Longitudes efectivas de pilares

ICNC: Longitudes efectivas de pilares y elementos de celosía en la construcción de pórticos de celosía SN031a-ES-EU

ICNC: Longitudes efectivas de pilares y elementos de celosía en la construcción de pórticos de celosía

Esta ICNC (Información complementaria no contradictoria) presenta métodos para determinar la longitud efectiva de pilares y barras de relleno de cordones en pórticos de pilares y de celosía. Incluye información sobre casos no cubiertos por las reglas de EN1993-1-1.

Índice

1. Generalidades 2

2. Pilares 2

3. Barras de relleno y cordones 3

4. Casos especiales 5

5. Referencias 7

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1. Generalidades Esta ICNC suministra orientación para la determinación de la longitud efectiva de los pilares en la construcción de pilares y celosías. También suministra normas para calcular la longitud efectiva de barras de relleno y cordones en la construcción de pilares y celosías.

En una viga de celosía soldada, las barras de relleno y cordones están parcialmente empotrados en los nudos, aunque el cálculo estático de las fuerzas internas de los elementos se realiza generalmente suponiendo que las uniones serán articuladas. A consecuencia de esta restricción parcial, el valor de la longitud de sistema L puede reducirse para obtener la longitud efectiva Leff.

Las reglas indicadas a continuación se basan parcialmente en EN1993-1-1 Anexo BB.1 (Pandeo de componentes en estructuras de construcción). Se puede encontrar información detallada sobre la estabilidad estructural de los perfiles tubulares en publicaciones CIDECT mientras que la información relevante está resumida en el apartado 3. Las reglas para casos especiales extraídos de DIN 18800 están indicadas en el apartado 4.

2. Pilares La Tabla 2.1 suministra información sobre las longitudes efectivas de los pilares, dependiendo de las condiciones de arriostramiento en el extremo de la celosía y en la base del pilar. Los valores indicados son aproximaciones que pueden ser utilizadas en el cálculo.

Tabla 2.1 Factores de longitud efectiva del pandeo en plano, de pilares en construcciones de pórticos de pilar y celosía

Unión a la base Unión a la celosía Factor de longitud efectiva Lcr/h

Comentario

Nominalmente articulada

Empotrada = 1,5 Las bases nominalmente articuladas proporcionan cierto restricción rotacional

Empotrada Nominalmente articulada

= 1,5 La unión a la celosía proporciona cierto restricción rotacional

Empotrada Empotrada = 1,2 >1,0 porque debido a: cierta curvatura del pilar sobre los cordones inferior de celosía la celosía no es 100% rígida la base no es 100% rígida la unión a la base no es 100% rígida

Nota: Los factores anteriores se aplican cuando la estructura no está sujeta en su plano por barras de relleno.

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http://www.access-steel.com/discovery/linklookup.aspx?id=EC161


3. Barras de relleno y cordones 3.1 EN 1993-1-1 Anexo BB.1 – Generalidades Cuando se necesite un cálculo más exacto de Lcr, se puede realizar un análisis por determinación de elementos propios utilizando modelizado de elementos finitos.

3.2 Perfiles tubulares - Longitud efectiva de barras de relleno y cordones con arriostramiento lateral

Las recomendaciones para las longitudes efectivas de perfiles tubulares en vigas de celosía se encuentran en varios documentos. Además de las cláusulas en EN 1993-1-1 (Anexo BB.1.3), se pueden utilizar las siguientes:

Barras de relleno en plano y fuera del plano En todas las relaciones del diámetro exterior o anchura de una barra de relleno con el de cordones: Leff = 0,75L (donde L es la longitud de sistema entre las uniones) Cuando la relación del diámetro exterior o anchura de una barra de relleno con el de cordones es inferior a 0,6, la longitud efectiva de la barra de relleno puede determinarse de acuerdo con la Tabla 3.1. Las ecuaciones dadas son sólo válidas para barras de relleno que están soldados sobre los cordones a lo largo de toda la longitud perimetral sin cortar o aplastar los extremos de los elementos. Dado que no existen, por el momento, resultados de pruebas disponibles sobre uniones totalmente recubiertas, las ecuaciones dadas en la Tabla 3.1 no pueden aplicarse a este tipo de unión.

b) Unión con recubrimiento c) Unión con recubrimiento total a) Unión con espaciamiento

(Tabla 3.1 no aplicable)

Figura 3.1 Tipos de uniones

En los casos en que la Tabla 3.1 no sea aplicable, se utilizará una longitud efectiva igual a la longitud del sistema de la barra de relleno.

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Tabla 3.1 Longitud efectiva de una barra de relleno en una viga de celosía

do: diámetro exterior de un cordón circular d1: diámetro exterior de una barra de relleno circular bo: anchura exterior de un cordón rectangular b1: anchura exterior de una barra de relleno rectangular

L

0

1

dd

=β o 0

1

bd

o 0

1

bb

para todas las β: Leff/L ≤ 0,75

cuando β < 0,6 en general 0,5 ≤ Leff/L ≤ 0,75

calcular con:

40

21

eff 20,2dL

dLL = (3.1) cordones: CHS barra de relleno: CHS

40

21

ef 35,2bL

dLL f = (3.2) cordones: RHS barra de relleno: CHS

40

21

eff 30,2bL

bLL = (3.3) cordones: RHS barra de relleno: RHS

3.3 Perfiles tubulares - Cordones de vigas de celosía cuyas uniones no estén lateralmente arriostradas

Es común asumir que la longitud efectiva es igual a la longitud entre arriostramientos. Sin embargo, en los cordones de celosía no arriostrados lateralmente, la longitud efectiva puede ser considerablemente menor que la longitud real no arriostrada. El cálculo es difícil, de manera que es conveniente utilizar un programa informático.

La bibliografía suministra dos métodos de cálculo para el caso de cordones comprimidos en vigas de celosía sin arriostramiento lateral. Ambos métodos se basan en un método iterativo y requieren el uso de un ordenador. Sin embargo, para facilitar la aplicación a los casos más comunes (arriostrado en dirección lateral), se han realizado gráficas de cálculo que aparecen como apéndices en publicaciones CIDECT.

La longitud efectiva de unos cordones inferior cargado en compresión (como por ejemplo, por carga hacia arriba) depende de la carga de los cordones, de la rigidez torsional de la celosía, de la rigidez de flexión de las correas y de la unión de la correa a la celosía.

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4. Casos especiales 4.1 Elementos unidos a elementos de intersección Diseño de la unión Los elementos tienen que estar conectados directamente o a través de una cartela. Si ambos elementos atraviesan la unión, la unión tiene que estar diseñada para una carga fuera de plano, 0,1 veces la fuerza de compresión máxima, para tener en cuenta los efectos de las imperfecciones. Es posible que haya que adoptar un valor superior si las imperfecciones son excepcionalmente grandes.

Pandeo en plano Para el pandeo en plano, la longitud efectiva Leff puede ser considerada igual a la longitud de sistema L, a menos que pueda justificarse un valor menor mediante análisis.

Pandeo fuera del plano Para el pandeo fuera del plano, la longitud efectiva Leff puede considerarse de acuerdo con la Tabla 4.1, dependiendo de los detalles estructurales.

Tabla 4.1 Longitud efectiva de un elemento de barra de relleno en una viga de celosía

N

T

L

T

N

1

1

eff

L /2

L /2

L/2

L/2

31

31

1eff

1

431

LILILNLT

LL

⋅⋅

+

⋅⋅

−=

pero LL 5,0eff ≥

N

N

LL

N

N

1

1

1

eff

eff,1

1

L /2

L /2

L/2

L/2

31

31

1

1

eff

1

1

LILILNLN

LL

⋅⋅

+

⋅⋅

+=

pero LL 5,0eff ≥

31

31

1

1

1eff,1

1

1

LILI

LNLN

LL

⋅⋅

+

⋅⋅

+=

pero 1eff 5,0 LL ≥

N

N

LL

N

N

1

1

1

eff

eff,1

1

L /2

L /2

L/2

L/2

Elemento continuo en compresión

1

12

eff 121

LNLNLL

⋅⋅π

+=

Elemento articulado en compresión

1eff,1 5,0 LL =

si

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅+

⋅π⋅

≥⋅LN

LNLLNIE

1

12

12

31

d 12π

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N

T

L

T

N

1

1

eff

L /2

L /2

L/2

L/2

1

75,01LNLTLLeff ⋅

⋅−=

pero LLeff 5,0≥

N

T

L

T

N

1

1

eff

L /2

L /2

L/2

L/2

LLeff 5,0=

si 11 ≤⋅⋅LTLN

o si

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⋅⋅⋅

≥⋅ 14

3 12

21

1 LTLNLTIE d π

N

T

N

N

L

L

1

eff,1

eff

L

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

NTLLeff 25,075,0

pero LLeff 5,0≥

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=NN

LLeff1

1, 25,075,0

NN <1

4.2 Elementos de alma (arriostramiento flexible en el centro del vano)

Para el pandeo fuera del plano, la longitud efectiva Leff para elementos de alma, con arriostramientos flexibles en el centro del vano puede calcularse de acuerdo con la ecuación 4.1.

N

LCLL deff 16

31−= (4.1)

L

N

N C

1

2 d

Cd

1 1 siendo: L = Longitud de sistema entre uniones N = max. fuerza de compresión de N1;N2

Cd = rigidez de la estructura (fuerza por unidad de longitud), con respecto a la desviación fuera del plano de la unión entre el elemento de alma y elemento montante peroCd ≤ 4N/L

Figura 4.1 Elemento de alma y rigidez de la estructura

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5. Referencias Las reglas de esta ICNC están basadas en:

(1) EN 1993-1-1: Eurocode 3: Design of Steel Structures – Part 1-1: General rules and rules for Buildings. Annex BB.1 Flexural buckling of members in triangulated and lattice structures

(2) CIDECT – Structural stability of hollow sections, 1996

(3) DIN 18800: Stahlbauten, Teil 1: Bemessung und Konstruktion

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Registro de calidad TÍTULO DEL RECURSO ICNC: Longitudes efectivas de pilares y elementos de celosía en la

construcción de pórticos de celosía

Referencia(s)

DOCUMENTO ORIGINAL

Nombre Compañía Fecha

Creado por Matthias Oppe RWTH Aachen

Contenido técnico revisado por Christian Müller RWTH Aachen

Contenido editorial revisado por

Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL:

1. Reino Unido G W Owens SCI 14/03/06

2. Francia A Bureau CTICM 14/03/06

3. Suecia A Olsson SBI 14/03/06

4. Alemania C Müller RWTH 14/03/06

5. España J Chica Labein 14/03/06

Recurso aprobado por el Coordinador técnico

G W Owens SCI 07/06/06

DOCUMENTO TRADUCIDO

Traducción realizada y revisada por: eTeams International Ltd. 28/04/06

Recurso de traducción aprobado por: F Rey Labein 25/05/06

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