Cálculo de pilar de sección variable según EN 1993-1-1

Artículo técnico

Este artículo fue traducido por el Traductor de Google

Ver texto original

La siguiente estructura se incluye como ejemplo IV.10 en [1] "Comentario sobre el Eurocódigo 3". Para un apoyo cuya sección experimenta una variación lineal, basta con la realización del cálculo del estado límite último (comprobación de la sección y análisis de estabilidad). Debido al componente estructural desigual, es necesario realizar el análisis de estabilidad (desde la dirección del soporte principal) utilizando el método según la Sección 6.3.4, o alternativamente, según el análisis de segundo orden.

Sistema

Sección: IS 220/300/15/25/0 (base del pilar), IS 620/300/15/25/0 (capitel)
Material: S 355 (DIN EN 1993-1-1)
Altura del pilar: 6,0 m
En el lado traccionado de la sección existe un apoyo continuo en dirección Y (eje de giro lateral).

Carga

Cargas de cálculo:
NEd = 1.500 kN
MEd = 600 kNm

Imagen 01 - Sistema estructural

Clasificación de la sección

En el lado traccionado de la sección existe un apoyo continuo en dirección Y (eje de giro lateral). Por lo tanto, las fuerzas internas deben incrementarse hasta el estado final.
Existen dos opciones:
  1. Aumente linealmente todas las fuerzas internas hasta alcanzar el estado final (consulte la Figura 02 a la izquierda, la segunda opción (predeterminada) en Detalles)
  2. Aumente solo MEd para alcanzar el estado final (ver Figura 02 a la derecha, la primera opción en Detalles)

Imagen 02 - Clasificación de secciones

Ambas opciones y métodos conducen a resultados muy distintos, desde un diseño elástico máximo en el tercio superior hasta una relación de diseño de plástico completamente posible de la sección en toda la altura de la columna.

En el presente fallo de estabilidad, no surge un incremento de la fuerza axial, sino solo un incremento de los momentos debido a deformaciones y al análisis de segundo orden. Por lo tanto, se selecciona la segunda opción.

Amplificador mínimo αult, k

En este caso, la relación de diseño de la sección se determina utilizando la interacción plástica lineal (ver [2] Ecuación (6.2)). Esto debe activarse en Detalles, ya que RF‑/STEEL EC3 realiza el diseño para las secciones de clase 1 o 2 según la ecuación. (6.31) o (6.41) de [2] por defecto.

De conformidad con la Sección 6.3.4 (2) en [2] , puede ser necesario calcular el amplificador de carga mínima αult, k para alcanzar la resistencia característica en el plano principal con todos los efectos de imperfecciones y el análisis de segundo orden.

La comprobación, en la medida en que las deformaciones afecten a las fuerzas internas, se determina según la ecuación (5.1) en [2] :

Fórmula 1

αcr = NcrNEd > 10

En este caso, se debe determinar αcr por RF‑/STEEL EC3 y RF‑/STEEL Warping Torsion. La mejor manera es generar una caja de módulo separada y definir restricciones laterales intermedias para el conjunto de miembros con el fin de imponer la forma del primer modo con "pandeo en la dirección del eje mayor".

Imagen 03 - Primera deformada del modo

αcr = 18,90> 10

La relación de diseño de la sección y, por lo tanto, el amplificador de carga mínima αult, k se pueden calcular con las fuerzas internas de acuerdo con el análisis estático lineal. Las siguientes razones y factores surgen a lo largo de la longitud del miembro.

Imagen 04 - Coeficientes de amplificación y razones de tensiones mínimos

Esbeltez del componente estructural y factor de reducción χop

La determinación del factor de reducción χop requiere que la relación de esbeltez λop tenga en cuenta el pandeo por flexión o el pandeo lateral-torsional. Esto se calcula según la ecuación (6.64) en [2] :

Fórmula 2

λop = αult,kαcr,op


Valores:
αult, k = ver arriba
αcr, op = amplificador mínimo para alcanzar la carga crítica elástica con respecto al pandeo lateral o lateral

Durante el diseño según 6.3.4, el solucionador RF‑/STEEL EC3 determina el amplificador de carga mínima para alcanzar la carga crítica elástica del componente estructural con respecto al pandeo lateral o lateral. Las propiedades del sistema estructural subyacente se especifican en la ventana 1.4 y 1.7 de la siguiente manera.

Imagen 05 - Propiedades del sistema estructural

En base a la bibliografía de referencia, no se aplicaron restricciones de deformación elásticas, aunque estarían justificadas debido a la placa base y también a la restricción actual en la cabeza de la columna. El resultado del cálculo es:

Imagen 06 - Factor de amplificación αcr, op

Por lo tanto, es posible determinar la esbeltez del componente estructural de acuerdo con [2] 6.3.4:

Fórmula 3

λop = 2,0973,23 = 0,805

La curva de pandeo se puede seleccionar de acuerdo con el Anexo Nacional (NDP a 6.3.4 (1)) de acuerdo con la Tabla NA.4:
Pandeo, tabla 6.2 (sección en I soldada, tf <40 mm, pandeo en y): BC "c"
Pandeo lateral-torsional, tabla 6.4 (h/w = 2.07> 2): BC "d"

En el caso de efectos combinados, se debe utilizar el siguiente amplificador de carga mínima:
χop, z = 0,659 (ecuación 6,49)
χop, LT = 0,684 (Ec. 6,57)
χop = min {χop, LT ; χop, z }
χop = 0,659

Cálculo de los componentes

El diseño real se realiza de acuerdo con [2] 6.3.4 (2) Ecuación (6.63):

Fórmula 4

χop · αult,kγM,1 > 1,0


Ajuste de la ecuación en términos de la relación de diseño:

Fórmula 5

γM,1χop · αult,k < 1,01,10,659 · 2,097 = 0,80 < 1,0

Bibliografía

[1]Feldmann, M .; Kuhlmann, U .; Lindner, J .; Müller, C .; Stroetmann, R .: Eurocódigo 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Banda 1: Allgemeine Regeln und Hochbau. DIN EN 1993-1-1 mit Nationalem Anhang. Kommentar und Beispiele. Berlin: Beuth, 2014
[2] Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Normas y reglas generales para edificios ; EN 1993-1-1:2020-12
[3] National Annex - Nationally determined parameters - Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; DIN EN 1993-1-1/NA:2015-08
[4] Manual de formación EC3. Leipzig Dlubal Software, 2017

Enlaces

Escribir un comentario...

Escribir un comentario...

  • Vistas 795x
  • Actualizado 12. noviembre 2020

Contacte con nosotros

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

RFEM, | Curso de formación básico

Curso de formación en línea 29. enero 2021 8:30 - 12:30 CET

Curso de formación en línea | Inglés

RFEM para estudiantes | EEUU

Curso de formación en línea 3. febrero 2021 13:00 - 16:00 EST

Los errores de usuario más comunes con RFEM y RSTAB

Los errores de usuario más comunes con RFEM y RSTAB

Webinar 4. febrero 2021 14:00 - 15:00 CET

Curso de formación en línea | Inglés

RFEM, | Acero | EEUU

Curso de formación en línea 16. febrero 2021 9:00 - 12:00 EST

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 2 | Estructuras de hormigón según DIN EN 1992-1-1

Curso de formación en línea 19. febrero 2021 8:30 - 12:30 CET

Curso de formación en línea | Inglés

RFEM, | Dinámica estructural y cálculo sísmico según EC 8

Curso de formación en línea 24. febrero 2021 8:30 - 12:30 CET

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 5 | Estructuras de madera según EN 1995-1-1

Curso de formación en línea 17. marzo 2021 8:30 - 12:30 CET

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 3 | Estructuras de acero según DIN EN 1993-1-1

Curso de formación en línea 18. marzo 2021 8:30 - 12:30 CET

Curso de formación en línea | Inglés

RFEM, | Dinámica | EEUU

Curso de formación en línea 23. marzo 2021 13:00 - 16:00 EST

Curso de formación en línea | Inglés

RFEM, | Curso de formación básico

Curso de formación en línea 23. abril 2021 8:30 - 12:30

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 3 | Estructuras de acero según DIN EN 1993-1-1

Curso de formación en línea 6. mayo 2021 8:30 - 12:30

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 2 | Estructuras de hormigón según DIN EN 1992-1-1

Curso de formación en línea 11. mayo 2021 8:30 - 12:30

Curso de formación en línea | Inglés

Eurocódigo 5 | Estructuras de madera según DIN EN 1995-1-1

Curso de formación en línea 20. mayo 2021 8:30 - 12:30

RFEM, | Dinámica estructural y cálculo sísmico según EC 8

Curso de formación en línea 2. junio 2021 8:30 - 12:30

Diseño de barras ADM 2020 en RFEM

Diseño de barras de aluminio según ADM 2020 en RFEM

Webinar 19. enero 2021 14:00 - 15:00 EST

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

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD
RSTAB Programa principal
RSTAB 8.xx

Programa principal

El software de ingeniería estructural para el análisis y dimensionado de estructuras de barras, pórticos y entramados realizando cálculos lineales y no lineales de los esfuerzos internos, deformaciones y reacciones en los apoyos

Precio de la primera licencia
2.550,00 USD
RFEM Estructuras de acero y aluminio
RF-STEEL EC3 5.xx

Módulo adicional

Cálculo de barras de barras de acero según Eurocódigo 3

Precio de la primera licencia
1.480,00 USD
RSTAB Estructuras de acero y aluminio
STEEL EC3 8.xx

Módulo adicional

Cálculo de barras y conjuntos de barras de acero según Eurocódigo 3

Precio de la primera licencia
1.480,00 USD
RFEM Estructuras de acero y aluminio
RF-STEEL Warping Torsion 5.xx

Ampliación de módulo para RF-STEEL EC 3 e RF-STEEL AISC

Análisis de segundo orden de torsión de alabeo con 7 grados de libertad

Precio de la primera licencia
850,00 USD
RSTAB Estructuras de acero y aluminio
STEEL Warping Torsion 8.xx

Ampliación de módulo para STEEL EC 3 e RF-STEEL AISC

Análisis de segundo orden de torsión de alabeo con 7 grados de libertad

Precio de la primera licencia
850,00 USD