Efectos de segundo orden en la aplicación RCS

El diseño de un elemento a compresión puede ser una tarea compleja, que requiere la consideración de numerosos factores y parámetros. En particular, las imperfecciones y los efectos de segundo orden pueden tener un impacto significativo en los esfuerzos internos de cálculo, que deben tenerse en cuenta para garantizar una estructura segura y eficiente.

Dos métodos están implementados en la aplicación:

• Rigidez nominal
• Curvatura nominal

Ambos están de acuerdo con los artículos 5.8.7 y 5.7.8 de EN 1992-1-1. El tipo de elemento debe configurarse como Elemento a compresión para acceder a la funcionalidad. 

Para más información sobre los tipos de elementos que se pueden configurar en la aplicación, consulte el artículo Tipos de sección y de elemento en la aplicación RCS. 

Una vez que haya creado, cargado y armado su sección transversal, vaya al Navegador -> Elemento de diseño y seleccione Imperfecciones, 2.º orden. Aquí puede establecer la longitud eficaz y todos los parámetros necesarios para el cálculo de los esfuerzos internos de cálculo. 

La longitud eficaz puede calcularse automáticamente según las condiciones de apoyo perpendiculares al eje "y" o al eje "z". Esto se realiza según la Figura 5.7 de EN 1992-1-1, donde l₀ es la Longitud del elemento a compresión en la aplicación.

O bien, si ya conoce la longitud eficaz, puede introducirla como entrada de usuario. 

Si selecciona el Efecto de imperfecciones y efectos de 2.º orden como Calculado, deberá establecer los parámetros para la imperfección geométrica y el efecto de segundo orden en la tabla. 

Repasemos los ajustes y aprendamos sobre ellos.

Imperfección geométrica

La imperfección geométrica se calcula según el artículo 5.2 de EN 1992-1-1.

En primer lugar, debe decidir si desea aplicar la imperfección solo para ELU o ELS o para ambos ELU y ELS. 

Tenga en cuenta que para ELS solo se aplica la imperfección e_i. No es necesario aplicar la excentricidad e₂ causada por el efecto de 2.º^nd orden para ELS según la normativa. 

Tras seleccionar el conjunto de combinaciones correspondiente, debe establecer la celda denominada Efecto considerado. Hay dos opciones para esta funcionalidad: 

• Elemento aislado 
• Sistema de arriostramiento

Puede encontrar la explicación en EN 1992-1-1 5.2(6). 

Según el párrafo de la normativa, los parámetros para el Elemento aislado son los siguientes:

l (longitud) = longitud real del elemento

m (número de elementos verticales) = 1

Los parámetros para el Sistema de arriostramiento son:

l = altura del edificio

m = número de elementos verticales que contribuyen a la fuerza horizontal sobre el sistema de arriostramiento en ambas direcciones

Otro ajuste importante es la Dirección de las imperfecciones. Hay tres opciones: 

1. Desde la configuración de la normativa

Significa que la opción establecida en la configuración de la normativa se utilizará para el cálculo.

2. Momento resultante

M_i,Ed,y/z = N_Ed * e_i,y/z    

donde: 

N_Ed es la fuerza normal de cálculo

e_i,y/z es la imperfección geométrica

M_i,Ed,y/z es el momento flector causado por la imperfección

M_i,Ed,y = M_0,y + M_i,Ed,y/z * cos (α)    

donde: 

M_0,y es el momento flector de primer orden respecto al eje "z"

α es el ángulo mostrado en la figura siguiente

M_i,Ed,y es el momento flector de primer orden respecto al eje "z", incluyendo el efecto de las imperfecciones

• Lea el siguiente artículo para aprender Cómo calcular la excentricidad resultante de primer orden en el elemento a compresión

3. Mayor esbeltez 

Esta opción aplica toda la imperfección geométrica en la dirección de mayor esbeltez. Por ejemplo, solo se considerará M_i,Ed,y para la sección mostrada en la imagen siguiente.

Efecto de segundo orden

En la parte inferior de la tabla, puede configurar el análisis de los efectos de segundo orden. Antes de elegir el método de cálculo, es necesario saber si su elemento está arriostrado o no y en qué dirección.

Este ajuste influye en el cálculo del criterio de esbeltez para elementos aislados según el artículo 5.8.3.1 (1) de EN 1992-1-1. 

Para el cálculo del factor de relación de momentos r_m, es necesario establecer los momentos extremos de primer orden M₀₁ y M₀₂. Esto puede hacerse en Navegador -> Efecto de segundo orden.

Dos métodos de análisis están implementados en el software: 

• Rigidez nominal
• Curvatura nominal

Rigidez nominal

Para la rigidez nominal, debe definir el factor c₀. La descripción puede encontrarse en el artículo 5.8.7.2 (2)(3) de EN 1992-1-1.

Todos los resultados intermedios pueden explorarse en Navegador -> Efecto de segundo orden. El resultado final es el momento de cálculo respecto al eje "y" y al eje "z", respectivamente.

Curvatura nominal

Para la curvatura nominal, debe establecer el factor c. La descripción puede encontrarse en el artículo 5.8.8.2 (3)(4) de EN 1992-1-1.

Al igual que para el método anterior, todos los resultados intermedios pueden explorarse en Navegador -> Efecto de segundo orden. El resultado final es el momento de cálculo respecto al eje "y" y al eje "z", respectivamente.

Tenga en cuenta que para las verificaciones de ELS, la hipótesis M_Ed = M_0Ed es válida. Esto significa que no se incluye ningún efecto de segundo orden para ELS. Es decir, solo se incluyen las imperfecciones.

Flexión biaxial

No es necesaria ninguna verificación adicional si las relaciones de esbeltez satisfacen las dos condiciones destacadas en la imagen siguiente.

Es decir, la aplicación no considerará el momento M_2,y/z si se satisfacen las condiciones de verificación.