Stability define las imperfecciones globales y las imperfecciones de elemento por separado. Las imperfecciones globales se introducen como una inclinación simple en X e Y o como una forma de pandeo escalada obtenida del LBA; las imperfecciones de elemento, únicamente como una forma de pandeo escalada obtenida del LBA con condiciones de contorno adicionales. Ambas se utilizan en GMNIA.
El flujo de trabajo habitual es:
- Ejecute MNA y LBA. Los resultados del LBA no son necesarios si solo se utiliza la inclinación simple.
- Revise las formas de pandeo y seleccione las relevantes para las imperfecciones.
- Determine las amplitudes de las imperfecciones según la norma de cálculo.
- Introduzca las imperfecciones en la cuadrícula de propiedades, pestaña LBA+IMP, de la pestaña CHECK .
- Ejecute GMNIA considerando ambos signos de las imperfecciones y tome el resultado más desfavorable como determinante.
Tipos de imperfecciones y sus definiciones
En general, en GMNIA deben aplicarse tres tipos de imperfecciones.
A. Imperfecciones globales (de desplome) de la estructura
Una imperfección global representa el hecho de que la estructura en su conjunto nunca es perfectamente vertical. Los pilares se montan ligeramente desplomados y los apoyos no están perfectamente nivelados, por lo que toda la parte analizada parte ligeramente inclinada. Esta imperfección es importante sobre todo en estructuras sensibles al desplazamiento lateral, en las que el desplazamiento horizontal de toda la estructura aumenta los esfuerzos internos. Puede definirse de dos maneras:
Definición de imperfecciones globales: método "Inclinación simple"
La inclinación simple aplica la imperfección global de desplome como una inclinación inicial de toda la estructura, sin resultados de LBA ni formas de pandeo. Se define en la pestaña LBA+IMP, en Imperfección global de la estructura, mediante las inclinaciones Dx y Dy en mm/m, es decir, el desplazamiento horizontal en las direcciones globales X e Y por metro de altura. Cada nodo se desplaza linealmente con su altura sobre el Nivel cero [m], que normalmente se fija en la parte superior de las cimentaciones o en las bases de los pilares, donde el desplazamiento es nulo.
Definición de imperfecciones globales: método "Forma de pandeo"
La forma de pandeo aplica la imperfección global como una combinación escalada de formas de pandeo obtenidas del LBA, calculadas con las condiciones de contorno definidas en la pestaña MODEL. Se define en la pestaña LBA+IMP, en Imperfección global de la estructura, con Método establecido en Forma de pandeo y la Amplitud de la imperfección de la forma de pandeo [mm], es decir, la desviación máxima de la geometría imperfecta.
La tabla enumera las formas de cada combinación de cargas con sus:
- Factor es el factor de carga crítica αcr por el que habría que incrementar la combinación de cargas de cálculo para provocar el pandeo elástico de la estructura en una forma de pandeo determinada.
- Relevancia [%] es una medida de la facilidad con la que la estructura se deforma en una forma de pandeo determinada. Compara el tamaño de la parte deformada de la estructura con la energía elástica que necesita la deformación. Una forma en la que se deforma una gran parte de la estructura con poca energía obtiene un valor de relevancia alto, mientras que una forma que deforma solo una pequeña parte de la estructura, o que requiere mucha energía, obtiene un valor bajo.
- Peso [-1, 1] es un factor que incluye una forma de pandeo en la imperfección y establece su dirección. Cualquier valor distinto de cero entre −1 y 1 activa la forma, y el signo del valor determina el sentido de la deformación. El peso multiplica la Amplitud de la imperfección de la forma de pandeo [mm] introducida, de modo que la forma se aplica con la amplitud peso × amplitud. Una celda vacía o un cero significa que la forma no se utiliza.
Seleccione las formas en las que toda la estructura se desplaza lateralmente, normalmente las de menor factor y alta relevancia, y ejecute GMNIA considerando ambos signos de los pesos.
B. Imperfecciones de elemento
Una imperfección de elemento representa la curvatura o el alabeo inicial de un elemento individual, junto con el efecto de las tensiones residuales del laminado o de la soldadura. Se aplica con la forma del modo de pandeo del elemento correspondiente obtenido del LBA (flexión, torsión, flexotorsión o pandeo lateral torsional). En estructuras sensibles al desplazamiento lateral, las imperfecciones de elemento se combinan con la imperfección global, no se utilizan en su lugar.
Definición de imperfecciones de elemento
Las imperfecciones de elemento se aplican como una combinación escalada de formas de pandeo obtenidas del LBA con condiciones de contorno adicionales: se añaden apoyos en las direcciones X e Y en los extremos de todos los elementos relacionados conectados a los elementos CBFEM, modelados mediante elementos de viga 1D. Estos apoyos impiden obtener formas de pandeo globales, por lo que las formas de pandeo representan el pandeo de los elementos individuales entre sus puntos de unión. Se definen en la pestaña LBA+IMP, en Imperfección de elemento, mediante la Amplitud de la imperfección de la forma de pandeo [mm].
La tabla de Imperfección de elemento funciona igual que la de las imperfecciones globales descrita anteriormente. La única diferencia es que las formas de pandeo proceden del LBA con condiciones de contorno adicionales. Para cada combinación de cargas (Cargas), enumera las formas de pandeo (Forma) con su factor de carga crítica (Factor, αcr) y su Relevancia [%]. Un Peso entre −1 y 1 incluye una forma en la imperfección y multiplica la Amplitud de la imperfección de la forma de pandeo [mm], y su signo establece el sentido.
Seleccione las formas que muestran pandeo por flexión, por torsión, por flexotorsión o pandeo lateral torsional de los elementos analizados y ejecute GMNIA considerando ambos signos de los pesos.
C. Imperfecciones de chapa
Una imperfección de chapa representa la falta de planeidad inicial de chapas individuales, como almas, alas o rigidizadores. Se aplica con la forma del modo de pandeo local correspondiente obtenido del LBA.
Definición de imperfecciones de chapa
Las imperfecciones de chapa se definen en la misma tabla de Imperfección de elemento; no existe una entrada independiente para ellas. Si la tabla contiene formas de pandeo que representan el pandeo local de chapa de las alas o las almas, inclúyalas en la imperfección asignando un Peso distinto de cero a dichas formas.
Visualización de las imperfecciones
El grupo Imperfección de la pestaña CHECK ofrece tres formas de visualizar las imperfecciones en la escena 3D:
- Forma LB muestra la forma de pandeo de la tabla y la fila que tienen el foco en ese momento.
- Parcial muestra la imperfección del tipo cuya tabla tiene el foco en ese momento: global o de elemento.
- Total muestra la suma de todas las imperfecciones, independientemente del foco. Esta es la geometría imperfecta que se utiliza en GMNIA.
Amplitudes de las imperfecciones según las normas de cálculo
Cada norma incluye directrices sobre cómo determinar las imperfecciones, que se introducen en Stability para el análisis GMNIA. A continuación se describen las definiciones del Eurocódigo.
Imperfecciones globales (de desplome)
Las imperfecciones globales de la estructura se describen en EN 1993-1-1, apdo. 5.3.2 (3). La estructura debe inclinarse en forma de imperfección equivalente de desplome según la siguiente figura.
Imperfección equivalente de desplome (de EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
El ángulo de imperfección es:
donde:
- ϕ0 = 1/200 – valor básico de la imperfección
- – factor de reducción por altura h aplicable a pilares
- h – altura de la estructura en metros
- – factor de reducción por el número de pilares de una fila
- m – número de pilares de una fila, incluyendo únicamente aquellos pilares que soportan una carga vertical NEd no inferior al 50 % del valor medio del pilar en el plano vertical considerado
Imperfecciones de elemento
Las imperfecciones locales de los elementos se describen en EN 1993-1-1, apdo. 5.3.2 (3). La amplitud de la imperfección e0 se calcula en la Tabla 5.1, donde debe utilizarse el análisis plástico.
Para determinar la curva de pandeo en la pestaña, es necesario decidir, a partir de la forma de pandeo mostrada en el análisis LBA en Member, si:
- El elemento está predominantemente comprimido, de modo que se espera pandeo por flexión, por torsión o por flexotorsión, y se utiliza la Tabla 6.2,
- O si el elemento está predominantemente flectado y el modo de fallo principal es el pandeo lateral torsional, y se utiliza la Tabla 6.4.
Imperfecciones locales de chapa
Las amplitudes siguen la norma EN 1993-1-5, apdo. C.5. Para chapas esbeltas, la imperfección local es 1/200 del vano menor del panel de chapa. Para secciones transversales esbeltas (clase 4), se deben combinar al menos dos modos de pandeo, de modo que el pandeo local y el pandeo del elemento puedan interactuar.
Sentido de las imperfecciones
Cada imperfección debe aplicarse tanto en sentido positivo como negativo, y el resultado más desfavorable es el determinante. Cuando se combinan varias imperfecciones, deben calcularse todas las combinaciones de sus sentidos.