pandeo en estructuras metálicas ligeras · pandeo en estructuras metálicas ligeras laboratorio de...
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Pandeo en estructuras metálicas ligerasPandeo en estructuras metálicas ligeras
Laboratorio de Cálculo Numérico (LaCàN)Laboratorio de Cálculo Numérico (LaCàN)
wwwwww--lacan.upc.eslacan.upc.es
2
Edificaciones de 1 ó 2 plantasEdificaciones de 1 ó 2 plantas
3
Superficie típica: 120 m2 Superficie típica: 120 m2
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Atractivos diseñosAtractivos diseños
5
Lujosos acabadosLujosos acabados
Aspectos clave:Aspectos clave:1. 1. Estructura ligera de acero galvanizadoEstructura ligera de acero galvanizado
6
Perfiles de chapa de acero de 1 mm de espesorPerfiles de chapa de acero de 1 mm de espesor
Aspectos clave:Aspectos clave:2. 2. Sistemas de unión no convencionalesSistemas de unión no convencionales
7
Tornillos convencionales / tornillos autoroscantes Tornillos convencionales / tornillos autoroscantes clinchados / remaches / otrosclinchados / remaches / otros
Aspectos clave:Aspectos clave:3. 3. CerramientosCerramientos
8
Paneles estructurales prefabricadosPaneles estructurales prefabricados
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Ensayos experimentalesEnsayos experimentales
9
Prensa Prensa Colocación del pilar Placa de cargaColocación del pilar Placa de carga
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Ensayos experimentalesEnsayos experimentales
10
El mecanismo de fallo es un modo de pandeo El mecanismo de fallo es un modo de pandeo locallocal
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Modelización numérica: Modelización numérica: análisis lineal de pandeoanálisis lineal de pandeo
�� Problema generalizado de autovaloresProblema generalizado de autovalores
�� Autovectores: modos de pandeoAutovectores: modos de pandeo
�� Autovalores: cargas de pandeoAutovalores: cargas de pandeo
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Objetivos:Objetivos:
1.1. Carga Carga críticacrítica de pandeo (autovalor mínimo)de pandeo (autovalor mínimo)
2.2. Modo Modo críticocrítico de pandeo (autovector asociado)de pandeo (autovector asociado)
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Modelización numérica: Modelización numérica: análisis lineal de pandeoanálisis lineal de pandeo
�� La fuerza axial afecta la rigidez de flexiónLa fuerza axial afecta la rigidez de flexión
-- Matriz de rigidez convencional Matriz de rigidez convencional KK
-- Matriz de rigidez geométricaMatriz de rigidez geométrica
: para carga de referencia : para carga de referencia
σ σ σ σ σ σ σ σ K = K = λλλλλλλλ σσσσσσσσKK refref
σσσσσσσσKK PP
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: para carga de referencia : para carga de referencia
: para carga : para carga
�� Energía def. axial energía def. flexión sinEnergía def. axial energía def. flexión sin
variación de la carga externavariación de la carga externa
σσσσσσσσKK refref refrefPP
σ σ σ σ σ σ σ σ KK refrefP=P=λλPP
σ σ σ σ σ σ σ σ (K + K )u=0(K + K )u=0
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Modelización numérica: Modelización numérica: análisis lineal de pandeoanálisis lineal de pandeo
Interesa calcular:Interesa calcular:
(K + (K + λ λ λ λ λ λ λ λ )u=0)u=0σσσσσσσσKK refrefK u = K u = --λ λ λ λ λ λ λ λ uuσσσσσσσσKK refref
Prob. generalizado de autovaloresProb. generalizado de autovalores
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Interesa calcular:Interesa calcular:
�� El autovalor mínimoEl autovalor mínimo
�� La carga crítica de pandeoLa carga crítica de pandeo
�� El modo de pandeo críticoEl modo de pandeo crítico
Ref.:Ref.:
Cook, D.; Malkus, D.S.; Plesha, M.E. (1989), Concepts and Cook, D.; Malkus, D.S.; Plesha, M.E. (1989), Concepts and applications of finite element analysis, Wiley. applications of finite element analysis, Wiley.
minminλλ
crcrPP minminλλ refrefPP==
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Modelización numérica: Modelización numérica: análisis lineal de pandeoanálisis lineal de pandeo
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Se obtiene un modo Se obtiene un modo local local de pandeode pandeo
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
32 kN32 kN25 kN25 kN
Validación: Validación: resultados numéricos vs. experimentalesresultados numéricos vs. experimentales
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Ajuste razonable en la carga crítica Ajuste razonable en la carga crítica
y el modo críticoy el modo crítico
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Gráficas fuerzaGráficas fuerza--desplazamiento experimentalesdesplazamiento experimentales
LABORATORIOLABORATORIO
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SIMULACIÓN SIMULACIÓN NUMÉRICANUMÉRICA
Branca primàriaPCàrrega límit
Pandeo de pilares metálicos ligerosPandeo de pilares metálicos ligeros
Inestabilidad estructuralInestabilidad estructural
LABORATORIOLABORATORIO
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δ
Branca secundària
Punt de bifurcació
PcrANÁLISIS LINEAL ANÁLISIS LINEAL DE PANDEODE PANDEO
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