Plastico

Cálculo elástico y cálculo plástico de vigas de acero solicitadas a flexión.

Apellidos, nombre Departamento Centro

Arianna Guardiola Víllora (aguardio@mes.upv.es) Mecánica del Medio Continuo y Teoría de Estructuras Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Valencia

1 Resumen de las ideas clave
En este documento se muestra el proceso de dimensionado de una viga de acero solicitada aflexión, considerando un comportamiento de la sección, primero elástico y luego plástico para comparar los resultados obtenidos en ambos casos. Seguidamente se realiza el análisis global de la misma viga mediante el método plástico con el objeto de mostrar dicho proceso y comparar los resultados obtenidos con el análisis global en régimen elástico. Por último se hace referencia a la clasificaciónde las clases de secciones transversales de acero establecida en el Documento Básico, Seguridad Estructural, Acero del Código Técnico de la Edificación, de ahora en adelante DB-SE-A del CTE, directamente relacionada con la utilización de uno u otro método de análisis global de la estructura y cálculo de la resistencia de las secciones.

2 Introducción
El dimensionado de las secciones de acero seha llevado a cabo tradicionalmente en régimen elástico, de modo que, una vez obtenidos los esfuerzos que solicitan a cada barra, se calculaba la máxima tensión que dichos esfuerzos generaban sobre la sección más solicitada y se comparaban con la tensión máxima admisible. Si las máximas tensiones en la sección más solicitada de la barra no superaban las tensiones admisibles, el dimensionado sedaba por válido. En caso contrario, se redimensionaba el perfil (disminuían las tensiones en la sección) o se mejoraba la calidad del acero (aumentaba la tensión máxima admisible) Este es el método recomendado por la Norma Básica de Edificación, Estructuras de Acero, conocida como NBE-EA 95, norma de obligado cumplimiento hasta marzo de 2006, fecha en que se publica el Código Técnico de laEdificación y se derogan las Normas Básicas de Edificación. Para poder comparar los resultados obtenidos con el método elástico y plástico de cálculo de secciones de acero y de Análisis Global de la Estructura, se considera una viga empotrada apoyada, de longitud L con carga uniformemente distribuida de valor qd, tal y como indica la figura 1. Los diagramas de solicitaciones – momentos flectores y esfuerzoscortantes- correspondientes a dicho esquema de cargas, se obtienen con ayuda de un prontuario, y se representan en la figura 2.

qd

figura 1.
B

A

Geometría y esquema de cargas

L

V Ed,B VEd,A

figura 2. Diagramas de solicitaciones Esfuerzos cortantes

VEd ,A =
M Ed,B

3 ⋅q ⋅L ; 8

VEd ,B =

5 ⋅q ⋅L 8

Momentos flectores

MEd ,C =
M Ed,C

9 ⋅ q ⋅ L2 ; 128

MEd,B =

q ⋅ L2 8

Si se pretende dimensionar la viga, es necesario conocer el valor de la carga que gravita sobre ella y la longitud de la misma, de modo que, conocido el máximo momento que la solicita, se busca un perfil de acero que sea capaz de soportarlo. Otra forma de plantear el problema consiste en, conocido el perfil de acero y su longitud, obtener la máxima carga que admite la viga. Eslo que se conoce como peritación de una estructura construida. En los epígrafes siguientes se va calcular la máxima capacidad de carga de la viga de la figura 1, suponiendo que es un perfil IPE 300 de acero S 275 y 8 metros de longitud, considerando en primer lugar un comportamiento elástico de la sección, a continuación un comportamiento plástico para finalmente realizar el análisis global de laestructura siguiendo el método plástico.

3 Objetivos
Una vez que el alumno finalice la lectura de este documento será capaz de: Dimensionar una viga de acero considerando un comportamiento elástico de la sección. Dimensionar una viga de acero considerando un comportamiento plástico de la sección. Entender y aplicar el método plástico de análisis global de la estructura. Entender la...