Stability define las imperfecciones globales y las imperfecciones de elemento por separado. Las imperfecciones globales se introducen como una simple inclinación en X e Y o como una forma de pandeo escalada obtenida del LBA; las imperfecciones de elemento, únicamente como una forma de pandeo escalada obtenida del LBA con condiciones de contorno adicionales. Ambas se utilizan en GMNIA.
El flujo de trabajo habitual es el siguiente:
- Ejecute MNA y LBA. Los resultados del LBA no son necesarios si solo se utiliza la inclinación simple.
- Revise las formas de pandeo y seleccione las relevantes para las imperfecciones.
- Determine las amplitudes de las imperfecciones según la norma de cálculo.
- Introduzca las imperfecciones en la pestaña LBA+IMP de la cuadrícula de propiedades de la pestaña CHECK .
- Ejecute GMNIA considerando ambos signos de las imperfecciones y tome el resultado más desfavorable como el determinante.
Tipos de imperfecciones y sus definiciones
En general, en GMNIA deben aplicarse tres tipos de imperfecciones.
A. Imperfecciones globales (de desplome) de la estructura
Una imperfección global representa el hecho de que la estructura en su conjunto nunca es perfectamente vertical. Los pilares se montan ligeramente fuera de plomo y los apoyos no están perfectamente nivelados, por lo que toda la parte analizada parte de una ligera inclinación. Esta imperfección es relevante principalmente en estructuras sensibles al desplome, en las que el desplazamiento horizontal de toda la estructura aumenta los esfuerzos internos. Puede definirse de dos maneras:
Definición de imperfecciones globales: método "Simple inclination"
La inclinación simple aplica la imperfección global de desplome como una inclinación inicial de toda la estructura, sin resultados de LBA ni formas de pandeo. Se define en la pestaña LBA+IMP, en Global imperfection of the structure, mediante las inclinaciones Dx y Dy en mm/m, es decir, el desplazamiento horizontal en las direcciones globales X e Y por metro de altura. Cada nodo se desplaza linealmente con su altura sobre el Zero level [m], que normalmente se fija en la parte superior de las cimentaciones o en las bases de los pilares, donde el desplazamiento es nulo.
Definición de imperfecciones globales: método "Buckling shape"
La forma de pandeo aplica la imperfección global como una combinación escalada de formas de pandeo obtenidas del LBA, calculadas con las condiciones de contorno definidas en la pestaña MODEL. Se define en la pestaña LBA+IMP, en Global imperfection of the structure, con Method establecido en Buckling shape y la Buckling shape imperfection amplitude [mm], es decir, la desviación máxima de la geometría imperfecta.
La tabla enumera las formas de cada combinación de cargas con sus:
- Factor es el factor de carga crítica αcr por el que habría que incrementar la combinación de cargas de cálculo para provocar el pandeo elástico de la estructura en una forma de pandeo determinada.
- Relevance [%] es una medida de la facilidad con la que la estructura se deforma en una forma de pandeo determinada. Compara el tamaño de la parte deformada de la estructura con la energía elástica que necesita la deformación. Una forma en la que una gran parte de la estructura se deforma con poca energía obtiene un valor de relevancia alto, mientras que una forma que deforma solo una pequeña parte de la estructura, o que necesita mucha energía, obtiene un valor bajo.
- Weight [-1, 1] es un factor que incluye una forma de pandeo en la imperfección y establece su sentido. Cualquier valor distinto de cero entre −1 y 1 activa la forma, y el signo del valor determina el sentido de la deformación. El peso multiplica la Buckling shape imperfection amplitude [mm] introducida, de modo que la forma se aplica con la amplitud peso × amplitud. Una celda vacía o un cero significa que la forma no se utiliza.
Seleccione las formas en las que toda la estructura se desplaza, normalmente las que tienen el factor más bajo y una relevancia alta, y ejecute GMNIA considerando ambos signos de los pesos.
B. Imperfecciones de elemento
Una imperfección de elemento representa la curvatura o el alabeo inicial de un elemento individual, junto con el efecto de las tensiones residuales del laminado o la soldadura. Se aplica con la forma del modo de pandeo del elemento relevante obtenido del LBA (por flexión, por torsión, por flexión-torsión o pandeo lateral torsional). En estructuras sensibles al desplome, las imperfecciones de elemento se combinan con la imperfección global, no se utilizan en su lugar.
Definición de imperfecciones de elemento
Las imperfecciones de elemento se aplican como una combinación escalada de formas de pandeo obtenidas del LBA con condiciones de contorno adicionales: se añaden apoyos en las direcciones X e Y en los extremos de todos los elementos relacionados conectados a los elementos CBFEM, modelados mediante elementos viga 1D. Estos apoyos impiden obtener formas de pandeo globales, por lo que las formas de pandeo representan el pandeo de los elementos individuales entre sus puntos de unión. Se definen en la pestaña LBA+IMP, en Member imperfection, mediante la Buckling shape imperfection amplitude [mm].
La tabla de Member imperfection funciona igual que la de las imperfecciones globales descrita anteriormente. La única diferencia es que las formas de pandeo proceden del LBA con condiciones de contorno adicionales. Para cada combinación de cargas (Loads), enumera las formas de pandeo (Shape) con su factor de carga crítica (Factor, αcr) y Relevance [%]. Un Weight entre −1 y 1 incluye una forma en la imperfección y multiplica la Buckling shape imperfection amplitude [mm], y su signo establece el sentido.
Seleccione las formas que muestran pandeo por flexión, por torsión, por flexión-torsión o pandeo lateral torsional de los elementos analizados y ejecute GMNIA considerando ambos signos de los pesos.
C. Imperfecciones de chapa
Una imperfección de chapa representa la falta de planeidad inicial de chapas individuales, como almas, alas o rigidizadores. Se aplica con la forma del modo de pandeo local relevante obtenido del LBA.
Definición de imperfecciones de chapa
Las imperfecciones de chapa se definen en la misma tabla de Member imperfection; no existe una entrada independiente para ellas. Si la tabla contiene formas de pandeo que representan el pandeo local de chapas de alas o almas, inclúyalas en la imperfección asignando un Weight distinto de cero a dichas formas.
Visualización de las imperfecciones
El grupo Imperfection de la pestaña CHECK ofrece tres maneras de mostrar las imperfecciones en la escena 3D:
- LB shape muestra la forma de pandeo de la tabla y la fila que tienen el foco en ese momento.
- Partial muestra la imperfección del tipo cuya tabla tiene el foco en ese momento: global o de elemento.
- Total muestra la suma de todas las imperfecciones, independientemente del foco. Esta es la geometría imperfecta que entra en GMNIA.
Amplitudes de las imperfecciones según las normas de cálculo
Cada norma incluye directrices sobre cómo determinar las imperfecciones que se introducen en Stability para el análisis GMNIA. A continuación se indican las definiciones descritas en el Eurocódigo.
Imperfecciones globales (de desplome)
Las imperfecciones globales de la estructura se describen en EN 1993-1-1, apdo. 5.3.2 (3). La estructura debe inclinarse en forma de imperfección equivalente de desplome según la figura siguiente.
Imperfección equivalente de desplome (de EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
El ángulo de imperfección es:
donde:
- ϕ0 = 1/200 – valor básico de la imperfección
- – coeficiente de reducción por altura h aplicable a los pilares
- h – altura de la estructura en metros
- – coeficiente de reducción por el número de pilares en una fila
- m – número de pilares en una fila, incluyendo únicamente aquellos pilares que soportan una carga vertical NEd no inferior al 50 % del valor medio del pilar en el plano vertical considerado
Imperfecciones de elemento
Las imperfecciones locales de los elementos se describen en EN 1993-1-1, apdo. 5.3.2 (3). La amplitud de la imperfección e0 se calcula en la Tabla 5.1, donde debe utilizarse el análisis plástico.
Para determinar la curva de pandeo en la pestaña, debe decidir, a partir de la forma de pandeo mostrada en el análisis LBA en Member, si:
- El elemento está predominantemente comprimido, de modo que se espera pandeo por flexión, por torsión o por flexión-torsión, y se utiliza la Tabla 6.2,
- O si el elemento está predominantemente flectado y el modo de fallo principal es el pandeo lateral torsional, y se utiliza la Tabla 6.4.
Imperfecciones locales de chapa
Las amplitudes siguen EN 1993-1-5, apdo. C.5. Para chapas esbeltas, la imperfección local es 1/200 de la luz menor del panel de chapa. Para secciones transversales esbeltas (clase 4), combine al menos dos modos de pandeo, de forma que el pandeo local y el pandeo del elemento puedan interactuar.
Sentido de las imperfecciones
Cada imperfección debe aplicarse tanto en sentido positivo como negativo, y el resultado más desfavorable es el determinante. Cuando se combinan varias imperfecciones, deben calcularse todas las combinaciones de sus sentidos.
