Análisis de pandeo de la unión de acero
El pandeo generalmente no es un problema importante en las uniones. Sin embargo, debe verificarse que no existan problemas de pandeo y que los resultados del análisis de resistencia, que utiliza únicamente análisis geométricamente lineal, sean correctos.
IDEA StatiCa Connection puede realizar un análisis lineal de pandeo de un modelo de unión. Los resultados se presentan en modos de pandeo. Para cada modo de pandeo se calcula la carga crítica a la que se produce el pandeo del modelo perfecto. La carga crítica se presenta mediante multiplicadores de la carga que actúa sobre la unión. A partir del modo de pandeo y del multiplicador de carga crítica, el usuario puede determinar un diseño seguro frente al pandeo.
Algunos códigos, como el Eurocódigo (EN 1993-1-1, Capítulo 5.2.1), recomiendan un multiplicador de carga crítica superior a 15 para modelos de barras de estructuras. Si el multiplicador de carga crítica es superior a 15, el código no requiere la verificación normativa de pandeo de los elementos.
Para las uniones, la situación es diferente y el código no proporciona ninguna recomendación específica. El diseño frente al pandeo local debe abordarse de otra manera. En general, el pandeo local puede dividirse en tres grupos:
- Chapas que conectan elementos individuales
- Chapas de rigidización en la unión: rigidizadores, nervios, cartelas cortas
- Secciones cerradas y secciones de paredes delgadas
El pandeo de las chapas del grupo 1 afecta a la forma de pandeo del elemento completo. Por ello, se recomienda aplicar a estas chapas las mismas reglas que a dichos elementos, es decir, considerar un multiplicador de carga crítica seguro de 15 o superior. El ingeniero debe verificar que la ejecución real de la unión corresponde a las condiciones de contorno del modelo utilizado para el análisis de pandeo de la estructura completa.
Las chapas del grupo 2 afectan al pandeo local de la unión. Para estas chapas, el límite seguro del multiplicador de carga crítica de 15 es conservador, pero los códigos no ofrecen una guía específica. La orientación la proporcionan publicaciones de investigación que recomiendan un límite seguro del multiplicador de carga crítica igual a 3.
El pandeo de chapas y elementos del grupo 3 es muy problemático y es necesaria una evaluación individual de cada caso particular.
Para chapas con un multiplicador de carga crítica inferior a los valores sugeridos (15 para el grupo 1, 3 para el grupo 2), no puede utilizarse el diseño plástico. En tal caso, se requieren otros métodos para diseñar la unión:
- Verificación normativa según el código de diseño correspondiente, por ejemplo, Eurocódigo o la Especificación o Manual de Diseño AISC
- Método general en EN 1993-1-5 Anexo B – Elementos no uniformes, donde los resultados de MNA y LBA se utilizan para determinar la resistencia al pandeo de chapas esbeltas
- Análisis geométrica y materialmente no lineal con imperfecciones disponible en la aplicación IDEA StatiCa Member
El resultado del análisis lineal de pandeo en IDEA StatiCa Connection no constituye una verificación normativa definitiva. Los códigos no ofrecen una orientación suficiente. La evaluación requiere criterio de ingeniería e IDEA StatiCa proporciona herramientas únicas no disponibles en el software de diseño estándar.
Placa de unión como prolongación de una cercha – ejemplo de chapa del grupo 1 para la que el pandeo puede despreciarse si el factor crítico de pandeo es superior a 15
Ejemplos de formas de pandeo de chapas del grupo 2 donde el pandeo puede despreciarse si el factor crítico de pandeo es superior a 3
El modelo utilizado para el análisis de pandeo está sustentado por apoyos diferentes a los establecidos por el usuario en el tipo de análisis de tensión-deformación (EPS). El elemento portante permanece completamente apoyado. El tipo de modelo de una viga definido como N-Vy-Vz-Mx-My-Mz (libre de desplazarse en el tipo de análisis de tensión-deformación) está completamente apoyado en el análisis de pandeo. Todos los demás tipos de análisis de viga tienen los momentos flectores y la fuerza normal restringidos, pero son libres de desplazarse lateralmente.
- Tipo de modelo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: apoyos en el modelo de pandeo: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- Tipo de modelo N-Vy-Vz: apoyos en el modelo de pandeo: N-Mx-My-Mz
- Tipo de modelo N-Vz-My: apoyos en el modelo de pandeo: N-Mx-My-Mz
- Tipo de modelo N-Vy-Mz: apoyos en el modelo de pandeo: N-Mx-My-Mz
Se asume que, en el caso de una unión rígida, el usuario define el momento flector y el pandeo del segmento corto de viga no es relevante. Por otro lado, en el caso de la unión articulada, el usuario define únicamente la fuerza normal y la fuerza cortante sin momento flector, pero el pandeo del elemento articulado sí es relevante, por lo que contribuye al factor de pandeo. Véase la figura siguiente. "Modelo" muestra el modelo en el tipo de análisis tensión-deformación, y "Pandeo" muestra el modelo en el análisis de pandeo.
