Análisis de estabilidad de un pilar de acero según UNE-EN 1993-1-1
Artículo técnico
Sistema
La sección del pilar es un tubo cuadrado de acero. El sistema estructural y la carga de cálculo se muestran en la Figura 01.
El dimensionamiento estructural
Los pilares de acero mostrados en la Figura 1 están sujetos a cargas específicas y se analizará su pandeo por flexión. Dado que hay compresión axial en el caso actual, el cálculo se puede llevar a cabo según EN 1993-1-1, apartado 6.3.1. El cálculo según el análisis de segundo orden con curvatura debería ser también una opción.
El objetivo es llegar a una conclusión en términos de eficiencia y examinar la aplicación de aceros de alta resistencia.
La tabla siguiente muestra los diseños correspondientes con el cálculo manual.
| Sección | QHP 260x8 | QHP 300x6 | QHP 250x6.3 |
| Material y propiedades de visualización | S 235 | S 235 | S 550 |
| Clase de | |||
|---|---|---|---|
| c/t | 28,5 | 46 | 35,68 |
| Área de la sección transversal [cm²] | 79,95 | 70,17 | 60,99 |
| Tensión [kN/cm²] | -12,51 | -14,25 | -16,40 |
| Razón de tensiones | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Material Factor | 1,0 | 1,0 | 0.65 |
| Max c/t para clase 1 | 33 | 33 | 21,57 |
| Max c/t para clase 2 | 38 | 38 | 24,84 |
| Max c/t para clase 3 | 42 | 42 | 27,45 |
| Clase de sección | 1 | 4 | 4 |
| Propiedades de la sección eficaz | |||
|
Fórmula 1
| 0,81 | 0,97 | |
|
Fórmula 2
| 0,89 | 0,8 | |
| beff = ρ ∙ b [cm] | 24,81 | 17,98 | |
| A o Aeff [cm²] | 79,95 | 63,51 | 49,79 |
| Diseño de pandeo por flexión | |||
| ${\mathrm N}_\mathrm{cr}\;=\;\frac{9.87\;\cdot\;\mathrm E\;\cdot\;{\mathrm I}_\mathrm z}{\mathrm L^2}$ [kN] | 1.745,66 | 2089,14 | 1.246,46 |
| Npl = A ∙ fy o Aeff ∙ fy [kN] | 1.878,83 | 1.492,49 | 2.738,45 |
|
Fórmula 4
| 1,04 | 0.85 | 1,48 |
| Factor de imperfección α | 0.21 (BC a) | 0.21 (BC a) | 0,13 (BC a0 ) |
| Φ = 0.5 ∙ [1 + α (λ - 0.2) + λ²] | 1,13 | 0,93 | 1,68 |
|
Fórmula 5
| 0,639 | 0,769 | 0,404 |
| $ {\ mathrm N} _ {\ mathrm b, \ mathrm {Rd}} \; = \; \ frac {\ mathrm \ chi \; \ cdot \; {\ mathrm A} _ \ mathrm {eff} \; \ cdot \; {\ mathrm f} _ \ mathrm y} {{\ mathrm \ gamma} _ {\ mathrm M1}} $ [kN] | 1.091,4 | 1.043,4 | 1.005,8 |
|
Fórmula 7
| 0,92 | 0,96 | 0,99 |
Los tres pilares son capaces de soportar la carga especificada. El pilar de en medio tiene dimensiones externas más grandes, pero es más esbelto con respecto a las dimensiones de la sección. La sección se clasifica por tanto como clase de sección 4 y el cálculo tiene que realizarse con el área de la sección eficaz según UNE-EN 1993-1-5. Resulta en una reducción de 11 % debida al pandeo local. Sin embargo, las dimensiones externas más grandes tienen un efecto positivo en la carga crítica Ncr. Como resultado, este pilar tiene una relación de esbeltez más favorable para el pandeo por flexión.
En el pilar de en medio (barra 2), alrededor de un 12% del área de la sección puede compararse con el pilar de la izquierda, el cual tiene el mismo tipo de acero.
En el caso del pilar de la derecha (barra 3), alrededor de un 13 % del área de la sección puede todavía reducirse en comparación con el pilar de en medio. Las dimensiones más pequeñas tienen un efecto negativo en la carga crítica. Alrededor de un 20% del área de la sección también es inefectiva debido al pandeo local. La relación de esbeltez de esta columna es significativamente peor que en el caso de las otras columnas, aunque se permite calcular Ncr con el área real de la sección. Sin embargo, el cálculo se cumple debido al límite elástico mayor.
Los resultados de cálculo con RF-/STEEL EC3 se muestran en la Figura 02.
Autor
Dipl.-Ing. (FH) Frank Sonntag, M.Sc.
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El Sr. Sonntag coordina la oficina de Dlubal Software en Leipzig y es responsable de ventas y atención al cliente.
Palabras clave
pandeo por flexión estabilidad estructura de acero
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- Actualizado 27. octubre 2021
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Valores límite para esfuerzos cortantes por torsión en RF-/STEEL EC3
Los momentos de torsión muy pequeños en las barras a calcular a menudo impiden ciertos formatos de cálculo.
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Uniones de acero | Análisis de estabilidad
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En este caso, se calcula el factor de carga crítica para todas las combinaciones de carga analizadas y el número seleccionado de formas de modo para el modelo de conexión. El factor de carga crítica más pequeño se compara con el valor límite 15 de la norma EN 1993-1-1, apartado 5. Además, es posible un ajuste definido por el usuario del valor límite. Además, las formas del modo correspondientes se muestran gráficamente como resultado del análisis de estabilidad.
Para el análisis de estabilidad, se usa un modelo de superficie adaptado para reconocer específicamente las formas de pandeo local. El modelo del análisis de estabilidad, incluidos los resultados, también se puede guardar y usar como un archivo de modelo separado.
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