Descripción del modelo de análisis
Al incluir los elementos condensados en el modelo de análisis, los elementos se volvieron mucho más largos. En IDEA StatiCa Connection versión 20.1 e inferior, los elementos tenían, por defecto, una longitud de 1,5×h para secciones abiertas y 2×h para secciones cerradas. Los extremos de los elementos compuestos por elementos de lámina se rigidizaban mediante enlaces, a través de los cuales se aplica la carga. Estos enlaces hacen que el extremo del elemento sea rígido al alabeo.
En IDEA StatiCa Connection versión 21.0 y superior, los elementos condensados se añaden detrás de las partes de los elementos compuestos por elementos de lámina. El elemento condensado tiene las mismas propiedades que si estuviera compuesto por elementos de lámina con propiedades de material elástico. La longitud del elemento condensado es de 4×h para el tipo de análisis tensión-deformación. Las cargas se aplican en el extremo de los elementos condensados, por lo que las uniones se ven mucho menos afectadas por la rigidización. El modelo es más eficiente y permite reducir la longitud predeterminada del elemento compuesto por elementos de lámina a 1,25×h tanto para secciones abiertas como cerradas.
Lea más sobre el tema en el artículo Superelementos condensados - invisibles pero esenciales.
Esto significa que las longitudes de los elementos con la configuración predeterminada aumentaron de 1,5×h a 5,25×h y de 2×h a 5,25×h para secciones abiertas y cerradas, respectivamente. El alabeo se desarrolla a lo largo de la longitud del elemento, según la teoría de Vlasov, y el momento de alabeo no aumenta linealmente sino de forma exponencial.
Por tanto, en versiones anteriores (20.1 e inferiores), el momento de alabeo tenía un efecto pequeño, pero ahora puede ser muy relevante; es ahora aproximadamente 6,5× mayor si el alabeo está restringido en la unión. Por supuesto, la utilización de placas, tornillos y soldaduras también aumenta.
Tenga en cuenta que el momento de alabeo depende de la longitud del elemento, del punto donde se aplica la carga, de las condiciones de contorno en ambos extremos, o de algunos apoyos intermedios o rigidizadores. Por tanto, el usuario debe ser consciente de que el momento de alabeo sigue siendo inexacto. Simplemente ahora el elemento es más largo, por lo que está más cerca de la magnitud real si la torsión puede justificarse.
¿Se está produciendo realmente el alabeo del elemento?
La pregunta esencial es si la torsión y el alabeo de un elemento son realmente posibles. A menudo, el ala superior del elemento está retenida por una losa de forjado que restringe eficazmente cualquier torsión del elemento. En ese caso, la torsión y el alabeo pueden despreciarse, y no es necesario diseñar este elemento y su unión frente a estas fuerzas.
Si los alas superiores de estas correas están realmente restringidas frente al movimiento lateral, este modo de fallo no es relevante y los esfuerzos internos deben modificarse en consecuencia.
¿Cómo eliminar el momento torsor no deseado?
Hay dos formas de despreciar el momento torsor en la aplicación Connection.
Veamos cada opción individualmente.
Cálculo del momento torsor equivalente
Todos los elementos se cargan a través de su centro de gravedad. Para secciones transversales doblemente simétricas (por ejemplo, secciones I, H, RHS, CHS), el centro de gravedad se encuentra en la misma ubicación que el centro de cortante. Si la carga pasa por el centro de cortante, la fuerza cortante no genera ninguna torsión adicional.
Sin embargo, para otros elementos con solo un eje de simetría o ninguno, la posición del centro de cortante está desplazada respecto al centro de gravedad. La carga cortante se aplica a través del centro de gravedad y se genera un momento torsor. Este momento torsor es igual a la fuerza cortante multiplicada por la distancia entre el centro de gravedad y el centro de cortante.
Si un ingeniero asume que el elemento no puede girar, este momento torsor debe equilibrarse con un momento torsor opuesto en los efectos de carga aplicados. Tenga en cuenta que este momento torsor de equilibrio se mostrará en las fuerzas no equilibradas al utilizar la opción Cargas en Equilibrio.
Ahora, veámoslo en un ejemplo práctico.
Tenemos una unión con una viga en forma de U. Véase la sección transversal, sus características y las cargas en la imagen siguiente.
Por ejemplo, esta viga se tuerce y muestra una tendencia de tensiones y deformaciones poco realista, y las verificaciones normativas se ven afectadas. En realidad, la viga está impedida de torsión a lo largo de toda su longitud, por lo que no debería existir tal efecto.
Para corregir el modelo, se debe calcular un momento torsor contrario equivalente M'x y añadirlo a los efectos de carga de este elemento. En este ejemplo, para LE1, el momento M'x = Vz * y0 = 1502 * 0,113 = 170 kNm debe añadirse adicionalmente.
Tenga en cuenta que la decisión de equilibrar o no la torsión corresponde al ingeniero. Existen cláusulas en las normativas o publicaciones que pueden ayudar.
Operación de restricción al pandeo lateral torsional
La otra forma de estabilizar un elemento es utilizando la operación de restricción al pandeo lateral torsional.
Para obtener más información sobre la funcionalidad, lea los siguientes artículos:
