AS 4100. Ejemplo 4: Determinar la capacidad de la sección de cálculo para un elemento cargado concéntricamente en compresión
Yurii Shumak
Este punto de referencia se preparó basándose en
Australian Steel Institute (ASI) Steel Structures – Sample Worked Problems to AS 4100
utilizando
SDC for Femap y Simcenter Femap Versión 2022.2.
Garantice la precisión de sus cálculos para elementos de compresión cargados concéntricamente según las directrices AS 4100. Esta comparativa cubre los parámetros de entrada, el modelado en el software de AEF (abordando sus limitaciones) y el análisis de resultados utilizando SDC Verifier 2024 R1.
A partir de los parámetros de entrada presentados anteriormente se creó un modelo de viga con las siguientes definiciones de materiales y propiedades:
Nota: Debido a las limitaciones del software de AEF, la sección transversal se define sin filetes, por lo que cabe esperar ligeras diferencias en las propiedades geométricas.
Cuando ha sido posible, estos valores se han modificado manualmente (como en el caso de los momentos de inercia І1y І2, la constante de torsión y la constante de alabeo de la tabla anterior), pero algunos se calculan internamente sin posibilidad de modificarlos (por ejemplo, el módulo de sección plástica).
Además, el límite elástico se define con un valor para la propiedad viga, por lo que es el mismo tanto para el alma como para el ala, mientras que en la definición del problema, hay un valor para el ala – 300 MPa, y un valor diferente para el alma – 320 MPa, por lo que se eligió el valor menor.
El parámetro anterior se comprueba dentro de una comprobación de propiedades, en este caso, una definida para secciones transversales de vigas en I.
Como podemos ver, el valor del factor de forma coincide completamente.
La capacidad nominal de la sección también coincide con el valor del ejemplo. También podemos ver las longitudes efectivas correctamente asignadas.
SDC Verifier elige automáticamente el eje de control del pandeo al calcular los valores de esbeltez de la barra.
Podemos ver que el valor de la esbeltez del miembro coincide también
La constanteab de la sección del miembro de compresión se define como una característica basada en la tabla correspondiente:
El factor de reducción de la esbeltez del miembroac se calcula automáticamente mediante el procedimiento que no requiere la introducción de datos de tablas:
Lo que da como resultado un valor casi idéntico que cuando se utiliza la interpolación lineal basada en la tabla 6.3.3(3) del ejemplo.
Al calcular la capacidad nominal del miembro en compresión (N_c), SDC Verifier sigue la lógica de la norma, por lo que la multiplicación por el factor de capacidad ф se produce posteriormente al compararla con la fuerza de compresión axial de diseño.
Por eso, el valor obtenido en la tabla debe reducirse adicionalmente en ф a efectos de los cálculos de este ejemplo:
ф∗Nc=0,9∗2129202 N=1916 kN
Como podemos ver, el valor obtenido es ligeramente superior al del ejemplo, pero eso se debe a que el factor de reducción de la esbeltez de la barra también es ligeramente superior, debido a la forma manual de obtener ese valor a partir de la tabla del ejemplo.
Resultados fiables para el diseño de compresión concéntrica AS 4100
Aunque pueden existir pequeñas discrepancias debidas a las limitaciones del software de AEF, este punto de referencia demuestra la alineación de SDC Verifier con las normas AS 4100 para el cálculo de la capacidad de sección de diseño en elementos de compresión. Comprender estos matices le permitirá validar con confianza sus diseños.
Este post utiliza capturas de pantalla del documento Estructuras de acero: problemas resueltos de muestra según AS 4100
