Resistencia al atado horizontal y robustez estructural

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Los proveedores de software han sido criticados durante mucho tiempo por no dar a sus clientes lo que realmente quieren: tienen una larga historia de darles lo que los proveedores creen que quieren.

Por eso IDEA StatiCa encargó una encuesta entre sus usuarios en el Reino Unido. El objetivo de la encuesta era comprender mejor los deseos y necesidades de nuestros clientes.

Como resultado directo de esto, hemos introducido un nuevo método de análisis llamado resistencia al atado horizontal en la nueva versión 22.1 de IDEA StatiCa, lanzada en octubre de 2022.  ¿Pero qué aborda esta nueva función?

Nosotros, como ingenieros estructurales, sabemos cómo deben comportarse los edificios y están diseñados para resistir fuerzas que podemos predecir con seguridad. Sin embargo, ¿qué ocurre cuando suceden cosas que no podemos predecir? Los daños accidentales por impacto o explosión son circunstancias excepcionales y pueden tenerse en cuenta al diseñar un edificio. Aunque muchos países y sus códigos de diseño abordan esto, voy a enfocar este artículo desde la perspectiva del Eurocódigo, abordando en particular el cumplimiento en el Reino Unido.

La robustez se define en BS EN 1991-1-7 Acciones sobre estructuras. Acciones generales. Acciones accidentales, de la siguiente manera:

"La robustez es la capacidad de una estructura para resistir eventos como incendios, explosiones, impactos o las consecuencias de errores humanos, sin sufrir daños de una magnitud desproporcionada respecto a la causa original."

Para los edificios con estructura de acero, esto se proporciona principalmente mediante un diseño adecuado de las uniones, aunque a medida que los edificios se vuelven más complejos, otros factores entran en juego. Este es también un requisito para la aprobación del Reglamento de Construcción del Reino Unido.

El requisito tiene ciertos antecedentes históricos: en 1968, el desastre de Ronan Point es un ejemplo de colapso progresivo que resultó en un colapso desproporcionado. ¿Confundido? Los términos colapso desproporcionado y colapso progresivo se usan a menudo indistintamente, pero es posible establecer una distinción: el colapso progresivo es la propagación del colapso estructural desde el punto inicial de fallo de uno o más elementos estructurales localizados. Si se produce un colapso progresivo, no necesariamente resulta en un colapso desproporcionado. Consulte el Documento Aprobado A para más información.

Haciendo referencia a SteelConstruction.info - Robustez Estructural, la Publicación SCI P391 y las Guías Prácticas del IStructE sobre Colapso Desproporcionado sobre el mismo tema, se puede observar que el enfoque más común es utilizar el atado horizontal efectivo mediante el diseño de uniones para mantener los pilares en su lugar, permitiendo la acción catenaria de las vigas de forjado.

Las fuerzas de cálculo varían según la clase del edificio y para la Clase 2a (véase el Documento Aprobado A para una definición detallada), cada elemento de atado, incluidas sus uniones en los extremos, debe ser capaz de soportar una carga de tracción de cálculo para el estado límite accidental en el caso de atados interiores y perimetrales.

Ejemplo de cálculo

Utilicé el ejemplo de diseño 2 de la Publicación SCI P358 (comúnmente conocida como el 'Libro Verde') para probar el enfoque:

Pilar principal, C = 305x305 UC 137 - Viga principal, B = 406x178 UB 74

Fuerza de atado horizontal = 175kN

Resultados de deformación, tensión y aplastamiento:

Las verificaciones de diseño también incluyen la resistencia a tracción relevante de los tornillos y soldaduras, que pueden revisarse de forma gráfica y en formato tabular.

La ley de material para este análisis se ha ajustado para adaptarse a las directrices del SCI y las partes relevantes del Eurocódigo, donde se establece que la resistencia última puede utilizarse para evaluar las capacidades de los componentes. Algunas verificaciones particulares mencionadas en la guía del SCI están cubiertas explícitamente mediante el uso del análisis no lineal y las verificaciones de chapas.

Resumen

Cuando se le preguntó sobre la importancia de esta función y lo que significa para el mercado del Reino Unido, Theodore Tsirozidis (Director de IDEA StatiCa UK) dijo lo siguiente:

"Una de nuestras mayores prioridades en IDEA StatiCa UK es proporcionar a nuestros clientes todas las herramientas y funcionalidades necesarias que aborden las necesidades del mercado del Reino Unido de la mejor manera posible."

Continúa diciendo:

"La verificación de fuerzas de atado ha sido la función más solicitada por nuestros usuarios, y estamos muy emocionados de que esta función esté ahora disponible en la versión 22.1 y sin ningún coste adicional."

Concluye:

"A partir de ahora, IDEA StatiCa podrá producir diseños aún más robustos y contribuir a la creación de estructuras que, en caso de accidentes, no resulten en un colapso desproporcionado."

Gracias de nuevo por tomarse el tiempo de leer este artículo, que destaca solo una de las muchas mejoras de IDEA StatiCa Connection. Si aún no lo ha hecho, no olvide descargar la nueva versión 22.1.