Tema:
Cálculo de uniones en K entre perfiles huecos de sección circular (CHS) según EN 1993-1-8
Nota:
Los perfiles de secciones circulares cerradas son ideales para estructuras de celosía soldadas. La arquitectura de estas estructuras se usa a menudo para la construcción de cubiertas transparentes. Este artículo muestra las características especiales al diseñar conexiones con perfiles de secciones huecas.
Descripción:
General
Las estructuras delgadas de celosía compuestas de secciones de perfiles cerrados son populares en arquitectura. Gracias a la producción asistida por ordenador de cortes y geometrías de conexión, también es posible tener nudos espaciales complejos. Este artículo técnico trata sobre el diseño de un nudo en K. En especial, se describe en detalle la definición del nudo y el diseño.
Detalles del modelo
Material: S355
Sección del cordón: RO 108x6.3 | DIN 2448, DIN 2458
Sección del montante: RO 60.3x4 | DIN 2448, DIN 2458
Dimensiones: ver gráfico
Asignación del nudo al tipo de unión
El tipo de conexión para un nudo de sección hueca no solo se define por la geometría sino también por la orientación de los esfuerzos axiles en los montantes. En nuestro ejemplo, hay que calcular una fuerza de tracción en la barra núm. 35 (montante 1) y una fuerza de compresión en la barra núm. 36 (montante 2) en el nudo núm. 28. Dada esta distribución de esfuerzos internos y momentos, el tipo de unión es en K. Si hubiera compresión o tracción en ambos montantes, el tipo de conexión sería un nudo en Y.
Comprobación de los límites de validez
El cumplimiento de los límites de validez es crucial para cualquier cálculo. La relación de los diámetros de los montantes y los cordones es importante. Si no está en el intervalo de 0,2 ≤ di/do ≤ 1,0, no se puede realizar el cálculo. La relación de diámetros di/do también se conoce como β. La norma europea EN 1993-1-8 [1] especifica en la Tabla 7.1 los límites de validez para diagonales y cordones, así como una limitación del solape. Si desea tener un espacio entre las bielas, también se debe observar una dimensión mínima de g ≥ t-1 + t-2. t es el espesor de la pared respectivo de los montantes. Los componentes estructurales sometidos a compresión también deben clasificarse en las clases de sección 1 o 2. Se realiza una comprobación correspondiente según EN 1993-1-1 [2], apartado 5.5.
Proceso de diseño
En nuestro ejemplo, la unión cumple con los límites de validez según la tabla 7.1. Por lo tanto, según EN 1993-1-8, apartado 7.4.1 (2) es suficiente, analizar la barra del cordón para determinar el fallo en la cara del cordón y el punzonamiento.
Rotura de la cara del cordón debido a un esfuerzo axil según EN 1993-1-8, tabla 7.2, fila 3.2:
Determinación de la relación diámetro-pared γ
γ = 8,57
Determinación del factor kg
kg = 1,72
Determinación del coeficiente de tracción del cordón kp
fp es la tensión del cordón desde el esfuerzo axil inicial Np y el momento adicional por la excentricidad. Dado que hay compresión y tracción en el cordón, se supone que Np = 0. Además, la excentricidad de la unión es tan pequeña que no es necesario considerar un momento adicional de cualquier conexión excéntrica de los montantes. Por lo tanto, el factor auxiliar fp es cero. La regla del signo para las fuerzas de compresión y tracción en RFEM y RSTAB difiere de las de la norma europea EN 1993-1-8. Por lo tanto, se ha ajustado la fórmula para kp.
kp = 1,0
Determinación del esfuerzo interno límite admisible N-Rd
N-1, Rd = N-2, Rd = 257,36 kN
N-1, Ed/N-1, Rd = 197,56/257,36 = 0,77