AS 4100. Ejemplo 5: Diseñar un miembro de compresión de columna universal
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.
Esta referencia le guiará a través del diseño de un miembro de compresión de columna universal de acuerdo con la norma AS 4100. Desde los cálculos preliminares y la configuración del modelo de AEF (incluidas las limitaciones del software) hasta el análisis SDC Verifier 2024 R1, aprenderá a validar con confianza sus opciones de diseño.
|
|
En la primera parte del ejemplo se hacen algunas suposiciones y cálculos preliminares para elegir una viga potencial que se ajuste a los requisitos del diseño.
|
|
Basándose en lo anterior, se definió la siguiente característica:
|
|
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 y , 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).
Las cargas y las restricciones se han definido de acuerdo con la definición del problema:
Las cargas se multiplican por los factores correspondientes utilizando el creador de conjuntos de cargas del SDC Verifier:
|
|
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.
|
|
Las longitudes efectivas de cada eje pueden ajustarse en el buscador de barras de acoplamiento modificando los factores de longitud correspondientes:
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 con los cálculos del ejemplo.
|
|
La constante de sección de la barra de compresión ab ya se definió como una característica basada en la tabla correspondiente y el factor de reducción de la esbeltez de la barra ac se calcula automáticamente mediante el procedimiento que no requiere la introducción de datos de las 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∗2920921 N=2629kN
Como podemos ver, el valor obtenido es ligeramente inferior al del ejemplo, pero eso se debe a que el factor de reducción de la esbeltez del miembro también es ligeramente inferior, debido a la forma manual de obtener ese valor a partir de la tabla del ejemplo.
Si la sección elegida es satisfactoria se confirma en SDC Verifier obteniendo un factor de utilización(Uf) con un valor inferior a 1, que se indica además con el resalte verde en la tabla anterior.
Confianza en el diseño de columnas AS 4100 con SDC Verifier
A pesar de las ligeras desviaciones debidas a las limitaciones del software de AEF, este punto de referencia destaca cómo SDC Verifier se alinea con los principios de la norma AS 4100 para el cálculo de la capacidad de los miembros de compresión. Obtenga una mayor seguridad en sus diseños de pilares comprendiendo estos matices.
Este post utiliza capturas de pantalla del documento Estructuras de acero: problemas resueltos de muestra según AS 4100
