Comparación de los resultados de LBA y GMNIA en IDEA Member con datos experimentales y solución numérica
1. El objetivo
El objetivo de este artículo es la verificación del módulo LBA (análisis lineal de bifurcación) y la validación del módulo GMNIA (análisis no lineal geométrica y materialmente con imperfecciones) de la aplicación IDEA StatiCa Member. Las cargas críticas resultantes de IDEA Member se comparan con una solución numérica de [1] y las resistencias resultantes se comparan tanto con datos experimentales como con la solución numérica de [1].
2. Descripción del modelo
Se analizaron un total de 9 casos individuales. Estos se obtuvieron del estudio [1], manteniéndose la designación de los especímenes individuales (A1–A3), (A4–A6) y (E1–E3). Se consideraron las dimensiones reales de la sección transversal, así como sus propiedades reales del material. Se investigaron dos conjuntos diferentes de condiciones de contorno (BC1 – rígido, BC2 – articulado uniaxialmente), y también hubo variación en la esbeltez relativa del pilar.
Fig. 1: Condiciones de contorno (de izquierda a derecha) rígido (A1–A3); articulado uniaxialmente (A4–A6); rígido (E1–E3)
3. Resultados
Las entradas y los resultados del cálculo se resumen en la Tabla 1. Se presentan las dimensiones de la sección transversal y las propiedades del material, así como el valor de la imperfección inicial e0 asumido como L/300. Este valor se basa en [2], donde se muestra que describe mejor el comportamiento de los angulares a compresión.
La carga crítica de IDEA Member (índice M) se compara con una solución numérica [1] (índice FEM). La resistencia última de IDEA Member (índice M) se compara con una solución numérica [1] (índice FEM) y también con los datos experimentales (NR).
Tab. 1: Dimensiones de la sección transversal, propiedades del material y resultados
3.1. Análisis Lineal de Pandeo
Los resultados de la verificación LBA son satisfactorios; las cargas críticas de ambas soluciones de software son muy similares en todos los casos excepto en uno (A4), donde la diferencia en los resultados es del 13 %. En todos los demás casos, la diferencia es inferior al 5 %.
Gráfico 1: Valores de carga crítica para los especímenes investigados
Gráfico 2: Comparación de carga crítica – FEM vs. CBFEM
Fig. 2: Primera forma de modo de pandeo del LBA (espécimen A6)
3.2. Análisis No Lineal Geométrica y Materialmente con Imperfecciones
Los resultados de la validación GMNIA muestran una buena concordancia con los datos experimentales.
También existe una buena concordancia al verificar los resultados de CBFEM frente a FEM, con la mayor desviación inferior al 5 %.
Gráfico 3: Valores de resistencia última
Gráfico 4: Comparación de resistencia última – FEM vs. CBFEM
Fig. 3: Resultados GMNIA – deformación plástica en la resistencia última (espécimen A6)
4. Literatura y referencias
[1] Kettler, M., Lichtl, G., Unterweger, H. Experimental tests on bolted steel angles in compression with varying end supports. Journal of Constructional Steel Research. 155 (2019). 301-315.
[2] Kettler, M., Taras, A., Unterweger, H. Member capacity of bolted steel angles in compression: Influence of realistic end supports. Journal of Constructional Steel Research. 130 (2017). 22–35.