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2021-12-02

Cálculo de la estabilidad de una viga de madera de sección variable en RFEM 6 según el método de la barra equivalente

La nueva generación de software RFEM ofrece la opción de realizar el cálculo de estabilidad de barras de madera de sección variable en línea con el método de la barra equivalente. Según este método, el cálculo se puede realizar si se cumplen las directrices de DIN 1052, apartado E8.4.2 para secciones variables. En varias publicaciones técnicas, este método también se adopta para el Eurocódigo 5. Este artículo muestra cómo usar el método de la barra equivalente para una viga de cubierta de sección variable.

Este artículo muestra cómo usar el método de la barra equivalente para una viga de cubierta de sección variable que se muestra en la Imagen 1.

Definición de parámetros de modelado y diseño en RFEM 6

El cálculo de la estabilidad de estructuras de madera según el método de la barra equivalente requiere la activación del complemento Cálculo de estructuras de madera en RFEM 6 (Imagen 2). Los complementos están integrados en el entorno de RFEM, por lo que todas las configuraciones y parámetros de diseño se pueden definir en paralelo con el modelado. Para este propósito, es importante marcar la casilla Propiedades de cálculo al definir la barra (Imagen 3).


Como muestra la imagen 1, la viga de madera tiene una longitud de vano de 14 m y unas dimensiones de la sección de 140 x 400 mm y 140 x 900 mm al final y en la mitad del vano , respectivamente. El material utilizado es madera laminada encolada GL28C y se puede seleccionar de la biblioteca de materiales en RFEM 6. Además del peso propio de la barra, la viga incluye una carga permanente de 1,75 kN/m y una carga de nieve de 3,4 kN/m.

En RFEM 6, las propiedades de la sección de la nueva barra se pueden definir en la pestaña Sección que se muestra en la Imagen 4. Este tipo de viga de cubierta requiere la selección de Saddle en el tipo de distribución y una alineación con respecto a la parte inferior de la sección.

Se puede establecer la distancia k en la que las propiedades de la sección difieren de las del inicio y final de la barra, y se pueden asignar las secciones en estos puntos.

Como se mencionó anteriormente, RFEM 6 permite la definición simultánea de los parámetros de modelado y cálculo. Por lo tanto, las propiedades de la barra, incluidas las longitudes eficaces, las clases de servicio, los paneles de cortante y las coacciones al giro, se pueden establecer fácilmente en la pestaña Tipos de cálculo de la ventana Nueva barra. Como muestra la imagen 5, en este ejemplo no se ha definido ningún panel de cortante o coacción al giro, y el enfoque se establece en la asignación de la longitud eficaz.

La definición de longitudes eficaces se muestra en la Imagen 6. En general, las longitudes eficaces se pueden considerar para el pandeo lateral, así como para el pandeo por flexión sobre los ejes mayor y menor. Al calcular según el método de la barra equivalente, el cálculo del momento crítico elástico es analítico.

A continuación, es posible definir los apoyos en nudos y asignar los factores de longitud eficaz. En este ejemplo, los apoyos en nudos se asignan al inicio y al final de la barra (Imagen 7), que considerará la longitud total de la barra para el análisis de estabilidad.


Antes de iniciar el cálculo, el usuario puede definir los parámetros para la Configuración del estado límite último. Las comprobaciones de diseño de estabilidad se pueden activar en los parámetros de diseño de la ventana Configuración del estado límite último (Imagen 8). En este punto, también se puede considerar el efecto (des)estabilizador de la carga que resulta en un aumento de la longitud eficaz (Imagen 9).


Resultados

Una vez que se realiza el cálculo, los resultados del cálculo de madera están disponibles tanto en forma gráfica como tabular. Como muestra la imagen 10, las razones de comprobación de diseño para cada tipo de diseño se muestran en la tabla Resultados , mientras que se puede acceder a todos los detalles de la comprobación de diseño a través del icono Detalles de comprobación de diseño.

La posibilidad de realizar el cálculo de estabilidad de barras de sección variable en RFEM 6 basándose en la altura de la sección equivalente se muestra claramente en los detalles de la comprobación de diseño. Por ejemplo, si los detalles de la comprobación de diseño para la comprobación de estabilidad tipo ST3100 (flexión sobre el eje y y compresión según 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), la profundidad de la sección en la posición de la barra x=1.402 m es 500.1 mm (Imagen 11).

Sin embargo, el valor de la profundidad utilizado para calcular las propiedades de la sección (por ejemplo, el módulo elástico de la sección, el momento de inercia, la constante de torsión, etc.) considerado en las ecuaciones de comprobación de diseño es, de hecho, la Altura de la sección de referencia.

Los resultados muestran que la longitud total de la barra para el cálculo de estabilidad conduce a razones de tensiones superiores a 1. Para superar este problema, la longitud eficaz se puede modificar definiendo coacciones en los nudos intermedios a lo largo del vano (Imagen 12). Esta nueva longitud eficaz da como resultado razones de cálculo mejoradas, como se muestra en la Imagen 13.


Observaciones finales

Las barras con secciones de sección variable se pueden modelar en RFEM 6 de una manera simple y directa. La integración del complemento Cálculo de madera en el entorno de RFEM permite la definición simultánea de los parámetros de modelado y cálculo de estos elementos. En términos de análisis de estabilidad, una de las principales ventajas de RFEM 6 es la posibilidad de realizar el cálculo de estabilidad de barras con secciones de sección variable según el método de la barra equivalente.

En la quinta generación del software RFEM, no era posible el cálculo de barras de sección variable según el método de la barra equivalente. En cambio, el cálculo de barras de sección variable según el método de la barra equivalente se ofrecía anteriormente solo en el programa independiente RX-TIMBER.

Es importante mencionar que, además del método de la barra equivalente, también es posible un análisis de estabilidad basado en el método de los valores propios en RFEM 6. El análisis de estabilidad basado en este método se considerará en un próximo artículo de la base de conocimientos.


Autor

La Sra. Kirova es responsable de la creación de artículos técnicos y proporciona soporte técnico a los clientes de Dlubal.

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