Utilice el análisis de rigidez en IDEA StatiCa Connection para determinar si las juntas son articuladas, semirrígidas o rígidas. Como resultado del análisis de rigidez, obtendrá el diagrama momento-rotación y una tabla con valores importantes. Según la curva y una norma nacional seleccionada, la junta se clasifica como:
- articulada
- rígida
- semirrígida
Definición adecuada de la carga
Para obtener resultados correctos del análisis de rigidez, puede calcular la rigidez para cada rotación por separado, introduciendo un caso de carga independiente para My, Mz (o alternativamente N y Mx).
O bien puede aplicar un conjunto completo de esfuerzos internos que actúan sobre el elemento analizado, ya que el resto de esfuerzos internos también influyen en los resultados de cada componente de rigidez (rotación). Para una explicación detallada, lea el artículo Influencia del cortante y del esfuerzo normal en la rigidez rotacional.
Las fuerzas aplicadas deben ser mayores que 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft
Información necesaria para la clasificación de rigidez de la junta
- longitud teórica del elemento
- distinguir entre sistema estructural arriostrado y no arriostrado (para el enfoque EN)
La longitud teórica para My y Mz [m] se define como la distancia nodo a nodo del elemento analizado y se utiliza únicamente para la clasificación (no para calcular los valores reales de rigidez).
La opción de sistema arriostrado (pórtico arriostrado) está disponible para proyectos en Eurocódigo según la norma EN 1993-1-8, ya que existen condiciones de clasificación diferentes para sistemas arriostrados y no arriostrados.
Resultados obtenidos en el análisis de rigidez
Se obtienen dos tipos de resultados: una tabla de valores numéricos y el diagrama de rigidez, que se puede exportar a CSV o DXF.
Para cada componente de esfuerzo interno evaluado en la rigidez rotacional, la tabla muestra los valores numéricos correspondientes a cada combinación de carga de cálculo en filas individuales. Según la línea seleccionada, el diagrama de rigidez corresponderá a uno u otro componente.
- MEd: Momento flector de cálculo introducido en la combinación de carga, relevante solo para la rigidez secante
- Mj,Rd: Resistencia a flexión de la unión, a efectos de la plastificación de la unión
- Sj,ini: Rigidez rotacional inicial, que describe el comportamiento de rigidez lineal considerado hasta un valor de 2/3 Mj,Rd
- Sjs: Rigidez rotacional secante, definida como la intersección entre el momento flector de cálculo MEd y la curva de rigidez de la unión Sj, relevante cuando MEd > 2/3 Mj,Rd
- : Deformación rotacional obtenida para el momento flector de cálculo
- c: Capacidad de rotación de la unión, el límite se define por el fallo de los tornillos, el fallo de las soldaduras o una deformación plástica del 15 % en las placas
- Sj,R: Valor de rigidez para el límite entre Rígida y Semirrígida
- Sj,P: Valor de rigidez para el límite entre Semirrígida y Articulada
Nota: Si la rigidez inicial Sj,ini y la rigidez secante Sj,s muestran una rigidez infinita, esto significa que la curva de rigidez es tan pronunciada que en el diagrama es prácticamente de 90°, de modo que la tangente resulta en infinito. Esto siempre indica una unión rígida, alejada del límite de la clase semirrígida, por lo que los valores exactos carecen de utilidad. En otras palabras, la unión es absolutamente rígida.
¿Qué utilizar en su modelo estructural global en FEA?
La información principal que necesita para su modelo global es la clasificación, para establecer la condición de contorno entre los elementos como articulada (rótula ideal), rígida (idealmente rígida) o semirrígida (con cierta rigidez).
Para la clase semirrígida, necesita encontrar el valor que representa la rigidez rotacional de la junta entre elementos. Este viene representado por el valor Sj,ini de la pestaña de resultados del análisis de rigidez.
Sin embargo, siempre debe recurrir al criterio de ingeniería para determinar el valor de rigidez adecuado para su modelo estructural global.
Sj,ini depende del valor Mj,Rd de la junta y de la forma de la curva de rigidez. Además, el modelo CBFEM para el análisis de rigidez difiere del utilizado en el análisis EPS, lo que puede dar lugar a un Mj,Rd de la junta diferente y a un ajuste adicional del modelo de la unión para el análisis de rigidez.
Para más detalles, lea el artículo Rigidez de la unión y su uso en el análisis global.
Dónde encontrar más información sobre el análisis de rigidez
Hay varias fuentes de información sobre este tipo de análisis. Le recomendamos leer la parte general del Theoretical Background, la entrada de blog Por qué preocuparse por la rigidez de la unión y/o ver uno de nuestros webinars sobre el tema (véase más abajo).
Para combinar los resultados de rigidez con su modelo global de FEA, vea el vídeo Cómo introducir la rigidez rotacional en su modelo de FEA.
Al final del artículo encontrará varios tutoriales paso a paso.
Modelo para la evaluación de la rigidez
Para evaluar la rigidez rotacional kjoint de la propia unión y la rotación correspondiente θ2, restamos la parte de la rigidez asignada a la deformación de los elementos θ1 de la deformación total θtot.
La rotación de los elementos θ1 se evalúa en el modelo con uniones idealmente rígidas entre todos los elementos. La rotación total θtot se evalúa en el modelo con operaciones de fabricación reales.
Los resultados obtenidos del análisis de rigidez corresponden a kjoint y θ2.
Theoretical Background
Lea la información esencial sobre el análisis de rigidez en nuestro Theoretical Background. La configuración mencionada anteriormente se describe en la parte general del mismo.
La parte general del Theoretical Background sobre el análisis de rigidez y sus resultados:
Análisis de rigidez y capacidad de deformación de las juntas de acero
Partes específicas del Theoretical Background para cada una de las normas nacionales soportadas:
Otros artículos sobre rigidez de uniones y verificaciones
Puede encontrar información más detallada y algunos estudios de verificación en los siguientes artículos. Algunos de ellos forman parte del libro "Benchmark Cases for Advanced Design of Structural Steel Connections" escrito por el prof. Wald y su equipo.
- Por qué preocuparse por la rigidez de la unión (entrada de blog)
Webinars y vídeos
En el pasado, hemos organizado varios webinars sobre el tema de la rigidez de la unión. Además, algunos otros vídeos describen cómo trabajar en la aplicación. Puede encontrar inspiración en proyectos reales, así como consejos para configurar correctamente sus modelos de cálculo.
Connection Wednesdays - Clasificación de rigidez
En este webinar, repasamos brevemente los requisitos normativos relacionados con la clasificación de rigidez. Posteriormente, nos proponemos diseñar las uniones de un pórtico real que inicialmente se diseñará como resistente a momento. Empleamos una configuración semirrígida y, a continuación, aplicamos el comportamiento previsto al análisis de la estructura global. A lo largo de este proceso, exploramos preguntas habituales y evaluamos su impacto en el diseño.
Connection Wednesdays - Análisis de rigidez de junta que cambia las reglas del juego
Durante el webinar, verá todo el flujo de trabajo de modelado, carga y verificación normativa de una junta de acero interesante.
Connection Wednesdays - Junta de la Residencia en Ružomberok
Las juntas de plataforma suelen ser articuladas, pero ¿qué pasa si la realidad no es tan sencilla? ¿Cómo introducir correctamente el análisis de rigidez de la junta? Vea el análisis de rigidez de la junta del pórtico y las consecuencias de la rigidez en el modelo de FEM.
Cómo introducir la rigidez rotacional en su modelo de FEA
La rigidez de la junta es un factor significativo e indispensable en el diseño de la estructura global para uniones semirrígidas. La pregunta es: ¿dónde puedo calcular la rigidez de la junta y qué rigidez debo utilizar para mi diseño?
Diseño y verificación normativa de la junta del velódromo de Yakarta
La siguiente grabación del webinar explica cómo se construye el diagrama del análisis de rigidez, cuáles son los ajustes y qué resultados obtendrá.
Novedades en las versiones
Las siguientes funciones forman parte de nuestras notas de versión de IDEA StatiCa y pueden estar relacionadas con el análisis de rigidez. Lea más sobre estas funciones en los artículos específicos del enlace.
Capacidad de rotación limitada por el fallo de tornillos y soldaduras (análisis de rigidez) (versión 21.0)
Exportación de la curva momento-rotación a CSV y DXF (versión 22.0)
Tutoriales
Hemos creado tutoriales paso a paso para configurar el modelo y ejecutar el análisis. A continuación, encontrará los enlaces a ellos:
Análisis de rigidez de una unión de acero (EN)
Análisis de rigidez de una unión de acero (AISC)
Rigidez rotacional de una viga con cartela
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