Pandeo lateral torsional de una viga con rigidizadores transversales
Este estudio de verificación se realizó para la aplicación IDEA StatiCa Member. El objetivo era garantizar que los resultados de LBA y GMNIA son correctos y que todos los elementos de shell y elementos finitos de los componentes funcionan correctamente. La geometría de los modelos se basó en experimentos realizados en el Centro AdMaS de la Universidad Tecnológica de Brno.
Los modelos numéricos se crearon en ANSYS, software comercial de propósito general para el análisis de elementos finitos. Se utilizó una viga IPE 180 con una longitud de 3,3 m de acero S235. Se investigaron dos condiciones de contorno:
- Empotrado – todos los nodos en un extremo están empotrados (todos los grados de libertad están restringidos), el otro extremo es igual excepto que se permite el movimiento en la dirección longitudinal de la viga
- Articulado – solo los nodos del alma de la viga están restringidos (se permite la rotación lateral; en un extremo, todos los desplazamientos están fijados, y en el otro extremo, se permite el movimiento en la dirección longitudinal de la viga)
Los rigidizadores estaban inclinados 60 grados respecto al eje vertical. Los dos rigidizadores se colocaron simétricamente con una distancia mutua variable. No se modelaron soldaduras; los nodos de las mallas adyacentes se fusionaron directamente.
En ANSYS se realizaron análisis estáticos lineales, análisis de pandeo lineal y análisis no lineal geométrico y material con imperfecciones. Las imperfecciones eran iguales a L/300, donde L es la longitud del elemento (3,3 m).
La deformación plástica puede verse en la siguiente imagen:
Los modelos correspondientes se crearon en IDEA StatiCa Member. La sección transversal de los elementos relacionados se eligió muy grande y corta en comparación con la viga analizada para que no influyan en los resultados.
La comparación de resultados se muestra en la tabla siguiente. FRd es la resistencia al pandeo lateral torsional determinada por GMNIA, wy es la deflexión lateral en el centro del vano de la viga a la carga máxima alcanzada, y Fcr es la carga crítica de pandeo determinada por LBA. Las posiciones de los rigidizadores indican la posición X del rigidizador desde el nodo izquierdo en IDEA StatiCa Member.
| GMNIA | LBA | ||||||
| FRd [kN] | FRd [kN] | wy [mm] | wy [mm] | Fcr [kN] | Fcr [kN] | ||
| Condiciones de contorno | Posiciones de los rigidizadores | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER |
| Empotrado | 1550,2050 | 56.79 | 56.97 | 22.07 | 23.30 | 104.4 | |
| 1250,2350 | 61.56 | 63.27 | 21.36 | 21.40 | 121.5 | ||
| 550,3050 | 60.21 | 60.84 | 18.46 | 19.70 | 122.4 | ||
| Articulado | 1550,2050 | 38.39 | 40.77 | 33.69 | 36.10 | 57.0 | 55.8 |
| 1250,2350 | 41.52 | 43.92 | 32.60 | 30.40 | 64.8 | 63.9 | |
| 550,3050 | 44.01 | 47.07 | 22.40 | 23.60 | 82.6 | 81 |
Los resultados de ambos paquetes de software se corresponden estrechamente. IDEA Member proporciona una carga crítica de pandeo ligeramente inferior y una resistencia al pandeo lateral torsional ligeramente superior.
La diferencia se debe principalmente al modelado de los rigidizadores. En Ansys, los nodos se fusionan en las líneas centrales de las placas, pero en Member, el rigidizador es más corto. Termina en la superficie de la placa y el hueco se rellena con soldaduras. El resultado es que la placa más corta en IDEA Member es ligeramente más rígida que la más larga en Ansys.