¿Qué es el cálculo de estructuras de acero?

En el diseño de elementos de acero, el comportamiento al pandeo es tan determinante como la resistencia a la fluencia de la sección: en vigas largas con poco arriostramiento lateral el pandeo lateral-torsional, y en columnas esbeltas el pandeo por flexión o por torsión, limitan la capacidad. Por ello la longitud sin arriostrar, la longitud de pandeo y la clase de la sección son tan importantes como la resistencia.

En Turquía, las estructuras de acero se diseñan según los Principios de Diseño, Cálculo y Construcción de Estructuras de Acero (ÇYTHYE), y las acciones sísmicas se determinan según TBDY 2018. StatiCAD aplica el enfoque de diseño por factores de carga y resistencia (LRFD) de ÇYTHYE.

En StatiCAD, los elementos de acero pueden convivir en el mismo modelo con elementos resistentes de hormigón armado, mampostería o madera. En estructuras mixtas, las vigas de cubierta de acero, las columnas de acero y los elementos de acero adicionales se diseñan sin necesidad de otro programa.

¿Qué hace StatiCAD en estructuras de acero?

Todos los pasos del diseño de vigas y columnas de acero, desde la asignación del perfil hasta el informe de cálculo.

Biblioteca de perfiles y asignación de secciones

  • Perfiles I/H laminados en caliente listos para usar, incluidos IPE, IPN, HEA, HEB, HEM y HD, HL, HP
  • Búsqueda por categoría y nombre, vista previa de la sección con geometría real
  • Asignación del grado de acero (S235, S275, S355, etc.) junto con la sección
  • Los perfiles C, Z, U y Sigma conformados en frío se diseñan en el módulo de acero ligero

Diseño de vigas de acero

  • Flexión: fluencia y pandeo lateral-torsional inelástico y elástico; límites Lp y Lr
  • Resistencia a cortante
  • Efecto combinado de flexión, fuerza axial y cortante
  • Control de flecha: L/300, L/200, L/150 o límite definido por el usuario

Diseño de columnas de acero

  • Compresión axial: pandeo por flexión en dos ejes y pandeo por torsión
  • Control de esbeltez de la sección; las secciones esbeltas se marcan claramente en el informe
  • Advertencia KL/r > 200
  • Efecto combinado de fuerza axial y flexión biaxial

Combinaciones de carga

  • Combinaciones LRFD de ÇYTHYE para cargas verticales y de viento, y envolvente con las combinaciones sísmicas
  • La combinación de carga determinante se informa junto con cada resultado
  • Las combinaciones de diseño de acero se aplican sin modificar la lista de combinaciones de carga del proyecto

Longitudes de pandeo y de arriostramiento lateral

  • En vigas, la longitud de arriostramiento lateral se toma automáticamente de la longitud de la viga o se introduce manualmente
  • En columnas, la longitud de pandeo se toma automáticamente de la altura de piso (K = 1) o se introduce por separado para cada eje
  • Coeficiente de modificación de momento Cb a partir del diagrama de momentos de cada combinación de cargas (ÇYTHYE Ec. 9.1); en voladizos 1,0

Vista 3D e informes

  • Los elementos con perfil asignado se muestran en la vista 3D con la geometría real de la sección
  • En los informes de vigas y columnas: propiedades de la sección, magnitudes intermedias (Lb, Cb, Lp, Lr, KL/r), demanda, capacidad, relación y estado límite determinante
  • Las verificaciones que se cumplen se marcan en verde y las que no, en rojo
  • Informe en turco o inglés

¿Cómo funciona?

  1. Modele las vigas y las columnas.
  2. Asigne el perfil y el grado de acero con el botón Seleccionar sección de la ventana de propiedades del elemento.
  3. Marque el tipo de diseño del elemento como “Acero”.
  4. Ejecute el análisis; las verificaciones de diseño de acero se realizan automáticamente al final del análisis.
  5. Obtenga el informe seleccionando Informes de elementos de acero en el árbol de informes.

Informes

El grupo Informes de elementos de acero contiene dos informes:

  • Cálculos de vigas de acero: propiedades de la sección, Lb, Cb, Lp, Lr, momento de diseño y combinación de cargas determinante, capacidad a flexión y estado límite, cortante, efecto combinado y flecha
  • Cálculos de columnas de acero: propiedades de la sección, longitudes de pandeo, esbeltez, fuerza axial y capacidad a compresión, modo de pandeo determinante, flexión biaxial y ecuación de interacción
  • Resultado Suficiente / Insuficiente para cada elemento
  • Imágenes de la sección en las tablas de secciones

Documentos de ayuda

Uso paso a paso, ejemplos resueltos, fundamentos teóricos y estudios de verificación en la Base de conocimientos.

Verificación

Los cálculos de vigas y columnas de acero se han comparado línea por línea con cálculos manuales: las propiedades de la sección, los límites Lp y Lr, el coeficiente Cb, el momento de pandeo lateral-torsional, la resistencia a cortante, la flecha, la capacidad de pandeo y los valores de interacción coinciden exactamente con el cálculo manual.

Que el informe imprima las magnitudes intermedias junto al resultado permite comprobar fácilmente cada resultado.

Detalles de los estudios de verificación (Base de conocimientos)

Códigos y normas

ÇYTHYE (LRFD) TBDY 2018
¿En qué versión? Los cálculos de estructuras de acero están disponibles en StatiCAD Ultimate.

Preguntas frecuentes

¿Con qué perfiles se puede realizar el diseño de acero?

El cálculo de la capacidad portante se realiza para perfiles I/H laminados en caliente como IPE, IPN, HEA, HEB, HEM y HD, HL, HP. También se pueden asignar perfiles U, L, T, cajón y tubulares, que aparecen en el modelo y en la vista 3D. Los perfiles conformados en frío se diseñan en el módulo de acero ligero.

¿Pueden convivir elementos de acero y de hormigón armado en el mismo modelo?

Sí. El tipo de diseño de cada elemento (hormigón armado, mampostería, madera, acero) se selecciona por separado; en estructuras mixtas, los elementos de acero se resuelven en el mismo análisis y se verifican según su propia norma.

¿Cómo se calcula el pandeo lateral-torsional?

La longitud de arriostramiento lateral de la viga se toma automáticamente de la longitud de la viga o se introduce manualmente. El programa calcula los límites Lp y Lr, determina la zona de fluencia, de pandeo lateral-torsional inelástico o elástico, y registra el estado límite determinante en el informe. El coeficiente de modificación de momento Cb se calcula a partir del diagrama de momentos de cada combinación de cargas; la combinación determinante es la de mayor relación demanda/capacidad.

¿Se consideran las cargas de viento en el diseño de acero?

Si el proyecto tiene definido un caso de carga de viento, las combinaciones de viento LRFD de ÇYTHYE se añaden al diseño. La lista de combinaciones predeterminada de TBDY no incluye viento; en ese caso, las advertencias del análisis indican que no existe combinación de viento.

¿En qué versión de StatiCAD está disponible?

Los cálculos de estructuras de acero están disponibles en StatiCAD Ultimate. Puede probar el flujo con la versión demo gratuita.

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