¡El pandeo requiere pensamiento crítico!

Existen diferentes formas de este complejo fenómeno. En general, podemos distinguir entre el pandeo global de elementos estructurales (columnas esbeltas en compresión, pandeo lateral por torsión de vigas flectadas) y el pandeo local de placas (en compresión o cortante). Al alcanzar la carga crítica, el componente cambia su forma a una nueva, energéticamente más conveniente: pandea. Y puede ocurrir incluso si la tensión en el componente está muy por debajo de la resistencia del material del que está compuesto. Una carga adicional puede causar deformaciones significativas e impredecibles, lo que posiblemente lleve a la pérdida total de la capacidad portante del elemento.

IDEA StatiCa está aquí para ayudar a los ingenieros con el pandeo global y local de elementos de acero. 

Pandeo de la unión

El pandeo generalmente no es un problema importante en las juntas; sin embargo, se debe verificar que no haya problemas de pandeo y que los resultados del análisis de resistencia, que utiliza únicamente análisis geométricamente lineal, sean correctos. Por supuesto, cuando se utiliza un detalle inadecuado, el pandeo puede ocurrir fácilmente...

IDEA StatiCa Connection es capaz de realizar un análisis lineal de pandeo de un modelo de junta. Los resultados se presentan en modos de pandeo. La carga crítica, a la que se produce el pandeo del modelo perfecto, se calcula para cada modo de pandeo. La carga crítica se presenta mediante multiplicadores de la carga que actúa sobre la junta. Según el modo de pandeo y el multiplicador de carga crítica, el usuario puede determinar el diseño seguro frente al pandeo. La información general sobre el análisis de pandeo en IDEA StatiCa puede encontrarse en nuestro Fundamento teórico.

¿Busca el análisis de pandeo en la aplicación? Siga el tutorial para EN o para la norma AISC.

A diferencia de los otros tipos de análisis, el análisis de pandeo no proporciona una respuesta clara de apto/no apto. En cambio, los factores críticos de la carga deben interpretarse en función de la norma seguida. Y al final, es el ingeniero quien decide si el resultado del análisis es correcto o no. Consulte las partes correspondientes del Fundamento Teórico: Análisis de pandeo según Eurocódigo y Análisis de pandeo según AISC.

El valor límite también puede diferir para las formas de pandeo que ocurren en el elemento estructural o para las formas en las que una placa adicional en la unión pandea.  Este tema se presenta en el siguiente artículo: Pandeo global vs. pandeo local. ¿Qué significa?

Otro ejemplo de análisis de pandeo realizado en la unión de un arriostramiento junto con la interpretación de resultados fue presentado en uno de nuestros webinars de Connection Wednesdays.

Las comparaciones de los resultados de IDEA StatiCa Connection con otras herramientas pueden encontrarse en los ejemplos de verificación. 

Pandeo de elementos de pared delgada (conformados en frío)

Para las secciones de pared delgada, la situación es aún más complicada...

IDEA StatiCa Connection está dedicado principalmente a la evaluación de uniones de elementos laminados en caliente que no se ven significativamente afectados por el pandeo. El análisis geométricamente lineal y materialmente no lineal se realiza debido a su cálculo rápido y estable. Sin embargo, este tipo de análisis no tiene en cuenta la pérdida de estabilidad. Si necesita investigar el comportamiento de estabilidad, realizar un análisis lineal de pandeo puede ayudarle a detectar áreas peligrosas y proporcionar un factor para el punto de bifurcación de Euler.

El artículo Elementos de pared delgada (conformados en frío) enumera los factores importantes que deben tenerse en cuenta al analizar secciones de pared delgada en IDEA StatiCa. Además, el tema se trata en la grabación del webinar Elementos de pared delgada – problemas de pandeo.

• Realice un análisis lineal de pandeo y evalúe cuidadosamente cada forma de pandeo; las primeras 5 formas de pandeo presentadas pueden no ser suficientes.
• No confíe en la plasticidad de los elementos de pared delgada y, en su lugar, limite la tensión de von Mises a la tensión de fluencia o incluso por debajo.
• Tenga en cuenta que el pandeo local que no se considera puede redistribuir las fuerzas internas en los componentes de manera diferente.
• Tenga en cuenta que la rigidez de los componentes puede ser diferente debido a diferentes modos de fallo o su combinación.
• Tenga en cuenta que las verificaciones y el detallado de los componentes presentados (p. ej., tornillos, soldaduras) siguen las guías para elementos estándar. Las verificaciones normativas de los elementos de pared delgada pueden variar y, en ese caso, las pruebas proporcionadas no son correctas.

En general, IDEA StatiCa Connection puede utilizarse para modelar el comportamiento de uniones de pared delgada (conformadas en frío), pero para la verificación normativa completa deben utilizarse otras herramientas, y la decisión final debe tomarse como conclusión de varios métodos y procedimientos utilizados.

Pandeo de elementos

Hace dos años, IDEA StatiCa introdujo una nueva aplicación dedicada a evaluar el comportamiento de pandeo de elementos estructurales completos. El avanzado y consolidado modelo CBFEM conocido de la aplicación Connection fue implementado en IDEA StatiCa Member para realizar diferentes niveles de análisis. Con esta herramienta, se puede realizar el análisis geométrica y materialmente no lineal, considerando incluso las imperfecciones geométricas.

El modelo de análisis de Member proporciona 3 tipos de análisis:

• MNA – Análisis Materialmente No Lineal, para verificar la tensión/deformación en las secciones a lo largo del elemento.
• LBA – Análisis Lineal de Pandeo (estabilidad), evalúa los valores propios lineales y los modos propios (factores críticos y formas de pandeo). Basándose en estos valores, el ingeniero elige cuál considerar para el análisis no lineal GMNIA e introduce los valores de las imperfecciones geométricas. 
• GMNIA – Análisis Geométrica y Materialmente No Lineal con Imperfecciones, evalúa la tensión/deformación a lo largo del elemento en un análisis materialmente y geométricamente (incluyendo imperfecciones) no lineal. El 5% de deformación plástica se establece como límite para la verificación normativa.

Para familiarizarse con los fundamentos de IDEA StatiCa Member, recomendamos leer el Fundamento teórico de IDEA StatiCa Member para comprender mejor sus capacidades. Por supuesto,  hay varios vídeos que presentan la potencia de la herramienta. Puede comenzar con el webinar introductorio: IDEA StatiCa Member – Solución para el pandeo. 

Los tutoriales prácticos sobre IDEA StatiCa Member le ayudarán a comenzar a utilizar la aplicación, ya sea desde cero o en un flujo de trabajo BIM. Algunas consideraciones importantes se tratan en la grabación del webinar ¿Qué hay que saber antes de empezar a usar la aplicación IDEA StatiCa Member? y en estos dos artículos: Impacto de las condiciones de contorno y Imperfecciones.

El proceso de verificación de la nueva aplicación ha concluido y los estudios fueron publicados junto con equipos universitarios. Puede consultar varios ejemplos de verificación.

En resumen

Siempre es necesario aprovechar su criterio e intuición de ingeniería al investigar los problemas de pandeo de una estructura de ingeniería civil. No obstante, IDEA StatiCa puede ayudarle con ello. 

• Para la verificación de uniones de acero, existe IDEA StatiCa Connection que puede verificar no solo la tensión/deformación, sino también las formas de pandeo más críticas y la carga crítica correspondiente. 
• La estabilidad global puede analizarse en IDEA StatiCa Member, que permite a los ingenieros ejecutar el análisis geométrica y materialmente no lineal con imperfecciones para encontrar las formas de pandeo y los factores del elemento estructural.

Ambas aplicaciones están disponibles en una prueba gratuita de 14 días para ser evaluadas.