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2017-06-19

Artículo técnico | Cálculo del factor de carga crítica para el análisis lineal del pandeo

El análisis de pandeo según el método del ancho eficaz o del método de las tensiones reducidas se basa en la determinación de la carga crítica del sistema, en adelante llamado LBA ("linear buckling analysis" o análisis de pandeo lineal). Este artículo explica el cálculo analítico del factor de carga crítica, así como la utilización del método de elementos finitos (MEF).

Factores de carga crítica relativos a la tensión

[1] proporciona la siguiente ecuación (sección 10, ecuación 10.6) para una determinación analítica pura del factor de carga crítica de un panel de pandeo:

Como puede ver, las razones de tensiones, así como los factores de carga crítica, se determinan por separado para los componentes de tensión individuales o se deben conocer. Puede determinar los factores de carga crítica volviendo a calcular las tensiones críticas de pandeo de la placa. La determinación de esto ya se ha descrito en este artículo técnico:

Por lo tanto, se obtienen las siguientes relaciones para los componentes de tensión individuales:

Este método es especialmente adecuado para paneles de pandeo sin rigidizar o rigidizados longitudinalmente que aplican los valores de pandeo correspondientes de [2] o [3].

Cálculo mediante análisis por elementos finitos

Si hay un panel de pandeo fuertemente rigidizado con rigidizadores longitudinales y transversales, se debe usar el cálculo por el MEF para determinar la carga crítica en toda la estructura. Como base, debe aplicar un modelo de superficie y considerar todas las condiciones de contorno (por ejemplo, los apoyos en los bordes, la posición geométrica y la carga del rigidizador, así como las tensiones de contorno). Para la determinación según LBA, se aplica un comportamiento de material elástico. El siguiente ejemplo muestra el modelado de una placa de pandeo rigidizada longitudinalmente en RFEM.

El módulo adicional RF-STABILITY se utiliza para determina el factor de carga crítica. Al seleccionar una deformada del modo, se debe tener en cuenta el fallo global del sistema.

La primera La deformada del modo en este ejemplo muestra el pandeo global y, por lo tanto, se debe considerar determinante. Sin embargo, las deformadas de los modos superiores pueden ser relevantes para el cálculo en algunos casos. De esta forma, el factor de carga crítica se puede calcular para todas las componentes de la tensión así como por separado (sólo una componente de la tensión por caso de carga).

El programa independiente PLATE-BUCKLING le permite realizar un análisis de pandeo completo utilizando el método de la tensión reducida, incluyendo la determinación automática de los valores propios para cada componente de la tensión.

Factor de carga crítica en el análisis de pandeo

Ahora, es posible determinar los factores de carga crítica individuales y calcular analíticamente el factor de carga crítica total utilizando la ecuación 10.6 proporcionado en [1], o para usarlos directamente desde el cálculo por el MEF. En algunos casos, la solución analítica se puede considerar como conservadora. Por lo tanto, PLATE-BUCKLING ofrece las siguientes opciones.


Enlaces
Referencias
  1. Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero - Parte 1-5: Elementos estructurales enchapados. Editorial Beuth GmbH.
  2. Kurt Klöppel y Joachim Scheer. Valores de pandeo de placas rectangulares rigidizadas, volumen 1. Wilhelm Ernst & Sohn.
  3. Kurd Klöppel y Karl Heinrich Möller. Valores de pandeo de placas rectangulares rigidizadas, volumen 2. Wilhelm Ernst & Sohn, Berlín, 1968.
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