Estructuras ligeras de acero

Base normativa. EAE-2011

La normativa que afecta al cálculo de estructuras ligeras de acero, construidas con perfiles conformados en frío es la Instrucción de Acero Estructural (EAE 2011), concretamente el “Artículo 73: Estructuras Ligeras”. Vamos a hacer un repaso de lo que dice la normativa mencionada, con aclaración de algunos puntos para su aplicación práctica.

Espesor de cálculo (EAE Artículo 73.3):

Debe tenerse en cuenta la influencia del revestimiento protector, deduciendo del espesor nominal el espesor de galvanizado. La tolerancia de espesor no debe ser superior al 5%.

Modificación del límite elástico (EAE Artículo 73.4):

Dada la complejidad de la aplicación de este punto y del lado de la seguridad, es recomendable no modificar el límite elástico, que en algunos casos podría mayorarse debido a que el proceso de deformación en frío produce en las esquinas y pliegues un aumento de las características mecánicas del acero.

Distribución de tensiones no uniformes en alas (EAE Artículo 73.8):

Debido a la restricción de deformación por tensiones tangenciales que se produce en alas de vigas de reducidas relaciones luz/ancho, se crea una alteración de la distribución uniforme de tensiones normales en las mismas. Este fenómeno es el descrito como “arrastre de cortante” en el Artículo 21 de la EAE.

Con objeto de tener en cuenta de forma simplificada el incremento de tensión en el caso de carga concentradas o repartidas, puede tomarse un ancho reducido de ala, tanto traccionada como comprimida, de acuerdo con la Tabla 73.8 de la EAE.

Abolladura por tensiones normales (EAE Artículo 73.9):

En las estructuras ligeras el efecto de las tensiones de compresión puede reducir la rigidez y capacidad resistente al provocar la abolladura, tanto local como de distorsión de las secciones.

El efecto de la abolladura debida a tensiones normales se ha de tener en cuenta utilizando el denominado ancho reducido en los elementos planos comprimidos.

El comportamiento de los elementos planos que conforman una sección está determinado por la resistencia post-crítica, que implica una redistribución de tensiones normales susceptible de ser asimilada a una tensión máxima uniforme, aplicada en un ancho reducido.

La consideración de anchos reducidos determina unas características geométricas nuevas que son función de los esfuerzos actuantes. Por lo tanto en este tipo de estructuras existe una dependencia entre los esfuerzos y la geometría una vez que la magnitud de las tensiones de compresión rebasa unos determinados límites.

También se ha de tener en cuenta el efecto de modificación del centro de gravedad que puede darse al obtener el área efectiva, como en las secciones del tipo indicado en la Tabla 73.9.3 de la EAE.

De esta manera, la sección resultante a efectos de cálculo, varía en función de los esfuerzos. Del lado de la seguridad puede tomarse una sección única para compresión, otra para tracción y otra para flexión, aplicando las tensiones máximas, de tal modo que la aproximación será tanto más conservadora cuanto menos esté solicitada la sección en la realidad.

Abolladura por tensiones tangenciales (EAE Artículo 73.10):

El efecto de la abolladura por tensiones tangenciales se tiene en cuenta mediante la limitación de la capacidad a cortante de las almas de las secciones por medio de la denominada resistencia a la abolladura por tensión tangencial fbv.

Esta resistencia se basa en el método post-crítico simple y prescinde de la existencia de rigidizadores transversales. La fórmula de la capacidad a cortante de un alma es:

Light Gauge Steel Framing

Los sucesivos puntos del Artículo 73 de la EAE, tratan sobre el cálculo concreto en Estado Límite Último y Estado Límite de Servicio, tanto de los propios perfiles como de las uniones. Todo ello será abordado en próximas entradas.

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Estructura ligera de acero (LGSF)
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EAE. Tabla 73.8: Anchura eficaz por arrastre por cortante
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