Pandeo lateral torsional para vigas prefabricadas

El PLT es un fallo de estabilidad que se produce en vigas esbeltas sometidas a flexión, provocando desplazamiento lateral y torsión. Afecta típicamente a vigas prefabricadas largas y esbeltas. La verificación del PLT es fundamental para prevenir fallos repentinos, optimizar el diseño estructural y garantizar el cumplimiento de los códigos de seguridad. Es esencial verificar todas las fases de construcción, incluidas las de izado y transporte. La solución es adecuada para cualquier viga prefabricada de hormigón armado y pretensado (pretesado).

El cálculo geométrica y materialmente no lineal publicado en la versión 24.1 puede capturar los efectos mencionados y proporcionar resultados de esfuerzos internos incluyendo efectos de segundo orden. Los esfuerzos internos calculados para las secciones seleccionadas se recopilan ahora automáticamente y se envían a RCS para realizar verificaciones normativas detalladas (disponible desde la versión 25.0). 

PLT

La opción puede seleccionarse en la sección Design 1D – Data junto a las opciones Simplified Check y Do Not Calculate. Todos los datos de entrada necesarios pertenecen a la sección Lateral Stability. En el caso de verificación simplificada, solo es necesario introducir las dimensiones básicas. Para el análisis avanzado se requieren datos más detallados, incluyendo el historial de construcción, las imperfecciones y otros parámetros. 

Configuración del análisis

Fases de construcción

Cada situación de cálculo requiere datos de entrada específicos debido a las diferentes condiciones de contorno y tiempos para la verificación normativa. Los tiempos para cada situación de cálculo pueden establecerse de forma independiente respecto a las fases de construcción definidas al inicio. Las propiedades del hormigón, como f_ck y E_cm, se calculan automáticamente en función de los tiempos especificados, pero pueden ser definidas manualmente por el usuario si es necesario.

Rigidez torsional

En la configuración existe la opción (desde la v25.1) de definir la rigidez torsional con mayor precisión. En el menú desplegable "Torsional stiffness of the beam", se puede seleccionar si la sección transversal de la viga debe considerarse no fisurada o fisurada a torsión.

• No fisurada a torsión: la rigidez torsional se calcula como la rigidez torsional lineal de la sección transversal de hormigón armado.
• Fisurada a torsión: la rigidez torsional tiene en cuenta la resistencia torsional aportada por la armadura longitudinal (incluido el pretensado), los estribos y las diagonales comprimidas, despreciando de forma conservadora la contribución del hormigón.

La configuración puede aplicarse de forma independiente para cada situación de cálculo, lo que otorga a los ingenieros flexibilidad para adaptar el enfoque de cálculo en función del estado límite o la combinación de acciones.

Recomendación de uso: Como orientación, se recomienda la opción No fisurada a torsión para elementos totalmente pretensados en los que se cumple la condición de descompresión. Por el contrario, para vigas parcialmente pretensadas en las que, bajo cargas de ELU, la tensión de tracción en las fibras extremas supera la resistencia de cálculo a tracción del hormigón (f_ctd), y para elementos de hormigón armado, se recomienda cambiar a la hipótesis más conservadora de Fisurada a torsión.

Imperfección

Asimismo, el valor de la imperfección lateral inicial puede definirse de forma independiente para cada situación de cálculo. Existen dos opciones para la definición de la imperfección lateral:

• Imperfección geométrica: IDEA StatiCa Beam calcula las deformaciones debidas a la fluencia y la retracción. No obstante, primero es necesario establecer la imperfección inicial. Puede ser: a) Según normativa: la imperfección se asume conforme a EN 1992-1-1, apartado 5.9 (2) como L/300, o b) Definida por el usuario.
• Imperfección global: la imperfección lateral resultante debe ser definida por el usuario.

Datos de entrada para el izado

Se pueden definir dos tipos de izado: eslingas verticales o eslingas inclinadas, cada una con condiciones de cálculo específicas. La posición de los puntos de izado debe especificarse tanto en la dirección longitudinal como en la transversal de la viga.

Datos de entrada para el transporte

El transporte hace referencia al escenario en el que la viga se carga sobre un camión con remolque. La deformación en la dirección Rx está restringida únicamente por el remolque y se trata como un apoyo flexible con rigidez definida. El usuario debe definir parámetros como la posición del camión, las propiedades de los remolques y otros. 

Datos de entrada para los apoyos definitivos y el fin de la vida útil de cálculo

El esquema estático para los apoyos definitivos y el fin de la vida útil de cálculo es el mismo, sin posibilidad de definir apoyos en el escenario de fin de vida útil de cálculo. La viga se considera siempre simplemente apoyada en sus extremos. Adicionalmente, la viga puede estar arriostrada lateralmente en posiciones determinadas si se desea.

Los apoyos definitivos se sitúan siempre en los extremos de la viga y pueden representarse mediante tres tipos de apoyo: apoyos elastoméricos / horquillas / placas de apoyo con pernos.

Cargas

La sección "Cargas" en el árbol de entidades de los pasos de cálculo anteriores define todos los casos de carga, las cargas y los coeficientes de carga. En la sección Lateral Stability, deben definirse los coeficientes dinámicos para las fases de izado y transporte, así como las combinaciones no lineales de ELU correctas para cada situación de cálculo.

Resultados

El análisis avanzado de pandeo lateral torsional (PLT) en IDEA StatiCa Beam proporciona (además de reacciones, esfuerzos internos y deformaciones) una evaluación de si la viga corre riesgo de colapso por problemas de estabilidad para cada fase de construcción definida. En caso de fallo estructural por PLT, el cálculo no se completará y el usuario verá un mensaje de error informándole de esta situación.

La pestaña Check Settings permite definir los tipos de verificación normativa de ELU para el elemento seleccionado. En la pestaña Check Positions, se pueden especificar múltiples posiciones de sección donde se realizarán verificaciones normativas detalladas mediante RCS.

Las verificaciones detalladas de RCS para la estabilidad lateral están integradas directamente en la aplicación Beam (desde la v25.1).

Nota

Tenga en cuenta que el análisis avanzado de PLT solo funciona para modelos creados en la versión 24.1 o superior. El cálculo no se ejecutará para proyectos anteriores, que deberán ser remodelados.

Publicado en IDEA StatiCa versión 24.1, mejorado para resultados detallados y definición de la rigidez torsional en IDEA StatiCa versión 25.1.