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Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

2020-03-13

Cálculo de las cargas localizadas transversales según EN 1993-1-3

El diseño de los componentes estructurales de acero laminados en frío se define en EN 1993-1-3. Las formas típicas de las secciones conformadas en frío son las secciones en L, Z, C, CL, U y omega. Se trata de productos de acero laminados en frío hechos de chapa fina que se ha conformado en frío ondulándola por acción de rodillos o métodos de flexión de cilindros. Cuando se calculan los estados límite últimos, también es necesario asegurarse de que las cargas localizadas transversales no conduzcan al aplastamiento o la abolladura en el alma de las secciones. Estos efectos pueden ser causados por fuerzas transversales locales por el ala en el alma y por las reacciones en los puntos apoyados. El apartado 6.1.7 de EN 1993-1-3 especifica en detalle cómo determinar la resistencia local del alma R_w,Rd sometida a cargas localizadas transversales.

En el módulo adicional RF-/STEEL EC 3, utilizando la extensión RF-/STEEL Cold-Formed Sections, puede realizar un análisis de fuerzas transversales locales para almas no rigidizadas según [1] 6.1.7 (la extensión del módulo requiere una licencia por separado). Este artículo muestra los métodos de diseño correspondientes utilizando el ejemplo de una viga a flexión hecha de una sección en C conformada en frío y sometida a una sola carga.

Sistema y cargas

Una viga con una longitud de 2 metros está compuesta por un perfil conformado en frío C 2020 hecho de acero S 235. Se carga con una sola carga de 10 kN a una distancia de 50 cm del apoyo. La carga actúa en el centro de cortante. El peso propio no se considera.

Sistema y cargas

Al seleccionar la sección de la biblioteca, tenga en cuenta que la forma de la sección C corresponde a la categoría "Secciones en C conformadas en frío". Esta condición se puede establecer utilizando la función del filtro. El módulo de ampliación RF-/STEEL Cold-Formed Sections está hecho para el diseño de secciones conformadas en frío: Ein gewalztes C- oder U-Profil würde nicht nach [1] bemessen werden.

Introducción de datos en RF-/STEEL Cold-Formed Sections

Im Zusatzmodul RF-/STAHL EC 3 sind die Vorgaben für eine Bemessung nach EN 1993-1-3 [1] im Dialog "Details", Register "Kaltgeformte Profile" zu treffen.

Nachweis für örtliche Lasteinleitungen aktivieren

La casilla de verificación "Cálculo de fuerzas transversales locales según 6.1.7, si es posible" controla si el programa verifica los modos de fallo locales en el alma. Si esta opción está activada, es posible definir las condiciones de contorno, como la longitud del apoyo rígido en la ventana "1.14 Fuerzas transversales locales".

Ventana "1.14 Fuerzas transversales locales"

La consideración de las fuerzas transversales se activa de manera predeterminada. De este modo, la distribución del esfuerzo cortante se utiliza para el cálculo de la carga del alma para la aplicación de la carga local. El programa analiza las posiciones de discontinuidad resultantes de la distribución del esfuerzo cortante. La "longitud nominal del apoyo rígido" está preajustada a 0,10 m.

Resultados en RF-/STEEL EC3

Hay como máximo dos pasos para calcular la sección transversal efectiva de forma iterativa. Luego, se muestran en el cálculo las razones de cálculo debidas a las fuerzas transversales locales. Los detalles de cada cálculo se pueden ver como "valores intermedios".

Cálculo de las fuerzas transversales locales

De acuerdo con la distribución del esfuerzo cortante, el cálculo de la fuerza transversal local se realiza tanto en los apoyos como en la posición de la aplicación de la carga local. La posición x = 0,00 m tiene la razón de tensiones máxima. El cálculo de la posición es el siguiente:

Tenemos una reacción en el apoyo en una sección que solo tiene un alma. Das C-Profil mit einer Blechdicke von <nobr>t = 2,0 mm</nobr> besitzt wegen seiner Lippen ausgesteifte Gurte. Der Abstand des Lagers vom freien Ende beträgt 0,00 m und ist somit kleiner als das 1,5-fache der Steghöhe h_w = 198 mm. Damit ist [1] Gleichung (6.15a) maßgebend für die Ermittlung der Stegbeanspruchbarkeit R_w,Rd.

R_{w, Rd} = \frac{k_{1} \cdot k_{2} \cdot k_{3} \cdot (9.04 - \frac{h_{w} / t}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{s_{s}}{t}) \cdot t^{2} \cdot f_{yb}}{γ_{M 1}}

Resistencia del alma

Debe aplicar los parámetros siguientes:

f_{yb} = 0.9 \cdot 235 = 211.50 N / {mm}^{2} ([1] Tab . 3.1 a, Note 1)

k = \frac{f_{yb}}{228} = \frac{211.50}{228} = 0.928

k_{1} = 1.33 - 0.33 \cdot k = 1.33 - 0.33 \cdot 0.928 = 1.024

k_{2} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{r}{t} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{2.0}{2.0} = 1.00

k_{3} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{ϕ}{90})}^{2} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{90}{90})}^{2} = 1.00

Parámetro

Esto da como resultado la siguiente resistencia del alma:

R_{w, Rd} = \frac{1.024 \cdot 1.00 \cdot 1.00 \cdot (9.04 - \frac{198.0 / 2.0}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{100.0}{2.0}) \cdot 2 . 0^{2} \cdot 211.50}{1.1} = 8730.0 N = 8.73 kN

Cálculo de la resistencia del alma

Die Nachweisbedingung gemäß [1] Gleichung (6.13) ist erfüllt:

\frac{F_{Ed}}{R_{w, Rd}} = \frac{7.50}{8.73} = 0.86 \leq 1.0

Condiciones de cálculo

Para las dos posiciones de cálculo restantes, el cálculo es el mismo.

Opción: definición de fuerzas manualmente

Si la distribución del esfuerzo cortante no representa la carga introducida de manera realista, se pueden definir manualmente las posiciones y magnitudes de la carga, incluidas las longitudes nominales del apoyo rígido. Puede ver esto en el modelo RFEM adjunto en el caso de cálculo 2 (CA2).

En el caso de una fuerza definida manualmente, no hay una comparación automática del efecto del esfuerzo cortante para los puntos de apoyo. Se deben definir estas posiciones individualmente con los respectivos esfuerzos en los apoyos. Para hacer esto, seleccione la casilla de verificación "Influencia del extremo libre" como se muestra en la Figura 05. Nur dann wird der Abstand c ≤ 1,5 h_w berücksichtigt und [1] Gleichung (6.15a) für den Nachweis verwendet. Anderenfalls käme [1] Gleichung (6.15d) zur Geltung.

Örtliche Lasteinleitungen manuell definieren

Definición manual de las fuerzas transversales locales

Conclusión

Mit der Modulerweiterung RF-/STAHL Kaltgeformte Profile für RF-/STAHL EC 3 können unter anderem Nachweise für örtliche Lasteinleitung nach [1] Abschnitt 6.1.7 geführt werden. Las posiciones que son relevantes para el diseño se determinan automáticamente a partir de la distribución del esfuerzo cortante. Alternativamente, se pueden especificar las fuerzas manualmente. Der Nachweis für örtliche Lasteinleitung mit RF-/STAHL Kaltgeformte Profile erfolgt gemäß [1] 6.1.7.2 für Querschnitte mit einem nicht ausgesteiften Steg oder gemäß [1] 6.1.7.3 für Querschnitte mit zwei oder mehreren nicht ausgesteiften Stegen. Stegquerschnitte mit Längsaussteifungen können nicht nach [1] 6.1.7.4 bemessen werden.

Base de datos de conocimientos

KB 001628 | Cálculo de las cargas localizadas transversales según EN 1993-1-3

Autor

El Sr. Vogl crea y mantiene la documentación técnica.

Enlaces

Referencias

Eurocódigo 3: Cálculo de estructuras de acero, partes 1‑3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Berlín: Beuth.
Software de Dlubal. (2020). Manual de instrucciones RF-/STEEL EC3. Tiefenbach: Dlubal Software, febrero de 2016.

Descargas

Modelo del artículo técnico | Archivo de RFEM 5

596 KB

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