Comparación del análisis de estabilidad de un pilar que contiene esfuerzos internos de combinaciones de carga con una combinación de resultados de envolvente

General

El cálculo de estructuras como modelos en 3D es la práctica general en el análisis y diseño de estructuras modernas. Hierbei werden viele veränderliche Lasten wie Wind, Schnee, Nutzlasten und eventuell alternative bewegliche Lasten berücksichtigt. Esto genera un gran número de combinaciones de carga, que también se deben considerar para el análisis de estabilidad de un pilar de acero.

Im folgenden Beispiel sollen die Ergebnisse des Stabilitätsnachweises "Biegung und Druck" nach EN 1993-1-1 Kapitel 6.3.3 bezüglich der Schnittgrößen aus Lastkombinationen und einer einhüllenden Ergebniskombination verglichen werden. Se van a explicar las diferentes opciones disponibles en el módulo adicional RF-/STEEL EC3.

Modelo y carga

Se diseñará un pilar de esquina de una nave de acero. El pilar articulado tiene 10,85 m de altura y recibe cargas horizontales de las vigas de madera transversales conectadas a una altura de 8,20 m. Solo se consideran tres combinaciones de carga de siete casos de carga y una combinación de resultados.

El modelo estructural original tiene más de 340 combinaciones de carga para el estado límite último. Alle sieben Lastfälle werden nicht gesondert aufgeführt. Se han establecido como determinantes a partir de todo el análisis estructural y se incluyen en el archivo del ejemplo adjunto. Para simplificar el ejemplo, se han omitido deliberadamente los coeficientes parciales de seguridad y coeficientes de combinación. Las cargas se consideran cargas de cálculo.

• Sección:
  • 2IK HEM 800 + HE M 800 | - + DIN 1025-4:1994
• Material:
  • Baustahl S 355 | DIN EN 1993-1-1:2010-12
• Combinaciones de carga:
  • CO1 = CC1 + CC2 + CC3
  • CO2 = CC1 + CC4 + CC5
  • CO3 = CC1 + CC6 + CC7
• Ergebniskombination:
  • RC1 = CO1/s o CO2/s o CO3/s

1 Modelo, dimensiones y carga

Análisis de estabilidad con combinaciones de carga

La figura 02 muestra los esfuerzos internos N, M_y, y M_z de CO2. Diese drei Schnittgrößen ergeben nach EN 1993-1-1 Kapitel 6.3.3 Gleichung 6.6.2 die maximale Ausnutzung von 92 %. Bei diesem Stabilitätsnachweis am Ersatzstab werden Interaktionsfaktoren verwendet. Laut [1] Kapitel 6.2.2 (2) Anmerkung 1 basieren die Interaktionsformeln auf dem Modell eines gabelgelagerten Einfeldträgers mit oder ohne Zwischenstützung, der durch Druckkräfte, Randmomente und/oder Querbelastungen beansprucht wird. Durch die Anwendung der Tabelle A.2 in [1] wird bei der Ermittlung der Interaktionsfaktoren der tatsächliche Momentenverlauf berücksichtigt.

2 Fuerzas internas determinantes de la combinación de carga 2

Bild 03 zeigt wie in RF-/STAHL EC3 der Momentenverlauf für M_y und M_z der LK2 eingeordnet wird und entsprechend Tabelle A.2 aus [1] die äquivalenten Momentenbeiwerte C_mi,0 ermittelt werden.

3 Ermittlung der äquivalenten Momentenbeiwerte nach Tabelle A.2

Betrachtet man die detaillierte Ergebnisauswertung für den Stabilitätsnachweis in Bild 04, so ist klar erkennbar, dass die Normalkraft kaum eine Rolle spielt und die Biegemomente für die maximale Ausnutzung bestimmend sind.

4 Detaillierte Ergebnisauswertung des Stabilitätsnachweises für Lastkombination 2

Análisis de estabilidad con combinación de resultados (envolvente)

Para ahorrar tiempo durante el cálculo, puede establecer el tipo de cálculo de combinaciones de resultados con tipo O en la segunda opción en la pestaña "General", en "Detalles" en RF-/STEEL EC3 durante la fase de cálculo. Aquí se debe aclarar que, cuando se selecciona esta opción, se usan los esfuerzos internos envolventes para realizar el análisis de estabilidad. La figura 05 muestra los resultados determinantes máx./mín. para la combinación de resultados 1.

5 Máx./Mín. Resultados para la combinación de resultados 1

Otro punto importante es la determinación de los coeficientes de interacción. Ya que la distribución de momentos de una combinación de resultados envolvente representa el valor máximo o mínimo para cada ubicación en x, aquí no se puede esperar ninguna distribución de momentos real. Por lo tanto, se usa una distribución de momentos lineal con ψ = 1. Ver también la figura 06.

6 Ermittlung der äquivalenten Momentenbeiwerte nach Tabelle A.2 für eine einhüllende EK

Die detaillierte Ergebnisauswertung des Stabilitätsnachweises für die Ergebniskombination 1 als Einhüllende zeigt einen offensichtlichen Nachteil dieser Methode. Ya que se asumen los valores extremos absolutos para los momentos flectores y no los momentos correspondientes, este resultado se encuentra dentro del intervalo seguro. Das maximale <nobr>M_y = 1.752,42 kNm</nobr> gehört zu LK2 und das minimale M_z = -2.543,51 kNm gehört zu LK3. Die konservative Lösung mit der Einhüllenden führt zu einer Ausnutzung von 131 %.

7 Evaluación de resultados detallada del análisis de estabilidad para la combinación de resultados 1

Análisis de estabilidad con combinación de resultados (predeterminado)

Si establece el tipo de cálculo de combinaciones de resultados con tipo O en la primera opción, que también es la configuración predeterminada, en la pestaña "General" de los "Detalles" en RF-/STEEL EC3, los resultados son comparables a los de los CC individuales.

Conclusión

Das hier gezeigte Beispiel stammt aus der Praxis und soll dem Anwender die Möglichkeiten für eine schnelle Berechnung zeigen, aber auch auf die Einschränkungen bei der Anwendung von einhüllenden Ergebnissen aufmerksam machen.