Implementación de la norma EN 1993-1-8 (2005) Verificación de pernos en SDC Verifier
Yurii Shumak
El análisis de uniones atornilladas es vital en ingeniería estructural, ya que garantiza la transferencia segura y eficaz de cargas entre los miembros estructurales.
Los pernos desempeñan un papel fundamental en la unión de componentes, y su análisis ayuda a determinar la estabilidad y resistencia generales de la estructura. Mediante el análisis de las uniones atornilladas, los ingenieros pueden evaluar factores como el esfuerzo cortante, la tensión y la capacidad portante para garantizar que las uniones puedan soportar las cargas previstas y evitar fallos o colapsos. Un análisis preciso de las uniones atornilladas mejora la integridad estructural, minimiza los riesgos y permite un diseño óptimo, garantizando en última instancia la seguridad y fiabilidad de toda la estructura.
Aquí se describe otra gran característica del SDC Verifier. Conexiones realizadas con pernos según EN 1993-1-8 (2005) Capítulo 3 pueden comprobarse ahora con SDC Verifier directamente dentro de su programa estándar de AEF.
Para la comprobación de pernos EN 1993-1-8 se pueden realizar las siguientes comprobaciones:
Conexión a cortante
- A. tipo de rodamiento;
- B. Resistencia al deslizamiento en servicio;
- C. Resistencia al deslizamiento en el límite;
Conexión de tensión
- D. no precargado;
- E. precargado.
Para cizallamiento y tracción juntos
Tabla 3.2: Categorías de uniones atornilladas
| Categoría | Criterios | Observaciones |
|---|---|---|
|
Conexiones a cortante |
||
|
A tipo de rodamiento |
\[F _{\nu,Ed} \leq F _{\nu,Rd} \]; \[F _{\nu,Ed} \leq F _{b,Rd} \] | No requiere precarga. Se pueden utilizar clases de pernos de 4.6 a 10.9 |
|
B antideslizante en servicio |
\[F _{\nu,Ed,ser} \leq F _{\nu,Rd,ser} \]; \[F _{\nu,Ed} \leq F _{\nu,Rd} \]; \[F _{\nu,Ed} \leq F _{b,Rd} \] | Deben utilizarse pernos precargados 8.8 o 10.9. Para la resistencia al deslizamiento en servicio, véase 3.9. |
|
C antideslizante a la última |
\[F _{\nu,Ed} \leq F _{s,Rd} \]; \[F _{\nu,Ed} \leq F _{b,Rd} \]; \[|AC_{2} \sum{F_{nu,Ed}} \leq N_{net,Rd} AC_{2}|\] | Deben utilizarse pernos precargados 8.8 ó 10.9. Para la resistencia al deslizamiento en la rotura véase 3.9\[.N_{net,Rd}\] véase 3.4.1(1) c) |
| Conexiones en tensión | ||
| D
no precargado |
\[F _{t,Ed} \leq F _{t,Rd} \]; \[F _{t,Ed} \leq B _{p,Rd} \] | No requiere precarga. Se pueden utilizar clases de pernos de 4,6 a 10,9.\[ B _{p,Rd} \] véase la tabla 3.4 |
|
E precargado |
\[F _{t,Ed} \leq F _{t,Rd} \]; \[F _{t,Ed} \leq B _{p,Rd} \] | Deben utilizarse pernos precargados de 8,8 ó 10,9. \[ B _{p,Rd} \] véase el cuadro 3.4 |
| La fuerza de tracción de diseño Ft,Ed. debe incluir cualquier fuerza debida a la acción de apalancamiento, véase 3.11. Los pernos sometidos tanto a una fuerza de cizallamiento como a una fuerza de tracción también deben satisfacer los criterios indicados en la tabla 3.4. | ||
SDC Verifier extrae automáticamente los esfuerzos axiales y cortantes del modelo de elementos finitos (Ansys, FEMAP o Simcenter 3D /NX CAE), el diámetro del perno se toma por defecto de la propiedad pero el usuario tiene por supuesto la posibilidad de anularlo.
En el siguiente ejemplo se muestra una comprobación de los pernos M20, clase 8.8. Las propiedades y ubicaciones del perno se han tomado del informe de configuración del modelo (un informe generado automáticamente con una descripción completa del modelo de AEF):
Los valores nominales del límite elástico f_yb y de la resistencia a la rotura por tracción f_ub de los pernos se toman de la tabla tras seleccionar la clase de perno del elemento:
Tabla 3.1: Valores nominales del límite elástico fyb y de la resistencia última a la tracción fub para pernos
| Clase perno | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fyb(N/mm2) | 240 | 320 | 300 | 400 | 480 | 640 | 900 |
| fub(N/mm2) | 400 | 400 | 500 | 500 | 600 | 800 | 1000 |
En el siguiente ejemplo se comprueba la unión atornillada sin precarga o pretensión controlada, pero esto también puede seleccionarse seleccionando la categoría de comprobación correspondiente, véase más abajo:
Imagen del menú de pernos del Eurocódigo 3 con las tablas y gráficos utilizados en este artículo
La tabla siguiente incluye las fórmulas para el cálculo de la resistencia de diseño utilizadas en la comprobación del SDC.
Dado que no se aplica una precarga controlada, los pernos del ejemplo se comprobarán según los límites de la categoría A: tipo de rodamiento y para la carga de cizallamiento se utiliza la categoría D no precargada de la tabla 3.2.
Los resultados detallados de la comprobación de los pernos según la norma EN 1993-1-8 (2005) se muestran en la tabla.
Los ID de los pernos (=los números de elemento de los elementos de los pernos):
La tabla siguiente muestra los peores resultados en la selección de pernos. Las identificaciones de los pernos con peores resultados se muestran en la tabla.
El factor de utilización total muestra los resultados máximos de las comprobaciones tanto en la carga de cizallamiento como en la carga axial del perno (=última columna de la tabla anterior).
Con la ayuda del núcleo de cálculo de SDC Verifier esta comprobación puede repetirse para diferentes situaciones de carga. En el ejemplo siguiente se crean 5 situaciones de carga más y un grupo de carga. Los grupos de carga a continuación consisten en un factor multiplicado por una fuerza unitaria. (para facilitar la explicación la fuerza unitaria resulta en 0,71 N de carga axial y 0,71 de carga de cizallamiento en cada perno)
Todas las combinaciones de carga combinadas en el grupo de carga
Al mostrar el resultado del grupo de carga, se informa de la situación de carga máxima de cada perno trazando la utilización máxima de la comprobación del perno para todas las situaciones de carga del grupo de carga:
La siguiente tabla muestra la carga de diseño (fuerza axial y cortante) en el perno ID 3 sobre las cargas. La última fila de la tabla muestra los resultados para el grupo de carga, en este caso, es igual a la peor carga establecida 5.
En la tabla siguiente se muestran los resultados detallados sobre las cargas para el perno ID 3.
Este es otro ejemplo de cómo agilizar la verificación de los resultados de AEF de acuerdo con las normas, reglas y reglamentos. Con la ayuda de SDC Verifier es muy fácil realizar la comprobación de pernos según la norma EN 1993-1-8 (2005), todas las comprobaciones se realizan directamente dentro del modelo de AEF y los resultados pueden incluirse en el informe general de resultados generado.
Se acabaron los tediosos procedimientos de seleccionar los elementos de los pernos, exportar los resultados de los pernos para todas las situaciones de carga diferentes a un programa de hoja de cálculo, establecer una comprobación de los pernos y resumir todos los resultados en el modo de hoja de cálculo y actualizar este procedimiento después de cada actualización del diseño.
¿Le interesa ver cómo es el informe de resultados de AEF de este pequeño ejemplo? Descargue aquí la versión pdf del informe de resultados
¿Quiere probarlo usted mismo en ANSYS, FEMAP o Simcenter 3D /NX CAE? Solicite una prueba aquí.
