Existen diferentes formas de este fenómeno complejo. En general, podemos distinguir entre el pandeo global de elementos estructurales (columnas esbeltas en compresión, pandeo lateral torsional de vigas flectadas) y el pandeo local de placas (en compresión o cortante). Al alcanzar la carga crítica, el componente cambia su forma a una nueva, energéticamente más conveniente: pandea. Y esto puede ocurrir incluso si la tensión en el componente está muy por debajo de la resistencia del material del que está compuesto. Una carga adicional puede provocar deformaciones significativas y algo impredecibles, lo que puede llevar a la pérdida total de la capacidad portante del elemento.
IDEA StatiCa está aquí para ayudar a los ingenieros con el pandeo global y local de elementos de acero.
Pandeo en uniones
El pandeo normalmente no es un tema importante en las uniones; sin embargo, debe comprobarse que no existan problemas de pandeo y que los resultados del análisis de resistencia, que utiliza únicamente un análisis geométricamente lineal, sean correctos. Por supuesto, cuando se utiliza un detalle inadecuado, el pandeo puede ocurrir fácilmente...
IDEA StatiCa Connection es capaz de realizar un análisis de pandeo lineal de un modelo de unión. Los resultados se predicen en modos de pandeo. Se calcula la carga crítica, en la cual ocurre el pandeo del modelo perfecto, para cada modo de pandeo. La carga crítica se presenta mediante multiplicadores de la carga que actúa sobre la unión. Según el modo de pandeo y el multiplicador de carga crítica, el usuario puede determinar un diseño seguro frente al pandeo. Puede encontrar información general sobre el análisis de pandeo en IDEA StatiCa en nuestro fundamento teórico.
¿Busca el análisis de pandeo en la aplicación? Simplemente siga el tutorial para EN o para la normativa AISC.
A diferencia de otros tipos de análisis, el análisis de pandeo no proporciona una respuesta clara de aprobado/no aprobado. En su lugar, los factores críticos de la carga deben interpretarse según la normativa que se siga. Y, al final, es el ingeniero quien decide si el resultado del análisis es adecuado o no. Consulte las secciones correspondientes del fundamento teórico: Análisis de pandeo según el Eurocódigo y Análisis de pandeo según AISC.
El valor límite también puede diferir para las formas de pandeo que ocurren en el elemento estructural o para las formas en las que pandea una placa adicional en la unión. Este tema se presenta en el siguiente artículo: Pandeo global frente a pandeo local. ¿Qué significa?
Otro ejemplo de un análisis de pandeo realizado en la unión de un arriostramiento, junto con la interpretación de los resultados, se presentó en uno de nuestros webinars de Connection Wednesdays.
Las comparaciones de los resultados de IDEA StatiCa Connection con otras herramientas se pueden encontrar en los ejemplos de verificación.
Pandeo de elementos de pared delgada (conformados en frío)
Para las secciones de pared delgada, la situación es aún más complicada...
IDEA StatiCa Connection está dedicado principalmente a la evaluación de uniones de elementos laminados en caliente que no se ven significativamente afectados por el pandeo. Se realiza un análisis geométricamente lineal y materialmente no lineal debido a su cálculo rápido y estable. Sin embargo, este tipo de análisis no tiene en cuenta la pérdida de estabilidad. Si necesita investigar el comportamiento de estabilidad, realizar un análisis de pandeo lineal puede ayudarle a detectar zonas peligrosas y proporcionar un factor para el punto de bifurcación de Euler.
El artículo Elementos de pared delgada (conformados en frío) enumera factores importantes que deben tenerse en cuenta al analizar secciones de pared delgada en IDEA StatiCa. Además, el tema se trata en la grabación del webinar Elementos de pared delgada: problemas de pandeo.
- Realice un análisis de pandeo lineal y evalúe cuidadosamente cada forma de pandeo; las primeras 5 formas de pandeo presentadas pueden no ser suficientes.
- No confíe en la plasticidad de los elementos de pared delgada; en su lugar, limite la tensión de von Mises al límite elástico o incluso a un valor inferior.
- Tenga en cuenta que el pandeo local que no se considera puede redistribuir las fuerzas internas en los componentes de forma diferente.
- Tenga en cuenta que la rigidez de los componentes puede variar debido a diferentes modos de fallo o su combinación.
- Tenga en cuenta que las verificaciones y el detallado de los componentes presentados (p. ej. tornillos, soldaduras) siguen las guías para elementos estándar. Las verificaciones normativas de elementos de pared delgada pueden variar, y en ese caso los ensayos proporcionados no son correctos.
En general, IDEA StatiCa Connection se puede utilizar para modelar el comportamiento de uniones de pared delgada (conformadas en frío), pero para la verificación normativa completa deben utilizarse otras herramientas, y la decisión final debe tomarse como conclusión de varios métodos y procedimientos utilizados.
Pandeo de elementos
Hace dos años, IDEA StatiCa presentó una nueva aplicación dedicada a evaluar el comportamiento de pandeo de elementos estructurales completos. El modelo avanzado y consolidado CBFEM, conocido de la aplicación Connection, se implementó en IDEA StatiCa Member para realizar diferentes niveles de análisis. Con esta herramienta, se puede realizar un análisis geométrica y materialmente no lineal, considerando incluso imperfecciones geométricas.
El modelo de análisis de Member proporciona 3 tipos de análisis:
- MNA – Análisis Materialmente No Lineal, para comprobar la tensión/deformación en las secciones a lo largo del elemento.
- LBA – Análisis de Pandeo Lineal (estabilidad), evalúa los valores propios y modos propios lineales (factores críticos y formas de pandeo). En función de estos valores, el ingeniero elige cuál considerar para el análisis no lineal GMNIA e introduce los valores de las imperfecciones geométricas.
- GMNIA – Análisis Geométrica y Materialmente No Lineal con Imperfecciones, evalúa la tensión/deformación a lo largo del elemento en un análisis materialmente y geométricamente (incluyendo imperfecciones) no lineal. Se establece un 5 % de deformación plástica como límite para la verificación normativa.
Para familiarizarse con los fundamentos de IDEA StatiCa Member, recomendamos leer el fundamento teórico de IDEA StatiCa Member para comprender mejor sus capacidades. Por supuesto, hay varios videos que presentan la potencia de la herramienta. Puede comenzar con el webinar introductorio: IDEA StatiCa Member: solución para el pandeo.
Los tutoriales prácticos sobre IDEA StatiCa Member le ayudarán a comenzar a usar la aplicación, tanto desde cero como en un flujo de trabajo BIM. Se tratan algunas consideraciones importantes en la grabación del webinar ¿Qué debe saber antes de comenzar a usar la aplicación IDEA StatiCa Member? y en estos dos artículos: Impacto de las condiciones de contorno e Imperfecciones.
El proceso de verificación de la nueva aplicación ha finalizado y los estudios se publicaron junto con equipos universitarios. Puede consultar varios ejemplos de verificación.
En resumen
Siempre es necesario aplicar el criterio y el sentido de ingeniería al investigar los problemas de pandeo de una estructura de ingeniería civil. Sin embargo, IDEA StatiCa puede ayudarle en esta tarea.
- Para la verificación de uniones de acero, existe IDEA StatiCa Connection, que puede comprobar no solo la tensión/deformación, sino también las formas de pandeo más críticas y la carga crítica correspondiente.
- La estabilidad global se puede analizar en IDEA StatiCa Member, que permite a los ingenieros ejecutar el análisis geométrica y materialmente no lineal con imperfecciones para encontrar las formas de pandeo y los factores del elemento estructural.
Ambas aplicaciones están disponibles en una prueba gratuita de 14 días.
