Este artículo trata del diseño de columnas de acero de acuerdo con el Eurocódigo 3, EN 1993-1-1. Cada proyecto y proceso de diseño se explica detalladamente.
Las columnas de acero están diseñadas para resistir tensiones de flexión y compresión axial causadas por sujetadores. A diferencia del hormigón, el acero tiene una compresión débil. Básicamente existen dos tipos de fallas en las columnas de acero.
- Trituración del material – fallo del material
- Pandeo de componentes (pandeo general o pandeo local)
Trituración de materiales
El material alcanza su límite de capacidad y falla porque ya no puede soportar la carga aplicada.
Este tipo de falla puede deberse a una resistencia a la compresión y/o un área de sección transversal insuficientes.
pandeo de barras
La flexión general o localizada puede provocar defectos de diseño en columnas de acero. La flexión local depende de las propiedades de la sección transversal.
El pandeo general depende de varios factores.
- Longitud de la columna
- Restricciones en cada extremo (desatadas, parcialmente atadas y completamente atadas)
- Propiedades de la sección transversal (área de la sección transversal, forma, etc.)
Para obtener más información, consulte el artículo sobre Métodos de falla de columnas para diferentes tipos de defectos en columnas de concreto.
Analicemos el aspecto de diseño de la columna de carga axial.
Método de diseño de columnas de acero
- Clasificación de secciones
Primero, la sección transversal debe clasificarse según las dimensiones de la sección transversal y las propiedades del material.
En función de los límites de esbeltez, los perfiles se dividen en las categorías Clase 1, Clase 2, Clase 3 y Clase 4. Por lo tanto, los perfiles de las Clases 1, 2 y 3 se clasifican como perfiles no delgados y los perfiles de la Clase 4 como perfiles delgados. .
Se puede encontrar más información en la sección 5.5.2 de EN 1993-1-1 (EC3).
Echemos un vistazo a la sección H y veamos qué límites están disponibles para clasificar la sección. Los límites son los siguientes, como se muestra en la Tabla 5.2.
| Relación | Clase 01 | Clase 02 | Clase 03 | |
| Brida de presión de perfil laminado | C F / T F | 9ε | 10ε | 14ε |
| Puente de perfil laminado | C I /T I | 33ε | 38ε | 42ε |
Donde ε = √(235/f j )
-
Resistencia plástica o resistencia transversal, N c, Carretera
- Perfiles no delgados: Clase 1, 2 y 3
N c,Rd = Af j /γ m0
-
- Sección delgada: Clase 4
N c,Rd = ON ef F j /γ m0
One y One y f deben cumplir con las Secciones 6.2.2.1 y 6.2.2.5.
Después de calcular la resistencia, se debe realizar la siguiente prueba de capacidad.
N Ed. /N c,Rd ≤ 1,0
- Resistencia al pandeo, N b, Carretera
Primero calcule la resistencia al pandeo según la clase de sección.
-
- Sección no esbelta (Clase 1, 2 o 3)
N b, Camino = χ A f j /γ m1
-
- Sección transversal estrecha (Clase 4)
N b, Carretera =χA ef F j /γ m1
Si A y A y f No es necesario tener en cuenta los orificios determinados para las fijaciones en los extremos de los soportes.
Donde “χ” es la reducción de pandeo de la sección. Se puede calcular usando la siguiente ecuación.
α es un factor de imperfección que se puede encontrar en la Tabla 6.1 del código siguiente.
| Curva de curvatura | A las 0 | A | B | W. | D |
| Factor de imperfección α | 0,13 | 0,21 | 0,34 | 0,49 | 0,76 |
Aquí a 0 a, b, cyd son líneas de pandeo a seleccionar de la Tabla 6.2: Selección de línea de pandeo para secciones transversales según EN 1993-1-1. La parte de la Tabla 6.2 que da las curvas para secciones laminadas se muestra en la siguiente figura.
En la Sección 6.3.1.3 de EN 1993-1-1 se presenta un método simplificado para calcular λ‾.
- Marque N Ed. /N b, Carretera <1
El diagrama de flujo del proceso de diseño se puede mostrar a continuación.
Para más explicaciones sobre el proceso de cálculo, puedes consultar el otro artículo publicado en EC3 con un ejemplo trabajado.
