Comparación del SDC Verifier con ASME BTH-1-2023: Cumplimiento y utilización de la viga de separación IPE600
Yurii Shumak
Este análisis comparativo compara la precisión del software SDC Verifier (2024 R2) con los requisitos de la norma ASME BTH-1-2023 para una viga de separación construida con una sección IPE600.
La viga, diseñada para una carga nominal de 25 toneladas según la categoría de diseño B, se evalúa en función del cumplimiento de criterios estructurales clave como la tensión de flexión, la esbeltez del ala y el arriostramiento lateral.
Tanto los cálculos manuales como la verificación del software se llevan a cabo para garantizar que el SDC Verifier ofrece resultados fiables y precisos que se ajustan a la norma.
En este ejemplo comprobaremos si una viga de separación compuesta por una sección IPE600 cumple los requisitos de la norma BTH-1-2023.
Parámetros de diseño y especificaciones de los materiales
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Condiciones de diseño |
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| Código | ASME BTH-1-2023 |
| Carga nominal | 25 t |
| Categoría de diseño | B |
| Factor de diseño nominal | 3.00 |
| Ciclos de carga | 0 – 20 000 |
| Clase de servicio | 0 |
| Base de diseño de fatiga | No |
| General | |
| IPE600 | Tipo de sección |
| 25 t | m – Peso de la carga |
| 3 | Nd – Factor de diseño |
| Material | |
| S275JR | Material |
| 275 MPa | Fy – Límite elástico |
| 200 GPa | E – Módulo de elasticidad |
| Dimensiones | |
| 4.5 m | L – Longitud de la viga |
| 8.833 * 10-4 m4 | Ix – Momento de inercia del eje mayor |
| 0.3 m | c – Distancia al eje neutro |
| 0.6 m | d – Profundidad de la sección |
| 0.11 m | b – Anchura de media brida |
| 0.019 m | tf – Espesor de la brida |
| 4.18 * 10-3m2 | Af – Área de la brida de compresión |
| 0.04731 m | ry – Radio de giro del eje menor |
Verificación de la compacidad y la esbeltez de las bridas
En primer lugar, comprobamos si la sección es compacta según la tabla 3-2.2-1.
Esbeltez de la brida:
Límite de la tabla 3-2.2.1:
El tipo de brida es compacto:
Arriostramiento lateral y cálculos de esfuerzos de flexión
Ahora comprobamos el intervalo de arriostramiento lateral según la ec. (3-7):
Por lo tanto, para utilizar la ec. (3-6) la separación entre cartelas no puede superar los 2,25 m para el esfuerzo de flexión admisible. Con esta suposición, podemos calcular el esfuerzo de flexión admisible según la ec. (3-6):
Carga resultante del peso levantado:
Momento de flexión:
Tensión de flexión calculada:
Factor de utilización:
Como podemos ver, una viga de separación compuesta por una sección IPE600 en esta configuración satisface los requisitos de la norma BTH-1-2023 con un aprovechamiento estimado del 93% al elevar una carga de 25 t.
Configuración y análisis del modelo SDC Verifier
Ahora, podemos recrear los cálculos anteriores en SDC Verifier (2024 R2) en combinación con Simcenter Femap 2401. Para ello, construimos un modelo simplificado de viga 1D sin las orejetas y cartelas.
Podemos confirmar las definiciones adecuadas de materiales y propiedades generando las tablas respectivas en el Diseñador de informes.
Del mismo modo, se puede dar la información respectiva para las cargas y las restricciones.
Con todas las entradas del AEF definidas, podemos definir las entradas estándar, concretamente el factor de diseño nominal Nd que debe ser de 3,00 para un elevador de categoría de diseño B.
Comparación de los cálculos manuales y los resultados del SDC Verifier
Después de esto, podemos empezar a comprobar los resultados. Los valores de esbeltez y compacidad de la sección pueden comprobarse en la comprobación de geometría correspondiente, en este caso 4..Sección en forma de I:
Como podemos ver, la esbeltez del ala es igual a 𝜆f=5,79, y el ala es compacta (4,00 = compacta, 5,00 = no compacta, 6,00 = esbelta).
El intervalo de arriostramiento lateral, así como los esfuerzos de flexión admisibles, pueden comprobarse en la comprobación 11..Sección en forma de I de flexión:
La distancia máxima entre cartelas resultante de la 𝑳𝒑 esde 𝟐𝟐𝟓𝒎 y el esfuerzo de flexión admisible en el eje mayor es de 𝑭𝒃=𝟏𝟎𝟎.𝟖𝟑 𝑴𝑷𝒂.
Nota: Como podemos ver, el valor de Lb es igual a 2,24 m, que está justo por debajo del valor Lp límite. Por defecto, este valor sería igual a la longitud total del miembro, ya que la viga se modeló con un enfoque 1D simplificado, es decir, 4,5m, pero como queremos obligar al software a calcular la resistencia a la flexión admisible según la ec. (3-6), tenemos que modificarlo manualmente. Esto puede hacerse entendiendo primero cómo el Lb se lee del modelo, lo que puede comprobarse en las respectivas fórmulas de comprobación:
Como vemos, esta cota se calcula multiplicando el factor K por la longitud L en la dirección de torsión desde la herramienta de reconocimiento Beam Member Finder, por lo que para que sea igual a nuestro valor deseado, podemos modificarlo manualmente allí:
Por último, la tensión de flexión calculada y el factor de utilización pueden comprobarse en la 13..Comprobación de flexión:
El valor más alto del esfuerzo de flexión calculado en el eje mayor es𝟗𝟑.𝟕𝟏𝑴𝑷𝒂 y el factor de utilización resultante es de 0,93, lo que confirma una vez más que una viga de separación compuesta por una sección IPE600 en esta configuración satisface los requisitos de la norma BTH-1-2023.
Conclusión
Este punto de referencia demuestra que el SDC Verifier proporciona resultados válidos y precisos en comparación con las normas ASME BTH-1-2023. Con un factor de utilización del 93%, los cálculos manuales y del software confirman que la sección IPE600 cumple los requisitos de la norma.
| Esbeltez del ala | Intervalo de arriostramiento lateral | Esfuerzo de flexión admisible | Factor de utilización | |
| Cálculo manual |
5,79<10,25 compacto |
5.25m | 100,83 MPa | 0.93 |
| SDC Verifier | 5,79<10,25 compacto | 5.25m | 100,83 MPa | 0.93 |
La compacidad de la sección del ala, los intervalos de arriostramiento y los esfuerzos de flexión admisibles se validan con precisión, lo que garantiza la fiabilidad estructural del diseño de la viga de separación.
