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Anejo 7: Rigidización. Detalles
A7.1
Generalidades
En este Anejo se dan criterios de dimensionamiento y comprobación de elementos
rigidizados sometidos a tensiones longitudinales, como complemento a los criterios ya
dados para la abolladura y para cargas concentradas (apartados 35.4, 35.5, 35.6 y 35.7).
Asimismo se ofrecen criterios de proyecto adicionales a los que se recogen en el apartado
35.9 y en el Anejo nº 6, relativo a la comprobación de chapas rigidizadas longitudinalmente
sometidas a tensiones longitudinales.
A7.2
Tensiones longitudinales
A7.2.1
Requisitos mínimos para los rigidizadores transversales
Con el fin de proporcionar un soporte rígido para una chapa con o sin rigidizadores
longitudinales, los rigidizadores transversales intermedios deberán satisfacer una serie de
requerimientos mínimos que se describen en este apartado.
El rigidizador transversal se modelará como un elemento simplemente apoyado con
una imperfección inicial sinusoidal w0 de valor s/300, siendo s la menor de las dimensiones
a1, a2 o b (ver figura A7.2.1), donde a1 y a2 son las longitudes de los paneles adyacentes al
rigidizador transversal que se esté considerando y b es la altura del rigidizador transversal
entre los centros de gravedad de las alas o es la luz del propio rigidizador. Deberán tenerse
en cuenta las excentricidades debidamente.
1. Rigidizador transversal
Figura A7.2.1. Rigidizador transversal.
El rigidizador transversal deberá soportar las fuerzas de desvío provenientes de los
paneles comprimidos adyacentes bajo la hipótesis que los dos rigidizadores transversales
adyacentes son rígidos y se mantienen rectos bajo la acción conjunta de cualquier carga
externa y un esfuerzo axil, determinado éste según 35.9.3.3. Los paneles de chapa
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comprimidos así como los rigidizadores longitudinales se consideran simplemente
apoyados en los rigidizadores transversales.
Llevando a cabo un análisis elástico en segundo orden, deberán satisfacerse los
siguientes requisitos en estado límite último:
-
La tensión máxima en el rigidizador no debe sobrepasar fy/γM1.
-
La flecha adicional no deberá ser superior a b/300 (ver figura A7.2.1).
En ausencia de una fuerza axil en el rigidizador transversal, puede asumirse que
ambos criterios son satisfechos siempre que la inercia del rigidizador transversal Ist no sea
inferior a:
4
σ ⎛b⎞ ⎛
300 ⎞
Ist = m ⎜ ⎟ ⎜1+ w 0
u⎟
E ⎝π⎠ ⎝
b ⎠
donde:
σm =
u=
σ cr,c NEd
σ cr,p b
⎛ 1
1
⎜⎜ +
⎝ a1 a 2
⎞
⎟⎟
⎠
π 2Ee max
≥ 1,0
f y 300b
γ M1
emax Máxima distancia de la fibra extrema del rigidizador al centro de gravedad de éste.
NEd Máxima fuerza de compresión de los paneles adyacentes al rigidizador, no siendo
menor que el producto de la tensión máxima de compresión por la mitad del área
reducida de compresión del panel, incluyendo los rigidizadores.
σcr,c, σcr,p Se definen en el Anejo 6.
Si el rigidizador transversal se ve sometido a un esfuerzo axil de compresión, éste
deberá incrementarse en un valor ΔNst=σm b2/π2 con el objetivo de tener en cuenta las
fuerzas de desvío. Los requisitos presentados arriba siguen aplicando, pero no es
necesario considerar ΔNst al calcular la distribución uniforme de tensiones en el rigidizador,
ocasionada por el esfuerzo axil.
De manera simplificada, en ausencia de esfuerzo axil, la comprobación de los
requisitos anteriores podrá llevarse a cabo mediante un análisis elástico de primer orden,
considerando la actuación adicional de una carga lateral uniformemente repartida actuando
en la longitud b del rigidizador y de valor:
q=
π
σ m (w 0 + w el )
4
donde:
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σm Se ha definido anteriormente dentro de este mismo apartado.
w0 Se define en la figura A7.2.1.
wel Flecha elástica, que puede determinarse mediante un proceso iterativo o bien tomarse
igual al máximo valor de la flecha adicional citado anteriormente b/300.
A no ser que se lleve a cabo un análisis avanzado, con el fin de evitar el pandeo por
torsión de los rigidizadores transversales de sección abierta, se deberá satisfacer la
siguiente condición:
fy
It
≥ 5,3
Ip
E
siendo:
Ip Inercia polar del rigidizador, considerado aisladamente, alrededor del borde fijado a la
chapa rigidizada.
IT Módulo de torsión uniforme del rigidizador considerado aislado.
Cuando se considere la rigidez de alabeo, los rigidizadores deberán satisfacer la
anterior condición o bien el siguiente criterio:
σ cr ≥ θ ⋅ f y
siendo:
σcr Tensión crítica elástica para pandeo por torsión del rigidizador.
θ Parámetro para asegurar el comportamiento de sección clase 3. Se recomienda un
valor de θ igual a 6.
A7.2.2
Requisitos mínimos para los rigidizadores longitudinales
Los requisitos relacionados con el pandeo por torsión planteados en el apartado
A7.2.1 para los rigidizadores transversales son también aplicables a los rigidizadores
longitudinales.
Aquellos rigidizadores longitudinales discontinuos que no atraviesan los rigidizadores
transversales a través de aperturas hechas en éstos o que no están conectados a ambos
lados del rigidizador transversal:
-
-
-
Deberán ser utilizados sólo en paneles de alma (es decir, no se podrán disponer
en alas).
No deberán considerarse en el análisis global.
No deberán considerarse en el cálculo de tensiones.
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-
Se considerarán en el cálculo de los anchos reducidos de subpaneles de alma.
Se considerarán en el cálculo de las tensiones críticas.
La comprobación resistente de estos rigidizadores se llevará a cabo según lo
establecido en el Anejo 6.
A7.2.3
Chapas soldadas
Las chapas que presenten cambios en su espesor se soldarán en zonas cercanas a
un rigidizador transversal, tal como se indica en la figura A7.2.3. Los efectos de la
excentricidad no necesitan ser tenidos en cuenta, a no ser que la distancia al rigidizador de
la unión soldada sea superior al mínimo de los valores b0/2 y 200 mm, donde b0 es el ancho
de chapa entre rigidizadores longitudinales.
min (b0/2, 200mm)
1. Rigidizador transversal.
2. Soldadura transversal.
Figura A7.2.3. Chapas soldadas A7.2.4
Agujeros en rigidizadores
Las dimensiones de los agujeros en los rigidizadores longitudinales deberán satisfacer las
condiciones que se describen en la figura A7.2.4.a.
Figura A7.2.4.a. Agujeros en rigidizadores longitudinales
La longitud l (ver figura A7.2.4.a) deberá cumplir:
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- l ≤ 6 ⋅ t min para rigidizadores planos comprimidos.
- l ≤ 8 ⋅ t min para cualquier otro tipo de rigidizadores en compresión.
- l ≤ 15 ⋅ t min para rigidizadores no comprimidos.
donde tmin es el menor de los espesores de las chapas a unir. Los valores límite de l para rigidizadores en compresión pueden incrementarse con σ x,Rd
cuando σ x,Ed ≤ σ x,Rd y l ≤ 15 ⋅ t min
un factor
σ
x,Ed
En el caso de los rigidizadores transversales, los agujeros deberán satisfacer las
condiciones que se presentan en la siguiente figura A7.2.4.b.
Figura A7.2.4.b. Agujeros en rigidizadores transversales
La sección bruta de alma adyacente al agujero deberá resistir un esfuerzo cortante de
cálculo VEd de valor:
VEd =
Inet f yk π
max e γ M0 b G
siendo:
Inet
Momento de inercia de la sección neta del rigidizador transversal.
e
Distancia máxima desde la cara inferior del ala al eje neutro de la sección neta (ver
figura A7.2.4.b).
bG
Longitud del rigidizador transversal entre alas.
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