para la rigidez, tampoco se tiene en cuenta la influencia del contenido de humedad y la duración de la carga en las propiedades de rigidez y, por lo tanto, en la determinación de las fuerzas internas. Por lo tanto, el diseño que aplica kmod de menos de 1.0 puede ser incorrecto. Las rigideces modificadas se pueden considerar para cada combinación de carga, por ejemplo, como se muestra en la Figura 9.

Figura 09 - Modificación de la rigidez para los casos de carga o combinaciones de carga

Referencia

[1] Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-1: General - Reglas comunes y reglas para edificios; DIN EN 1995-1-1: 2010-12
[2]  Anejo Nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-1: General - Reglas comunes y reglas para edificios; DIN EN 1995‑1‑1/NA: 2013‑08
[3]  Diseño de estructuras de madera - Reglas generales y reglas para edificios; DIN 1052: 2008-12
[4]  Holzbau - Korrigenda C3 zur Norm SIA 265: 2012
[5] Blass, H. J .; Ehlbeck J .; Kreuzinger H .; Steck G .: Erläuterungen zu DIN 1052: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken, 2. edición. Karlsruhe: Bruderverlag, 2005
[6] Möller, G .: Zur Traglastermittlung von Druckstäben im Holzbau; en Bautechnik 5/2007, p. 329 - 334

Palabras clave

Análisis de estabilidad Estabilidad Madera laminada CLT Dimensionamiento con barra equivalente Análisis de segundo orden

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