10-B.1 Ámbito de Aplicación
El chequeo de estructuras de acero según la norma EA en CivilFEM se encuadra en la comprobación de estructuras de barras y secciones sólidas formadas por perfiles laminados, armados o formados por chapas. Los cálculos realizados se inscriben en las prescripciones de los apartados 3.1, 3.2 y 3.4 de la norma EA.
Las secciones transversales que se pueden chequear son todas las secciones de librería y por dimensiones así como las constituidas por chapas.
10-B.2 Bases de Cálculo
10-B.2.1 Resistencia de Cálculo del Acero
La resistencia de cálculo del acero su se obtiene a partir de su límite elástico se y del coeficiente de minoración de resistencia del mismo ga según las prescripciones del artículo 3.1.7. de la norma, tal como se indica a continuación:
donde:
|
se |
límite elástico del acero |
|
ga |
coeficiente de minoración |
Tanto el límite elástico de acero se como la resistencia de cálculo y el coeficiente de minoración de su resistencia ga son definidos en las propiedades de material asociadas a cada elemento (ver comando ~CFMP).
10-B.2.2 Datos de la Sección
Los datos de la sección del elemento deberán estar contenidos en la base de datos de CivilFEM. Al definir la sección transversal o capturar la sección sólida, automáticamente se obtienen todas sus propiedades geométricas y mecánicas. A continuación se resumen los datos de sección necesarios para el chequeo según la norma EA:
Tabla 10-B.2‑1 Datos de la Sección
|
Datos |
Descripción |
|
A |
Área de la sección |
|
|
Momento de inercia según el eje Y |
|
|
Momento de inercia según el eje Z |
|
|
Producto de inercia respecto YZ |
|
Y |
Coordenada Y de la fibra considerada |
|
Z |
Coordenada Z de la fibra considerada |
|
|
Radio de giro respecto al eje Y |
|
|
Radio de giro respecto al eje Z |
|
|
Área resistente a cortante según el eje Y |
|
|
Área resistente a cortante según el eje Z |
|
|
Módulo resistente a torsión |
10-B.2.3 Esfuerzos
Los esfuerzos para los extremos del elemento se obtienen directamente del fichero de resultados de CivilFEM (file .RCV) para el load step y substep seleccionado.
Tabla 10-B.2‑2 Esfuerzos
|
Esfuerzo |
Descripción |
|
|
Axil de cálculo |
|
|
Cortante de cálculo según Y |
|
|
Cortante de cálculo según Z |
|
|
Torsor de cálculo sección |
|
|
Flector de cálculo según Y |
|
|
Flector de cálculo según Z |
10-B.2.4 Cálculo de la Esbeltez Máxima de la Pieza
A partir de la longitud no arriostrada de la pieza L, de los factores de longitud de pandeo en ambos planos bXY y bXZ, (ver comando ~MEMBPRO), y de los radios de giro de la sección iy e iz, se calcula la esbeltez mecánica de la pieza en ambos planos, tomándose posteriormente el máximo de ambas esbelteces:
Los valores de los parámetros BETAXY y BETAXZ se definen en el artículo 3.2.4 de la norma.
En secciones no simétricas se toman como ejes los correspondientes a las direcciones principales de inercia u,v por lo que:
donde:
|
u |
dirección principal de inercia mayor |
|
v |
dirección principal de inercia menor |
10-B.2.5 Cálculo del Coeficiente de Pandeo w
El coeficiente de pandeo w se obtiene a partir del módulo de elasticidad Ex, del límite elástico del acero se,( se se toma el máximo de las chapas), y de la esbeltez máxima de la pieza l, empleando la siguiente formulación.
El valor w para cada elemento se almacena en una alternativa del fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como el parámetro OMEGA.
10-B.3 Comprobación a Compresión
El chequeo de elementos sometidos a compresión según la norma EA en CivilFEM se realiza en cada una de las dos secciones extremas de aquellos elementos seleccionados del modelo o secciones sólidas cuyo tipo de sección transversal sea metálica.
10-B.3.1 Comprobación a Pandeo de Piezas Solicitadas a Compresión Centrada
La tensión debida al esfuerzo axil de compresión se calcula teniendo en cuenta el coeficiente de pandeo w anteriormente calculado, como producto del esfuerzo axil de compresión actuante en la sección por el coeficiente de pandeo w y dividido por el área de la sección. Este valor se almacena para cada extremo en la alternativa activa de escritura en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SDYMZM:
10-B.3.2 Comprobación a Pandeo de Piezas Solicitadas a Compresión Excéntrica
La tensión combinada debida al esfuerzo axil de compresión y a los momentos flectores en torno a los ejes Y y Z se calcula a partir de los valores de estos esfuerzos, de las tensiones en cada uno de los puntos de la sección y de las propiedades mecánicas de la sección, teniendo en cuenta el coeficiente de pandeo w:
spto,max es la tensión normal correspondiente al punto con mayor tensión sx.
La tensión combinada máxima así obtenida para cada extremo del elemento se almacena en la alternativa activa de escritura en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCMAX.
10-B.3.3 Cálculo de la Tensión de Comparación Máxima en la Sección
La tensión de comparación máxima en la sección s* se toma igual al valor de la tensión combinada máxima scmax calculada en el apartado anterior:
La tensión de comparación máxima se almacena en la alternativa activa de escritura en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCEQV.
10-B.3.4 Cálculo del Criterio EA
La tensión de comparación obtenida se divide por la resistencia de cálculo del acero su para obtener un valor que es almacenado como el parámetro CRT_TOT en el fichero de resultados de CivilFEM. Este valor deberá estar comprendido entre 0.0 y 1.0 para que el elemento se considere válido desde el punto de vista de la norma EA, es decir, se debe cumplir que la tensión de comparación sea inferior a la resistencia de cálculo del acero.
10-B.4 Comprobación a Tracción
El chequeo de elementos sometidos a tracción según la norma EA en CivilFEM se realiza en cada una de los extremos de aquellos elementos seleccionados del modelo o secciones sólidas cuyo tipo de sección transversal sea metálica.
10-B.4.1 Cálculo del Área de la Sección Neta
A partir del área de los agujeros (parámetro AHOLES del comando ~SECMDF), y del área bruta se calcula el área de la sección neta restando al área bruta A el área de los agujeros:
10-B.4.2 Comprobación de Piezas Solicitadas a Tracción Centrada
La tensión debida al esfuerzo axil de tracción se calcula como el mayor de los siguientes valores:
· El cociente entre el esfuerzo axil de tracción actuante en la sección FX, y el área de la sección.
· El cociente entre el esfuerzo axil de tracción actuante en la sección menos 0.4 veces la suma de los esfuerzos F que transmiten los tornillos situados en la sección neta que se comprueba, y el área de la sección neta.
Este valor se almacena se almacena en la alternativa activa de escritura en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SDYMZM:
10-B.4.3 Comprobación de Piezas Solicitadas a Tracción Excéntrica
La tensión combinada debida al esfuerzo axil de tracción y a los momentos flectores en torno a los ejes Y y Z se calcula a partir de los valores de estos esfuerzos, de las tensiones en cada uno de los puntos de la sección y de las propiedades mecánicas de la sección, teniendo en cuenta el área de la sección neta y la suma de los esfuerzos que transmiten los tornillos situados en la sección neta:
Siendo spto,max la tensión normal correspondiente al punto con mayor tensión sx.
La tensión combinada máxima así obtenida en cada uno de los extremos se almacena en la alternativa activa de escritura en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCMAX.
10-B.4.4 Cálculo de la Tensión de Comparación Máxima en la Sección
La tensión de comparación máxima en la sección s* se toma igual al valor de la tensión combinada máxima scmax calculada en el apartado anterior:
La tensión de comparación máxima en cada uno de los extremos se almacena en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCEQV.
10-B.4.5 Cálculo del Criterio EA
La tensión de comparación obtenida se divide por la resistencia de cálculo del acero su para obtener un valor que es almacenado como el parámetro CRT_TOT en el fichero de resultados de CivilFEM. Este valor deberá estar comprendido entre 0.0 y 1.0 para que el elemento se considere válido desde el punto de vista de la norma EA, es decir, se debe cumplir que la tensión de comparación sea inferior a la resistencia de cálculo del acero.
10-B.5 Comprobación a Flexión
La comprobación de elementos de directriz recta sometidos a flexión según la norma EA en CivilFEM se realiza en cada uno de los extremos de aquellos elementos seleccionados del modelo o secciones sólidas cuyo tipo de sección transversal sea metálica. En la comprobación se siguen los siguientes pasos:
10-B.5.1 Cálculo de la Tensión Combinada Máxima
La tensión combinada debida al esfuerzo axil y a los momentos flectores entorno a ambos ejes se calculan a partir de las tensiones en cada uno de los puntos de la sección y de las propiedades mecánicas de la sección.
Siendo spto,max la tensión normal correspondiente al punto con mayor tensión sx.
La tensión combinada máxima así obtenida en cada uno de los extremos se almacena en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCMAX.
10-B.5.2 Cálculo de la Tensión Tangencial Máxima
Las tensiones tangenciales máximas de cortante y torsión en cada extremo se calculan a partir de los esfuerzos cortantes, del momento torsor y de las propiedades mecánicas de la sección, mediante las siguientes expresiones:
Siendo:
|
|
Máxima tensión tangencial debida al cortante Ty. |
|
|
Máxima tensión tangencial debida al cortante Tz. |
|
|
Área resistente a cortante según el eje Y. |
|
|
Área resistente a cortante según el eje Z. |
|
|
Máxima tensión tangencial debida al momento torsor. |
|
|
Módulo resistente a torsión. |
Se toma como tensión tangencial máxima el máximo de la suma de la tensión tangencial máxima debida al momento torsor y la tensión tangencial máxima debida al esfuerzo cortante para las direcciones de los ejes Y y Z:
La tensión tangencial máxima en cada uno de los extremos se almacena en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SSMAX.
10-B.5.3 Cálculo de la Tensión de Comparación Máxima en la Sección
La tensión de comparación s* se calcula según lo especificado en el artículo 3.4.3.5 de la norma, mediante la siguiente expresión:
La tensión de comparación máxima en cada uno de los extremos se almacena en el fichero de resultados de CivilFEM como el parámetro SCEQV.
10-B.5.4 Cálculo del Criterio EA
La tensión de comparación s* obtenida se divide por la resistencia de cálculo del acero su para obtener un valor que es almacenado como el parámetro CRT_TOT en el fichero de resultados de CivilFEM para cada extremo. Dicho valor deberá estar comprendido entre 0.0 y 1.0 para que el elemento se considere válido desde el punto de vista de la norma EA, es decir, la tensión de comparación deberá ser inferior a la resistencia de cálculo del acero.