En este artículo comparamos la resistencia bajo flexión combinada de eje mayor y compresión axial según SDC Verifier y la Guía del Diseñador del Eurocódigo3: Diseño de edificios de acero EN 1993-1-1.
Todos los resultados se generan con SDC Verifier 5.3 y se calculan con FEMAP v2019.1.
Tarea:
Se va a utilizar un elemento de sección hueca rectangular (RHS) como viga primaria de 7,2 m de luz en un edificio de varias plantas. Se aplican dos cargas puntuales de diseño de 58 kN a la viga primaria (en las ubicaciones B y C) desde vigas secundarias, como se muestra en la figura 6.27. Las vigas secundarias están conectadas a través de placas de aletas a las almas de la viga primaria, y se puede suponer una restricción lateral y torsional completa en estos puntos. La viga primaria también está sometida a una fuerza axial de diseño de 90 kN.
Evalúe la idoneidad de un acero laminado en caliente 200 100 16 RHS de grado S355 para esta aplicación.
Solución:
Modelo
Materiales
Título
Módulo Young [MPa]
Módulo de cizallamiento [MPa]
Relación Poisson
Cizallamiento [MPa]
Densidad de masa [t/mm^3]
Resistencia a la tracción [MPa]
Tensión de fluencia [MPa]
1..S355
2.10e+5
0
0.3000
0
7.850e-09
455.0
355.0
Propiedad «1..RHS 200x100x16»
Propiedad
Valor
Forma de la propiedad
Tipo / Elementos
Viga / 30
Material
1..S355
Masa [t]
0.5
Centro de gravedad [mm]
[3600.00; 0.00; 10.00]
Superficie, [mm^2]
8300.0000
I1, [mm^4]
11470000.00
I2, [mm^4]
36780000.00
I12, [mm^4]
0
Constante de torsión, [mm^4]
29820000.00
Área de cizallamiento Y, [mm^2]
2150.1420
Área de cizallamiento Z, [mm^2]
5779.1710
Masa no estructural, [t]
0
Perímetro, [mm]
600.00
Constante de alabeo, [mm^6]
0
Desplazamiento del eje neutro Y A, [mm]
0
Z Desplazamiento del eje neutro A, [mm]
0
h [mm]
200.000
w [mm]
100.000
t [mm]
16.000
Condiciones límite
Carga «1..Cortante Y = -58kN»
Definición
Tipo de carga
Aplicada sobre
Valores
Fuerza en el nodo
Fuerza
Nodos: 42, 53
(0; -58000; 0)
Carga «2..Axial = 90kN»
Definición
Tipo de carga
Aplicada sobre
Valores
Fuerza en el nodo
Fuerza
Nodos: 64
(-90000; 0; 0)
Restricción «1..fijo»
Definición
Contar
DOF
Restricción en el nodo
Nodos: 22
Tx Ty Tz Rx
Restricción de nodos
Nodos: 64
Ty Tz Rx
Clasificación de la sección transversal
Compruebe
[S2] 6..Clasificación de las bridas
Propiedad
Epsilon
Brida Lambda
Límite1
Límite2
Límite3
Clase
1..RHS 200 x 100 x 16
0.81
3.25
26.85
30.92
34.17
1.0000
Compruebe
[S2] 7..Clasificaton
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selección
Viga Miembro 2
Componentes
Web Alfa
Phi
Lambda Web
Límite1 Web
Limit2 Web
Limit3 Web
Clase Web
Clase
Viga Miembro 2
0.52
-0.93
9.5000
55.18
63.54
94.88
1.00
1.00
Resistencia a la compresión
Compruebe
[S2] 9..Comprobación axial
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selección
Viga Miembro 2
Componentes
Fuerza axial [KN]
Resistencia a la tensión de diseño [KN]
Resistencia a la compresión de diseño [KN]
Resistencia de diseño [KN]
Factor de utilización
Viga Miembro 2
-90.0
2946.5
2946.5
2946.5
0.03
Resistencia a la flexión
Compruebe
[S2] 10..Comprobación de flexión
Carga individual
IL1..Corte Y = -58kN.fijo
Selección
Viga Miembro 2
Componentes
Momento flector Y [KN mm]
Momento de flexión Z [KN mm]
Resistencia al momento de flexión Y [KN mm]
Resistencia al momento de flexión Z [KN mm]
Factor de utilización Y
Factor de utilización Z
Factor de utilización
Viga Miembro 2
0.0e+3
-139.2e+3
103.0e+3
174.3e+3
0.00
0.80
0.80
Nota: El módulo plástico de la sección en SDC Verifier se ajustó utilizando la característica para que coincidiera con la sección con filetes:
6..Usuario Módulo de sección plástica Y
Propiedad
Valor
Tipo
Propiedad ‘6..Usuario Módulo de sección plástica Y’
Alias
WplYUser
1..RHS 200 x 100 x 16
290000
7..Usuario Módulo de sección plástica Z
Propiedad
Valor
Tipo
Propiedad ‘7..Usuario Módulo de sección plástica Z’
Alias
WplZUser
1..RHS 200 x 100 x 16
491000
Resistencia al cizallamiento
Comprobar
[S2] 8..Comprobación de cizallamiento
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selección
Viga Miembro 2
Componentes
Fuerza cortante Y [KN]
Fuerza cortante Z [KN]
Fuerza cortante Resistencia Y [KN]
Fuerza cortante Resistencia Z [KN]
Factor de utilización Y
Factor de utilización Z
Factor de utilización
RendimientoReducido [MPa]
Viga Miembro 2
0.0
58.0
567.1
1134.1
0.00
0.05
0.05
355.0
Resistencia al pandeo en compresión
Compruebe
[S2] 12..Compresión de pandeo
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selecciones
2
Componentes
Ncr_y [KN]
Ncr_z [KN]
Lambda Y
Lambda Z
Fy
Fz
Xi_Y
Xi_Z
Nb Rd Y [KN]
Viga Miembro 2
4127.2
1470.5
0.8449
1.4155
0.92
1.63
0.77
0.41
2266.0
Compruebe
[S2] 12..Compresión de pandeo
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selecciones
2
Componentes
Lambda Y
Lambda Z
Fy
Fz
Xi_Y
Xi_Z
Nb Rd Y [KN]
Nb Rd Z [KN]
Viga Miembro 2
0.8449
1.4155
0.92
1.63
0.77
0.41
2266.0
1209.2
Compruebe
[S2] 12..Compresión de pandeo
Conjunto de cargas
LS1..Cortante + Axial
Selecciones
2
Componentes
Lambda Y
Lambda Z
Fy
Fz
Xi_Y
Xi_Z
Nb Rd Y [KN]
Nb Rd Z [KN]
Viga Miembro 2
0.8449
1.4155
0.92
1.63
0.77
0.41
2266.0
1209.2
Resistencia al pandeo de los miembros en pandeo
Consulte
[S2] 14..Pandeo torsional lateral
Carga individual
IL1..Cortante Y = -58kN.fija
Selección
Viga Miembro 2
Componentes
L_LT [mm]
C1
Gm
Mcr [KN mm]
Lambda_LT
X_LT
Mb_Rd [KN mm]
Uf b
Viga Miembro 2
2400.000
1.000
80769.23
3152.9e+3
0.235
0.973
169.5e+3
0.82
Nota: SDC Verifier no aplica la regla λ<= λLT0, en los resultados la Utilización es mayor en un 2% (0,82 frente a 0,8).
La parte combinada de flexión y compresión axial no se compara porque Ejemplo utiliza el método alternativo 1 (Anexo A) y SDC Verifier utiliza el método alternativo 2 (Anexo B).
Los resultados de la resistencia de los miembros bajo flexión combinada del eje mayor y compresión axial en SDC Verifier coinciden con los resultados del ejemplo 6.9.