Comportamiento y Clasificación de Secciones en Estructuras Metálicas

Clasificación de Secciones Transversales

Clase 1 (C1)

Permite la formación de rótulas plásticas con la capacidad de giro necesaria para el cálculo plástico. El estudio de la estructura y de las secciones se realiza por métodos plásticos. El agotamiento se produce cuando aparecen las rótulas necesarias para transformar la estructura en un mecanismo.

Clase 2 (C2)

La sección puede alcanzar el momento plástico (M.plstc), pero su capacidad de giro es limitada. El análisis estructural se realiza por métodos elásticos. En las secciones se pueden emplear métodos plásticos. El agotamiento ocurre con la formación de la primera rótula.

Clase 3 (C3)

La fibra más comprimida puede alcanzar el límite elástico del acero, pero el abollamiento local impide la deformación necesaria para alcanzar el momento plástico. El análisis global y la comprobación de la sección se realizan mediante métodos elásticos.

Pandeo Lateral-Torsional

Si suponemos la viga dividida en sus dos cabezas, la comprimida (sujeta a pandeo) y la traccionada, la cabeza comprimida tiende a desplazarse lateralmente mientras que la traccionada no se mueve. Al estar unidas, la parte comprimida arrastra a la traccionada que, a su vez, retiene a la comprimida. Esto genera un desplazamiento lateral + torsión por la interacción de la zona traccionada.

La condición para que no ocurra es: M_Ed ≤ M_b,Rd.

Si no se cumple, se debe incrementar la resistencia de la viga frente a este efecto mediante:

• Colocar puntos para arriostramiento lateral (disminuye la longitud L y, por tanto, la esbeltez λ_LT).
• Modificar el tipo de sección a un cajón (aumenta el radio de giro i_z y, por tanto, disminuye λ_LT).

Inestabilidad Elástica

Fenómeno que origina rotura o deformación excesiva por bifurcación de equilibrio con un cambio repentino en la geometría de la sección transversal o efectos de carácter localizado. Depende de la deformación que produce una fuerza accidental en el soporte y el peso G del mismo, que tiende a estabilizarla y devolverla a su posición inicial.

• M_ext < M_int: Equilibrio estable. La estructura vuelve a su estado inicial.
• M_ext > M_int: Equilibrio inestable. La estructura se separa más de su posición inicial.
• M_ext = M_int: Equilibrio indiferente. La estructura se quedará como está.

Acción del Viento en Naves Industriales

1. Soportes en Ménsula

Las acciones son absorbidas por los soportes, que trabajan como ménsulas a flexión. Esto requiere secciones grandes para limitar las deformaciones, repercutiendo las solicitaciones también en la cimentación. Se aplica el mismo criterio para los dos soportes.

• Ventaja (V): No se transmiten esfuerzos significativos a la viga de cubierta.
• Inconveniente (IN): Obliga a sobredimensionar todos los soportes de la estructura.

2. Reparto de Acciones Horizontales

Los dos soportes se reparten las acciones horizontales transmitiendo esfuerzos de interacción entre ellos a través de la viga de cubierta.

• Ventaja (V): Mejora el comportamiento de los soportes al trabajar de forma conjunta.
• Inconveniente (IN): Los esfuerzos transmitidos a través de la celosía originan compresiones en el cordón inferior; es necesario arriostrar para reducir la longitud de pandeo.