1. El objetivo
El objetivo de este artículo es la verificación del módulo LBA (análisis de bifurcación lineal) de la aplicación IDEA StatiCa Member. Se analizan vigas en flexión y se investiga la influencia de diferentes condiciones de carga. Los momentos críticos elásticos resultantes de IDEA StatiCa Member se comparan con los momentos críticos elásticos basados en el Anexo I de EN 1999-1-1 [1]. También se presentan soluciones numéricas de los programas ANSYS [2] y LTBeam [3].
2. Descripción del modelo
Se analizaron un total de 18 casos individuales para verificar el módulo LBA. Todos comparten la misma sección transversal IPE 240 y el mismo grado de acero S 235. Se investigaron tres condiciones de carga diferentes (A – momentos en los extremos, B – fuerza en el centro, C – carga continua). Se verificaron seis valores de esbeltez relativa que van de 0,6 a 1,6.
Fig. 1: Diversas condiciones de contorno y casos de carga utilizados para la verificación
3. Solución analítica
La fórmula de tres factores del Anexo I de EN 1999-1-1 se utiliza para calcular el momento crítico elástico para el pandeo lateral torsional de las vigas:
Fig. 2: Modo de pandeo de una viga biapoyada (C_5)
4. Resultados
El momento crítico elástico de IDEA StatiCa Member (M) se compara con un valor analítico para una sección transversal laminada (EN) y para su representación sin los radios alma-ala (ENw). Además, los mismos dos conjuntos de valores se presentan como resultado del programa LTBeam [3] (L – con radios, Lw – sin radios). Por último, se presentan los resultados del programa ANSYS [2] sin radios (A).
Tab. 1: Momentos críticos elásticos resultantes
Los resultados del LBA son conservadores (5-23 %) en comparación con el Eurocódigo y presentan buena concordancia con otras soluciones de software.
Gráfico 1: Valores del momento crítico elástico
Gráfico 2: Comparación del momento crítico elástico
Los resultados conservadores de IDEA StatiCa Member se deben a la ausencia de los radios alma-ala en la representación de lámina de la sección transversal en IDEA StatiCa Member y a la consiguiente menor rigidez torsional de la viga. Esto se confirma con el programa LTBeam (Lw), así como con la solución analítica (ENw) y una solución en ANSYS (A).
5. Literatura y referencias
[1] EN 1999-1-1: Eurocódigo 9: Proyecto de estructuras de aluminio - Parte 1-1: Reglas generales estructurales, CEN, 2006.
[2] Aa, R.P. van der: Numerical assessment of the design imperfections for steel beam lateral torsional buckling, Master thesis, report 2015.96, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Dept. of the Built Environment, Structural Design, The Netherlands, 2015.
[3] LTBeam software v. 1.0.11, CTICM, disponible en https://www.cesdb.com/ltbeam.html