Diseño y verificación de columnas esbeltas

¿Qué dice la normativa sobre una columna esbelta sometida a compresión y flexión en ambas direcciones? ¿Cómo deben los ingenieros diseñar y verificar de forma segura dicha columna? Se pueden utilizar métodos simplificados, que pueden conducir a un diseño conservador debido a que proporcionan mayores efectos de segundo orden. O bien se puede optar por un enfoque más preciso, un método general basado en el análisis no lineal. Sin embargo, los flujos de trabajo para el método general no están descritos en la normativa. La normativa espera que los ingenieros se las arreglen.

Ahora puede analizar columnas esbeltas mediante un método más avanzado que utiliza tanto el análisis no lineal geométrico como el material en IDEA StatiCa. Un nuevo tipo de análisis permite el diseño y la verificación normativa de elementos sometidos a fuerza normal y momentos flectores para los estados límite últimos y de servicio.  Las verificaciones se realizan mediante la comparación de tensiones y deformaciones con los valores límite establecidos por la norma EN 1992-1-1.

Siga un sencillo flujo de trabajo de cuatro pasos para que el diseño y la verificación de columnas esbeltas sean más comprensibles y atractivos:

• Crear la geometría de la estructura, incluyendo los contornos y la armadura
• Someter los elementos analizados y relacionados a los efectos de carga
• Análisis no lineal y evaluación
• Informe con todas las figuras, resultados y verificaciones importantes

Tipos de análisis

La geometría de la estructura está compuesta por los elementos, las condiciones de contorno y los resultados. Pueden crearse en la aplicación Member o importarse desde software de terceros (como Robot Structural Analysis, SAP2000, RFEM, etc.). Después, se añade la armadura al elemento y se comienza el análisis utilizando los resultados obtenidos del análisis estructural. Para columnas esbeltas, donde el análisis lineal es insuficiente, utilice el análisis no lineal disponible bajo el botón GMNA.

El propio GMNA consta de tres tipos de análisis:

• Análisis materialmente no lineal (MNA)
• Análisis lineal de pandeo (LBA)
• Análisis Geométrico y Materialmente No Lineal con Imperfecciones (GMNIA)

¿Para qué sirven todos estos análisis? ¿Qué se supone que debe hacer un ingeniero con ellos? 

Análisis materialmente no lineal (MNA)

Puede proceder según lo que sugieren los botones de la cinta de opciones. En primer lugar, se realiza el análisis materialmente no lineal (MNA). Un elemento analizado se divide automáticamente en varias secciones donde se evalúan las tensiones y deformaciones para cada fibra de hormigón y barra de armadura. A continuación, los valores obtenidos se verifican con los valores límite definidos por la normativa.

Análisis lineal de pandeo (LBA)

Si no es suficiente considerar solo la no linealidad material y también es necesario considerar la geométrica, entonces es el momento de utilizar el análisis lineal de pandeo (LBA), cuyos resultados son los modos propios y las cargas críticas del elemento analizado. Este análisis ayuda al ingeniero a determinar la pérdida teórica de estabilidad de una estructura sometida a las cargas actuantes. No sería seguro considerar únicamente la forma teórica de pandeo de la estructura, ya que existen imperfecciones iniciales. Por eso, la tabla de resultados permite definir la amplitud de imperfección para cada modo propio. La imperfección debe ser definida por el ingeniero en función de la experiencia o de las recomendaciones de la normativa.  

Análisis Geométrico y Materialmente No Lineal con Imperfecciones (GMNIA)

Una vez definida la imperfección, se aplica automáticamente de forma proporcional al elemento; a continuación, se puede realizar el último tipo de análisis: el análisis geométrico y materialmente no lineal con imperfecciones (GMNIA). De forma similar al primer análisis (MNA), el elemento se divide en secciones donde se evalúan las tensiones y deformaciones para cada fibra de hormigón y barra de armadura, teniendo en cuenta la no linealidad material y geométrica resultante de una forma de pandeo con imperfecciones.

Consejos de interfaz de usuario para la aplicación Member

Todos los resultados del análisis están disponibles en la pestaña Verificación, donde la cinta de opciones fue reorganizada y ampliada con varios botones nuevos. La interpretación gráfica de los resultados se muestra en la escena 3D principal. Al mismo tiempo, los valores calculados y las verificaciones se enumeran en las tablas de resultados junto con los resultados detallados o seccionales correspondientes en la escena 2D.

Los usuarios pueden mostrar resultados Generales o Detallados (seccionales). La verificación normativa general muestra un resumen de todos los resultados disponibles en el proyecto. El usuario puede ver inmediatamente si la estructura satisface o no las verificaciones normativas particulares.

Si el usuario selecciona la sección particular en la escena 3D, los resultados correspondientes se resaltan en la tabla de resultados y la vista detallada de la sección seleccionada se muestra en la escena 2D. Las tensiones, deformaciones y verificaciones calculadas están disponibles para cada sección para las partes de hormigón y armadura en pestañas particulares.

El diseño y la verificación de columnas esbeltas en Member para hormigón está disponible en las ediciones Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert y Prestressing Enhanced de IDEA StatiCa.