PANDEO LATERAL EN PERFILES METÁLICOS FLECTADOS DE SECCIÓN ABIERTA Y FORMAS DE EVITARLO
GENERALIDADES
El pandeo lateral en perfiles de sección abierta sometidos a flexión o flexocompresión, es el mecanismo por el cual colapsa la pieza al producirse la inestabilidad lateral del ala comprimida, que al alcanzarse su carga crítica parcial de pandeo y ante cualquier imperfección geométrica que da inicio al fenómeno, termina progresando indefinidamente en su deformación lateral por pandeo hasta que se produce el vuelco del ala comprimida, lo cual viene acompañado de una torsión por efectos de segundo orden por lo cual también se conoce el fenómeno como “pandeo lateral por torsión”:
En el presente post reseñamos algunas de las estrategias que consideramos en RRG INGENIEROS a la hora de hacer nuestros cálculos estructurales para resolver problemas de pandeo lateral en vigas y pilares y en base la normativa estructural vigente que para el ámbito español es el Código Estructural (C.E.), lo cual nos permite optimizar adecuadamente estas piezas sin rebase de la seguridad estructural.
PRINCIPALES PARÁMETROS QUE MODULAN LA SEGURIDAD FRENTE AL PANDEO LATERAL
De forma resumida y en base a los epígrafes 6.3.2.1. y 6.3.2.2. del Anejo 22 del C.E., la comprobación de la seguridad frente a pandeo lateral de la pieza consiste en verificar que para el esfuerzo de flexión mayorado máximo MEd, no se supera la capacidad de la sección frente a pandeo lateral MbRd. Esto en forma de números se traduce de la siguiente manera simplificada para secciones en “H” o “I”:
ESTRATEGIAS PARA EVITAR EL PANDEO LATERAL
A la luz de las expresiones anteriores podemos saber los parámetros que modulan la seguridad estructural frente a pandeo lateral y definir las siguientes estrategias para resolver los problemas derivados de este fenómeno:
- Estudio detallado de las leyes de momentos correspondientes a las combinaciones pésimas y selección precisa del coeficiente de momentos “C1”
El coeficiente de momentos “C1” tiene un impacto importante en la resistencia frente a pandeo lateral al ser el momento crítico elástico de pandeo lateral proporcional al mismo. Por tanto para evitar sobredimensionamientos habremos de estudiar cuáles son las combinaciones de acciones pésimas que pueden agotar la pieza y estudiar con detalle su ley de momentos a fin de seleccionar con precisión el valor de C1 sin que ello minusvalore el pandeo lateral para otras combinaciones de acciones. En este sentido y dado que el C.E. no contempla este coeficiente con suficiente amplitud, es recomendable recurrir al Eurocódigo 3-Parte 1-1 donde se recoge un amplio abanico de formas de leyes momentos flectores y para diversas condiciones de contorno:
- Arriostrar lateralmente el ala comprimida para reducir la longitud de pandeo lateral “Lc”
Esta es sin duda la estrategia más efectiva dado que el momento crítico elástico de pandeo lateral aumenta con la inversa de la primera y segunda potencias de “Lc”, si bien ello requiere la ejecución de elementos adicionales de arriostramiento cuando no sea viable aprovechar los elementos estructurales secundarios enlazados al perfil.
En este sentido podemos reseñar algunas formas de arriostrar el cordón comprimido frente a pandeo lateral:
- Elección de perfiles con mayor ratio de rigidez torsional
Cabe también aclarar en este punto, que en ocasiones se confunde la distancia “Lc” como la distancia entre puntos de momento nulo en la ley de flectores, lo cual es incorrecto y puede conducir a dimensionamientos del lado de la inseguridad, por lo que se debe tomar para “Lc” la distancia entre puntos de arriostramiento trasversal del ala comprimida.
Por otro lado indicar que generalmente dimensionamos los arriostramientos para ser capaces de ejercer una reacción transversal sobre el ala comprimida del 1,5% de su capacidad plástica axil.
Cuando las estrategias anteriores pudieran no ser suficientes para evitar un sobredimensionamiento por pandeo lateral, podría también ayudar elegir perfiles “H” en vez de “I” o “U” al tener mayor rigidez a torsión y alabeo.
- Disponer perfiles de sección cerrada hueca
Estos perfiles no son susceptibles de pandeo lateral por lo que podrían llegar a ser una solución en algunos casos.
- Posición estabilizadora o desestabilizadora de las cargas
La posición de las cargas tirando del ala traccionada en vez de apoyando en el ala comprimida puede tener algún efecto favorable si bien no se suele prestar atención a esta disposición dado que no siempre es practicable por los condicionamientos constructivos.
CONCLUSIONES
Como vemos hay numerosas formas de evitar sobredimensionamiento por pandeo lateral, ya sea con una precisa selección de parámetros como con la adopción de medidas adicionales de arriostramiento, las cuales por otro lado deben ser bien estudiadas para evitar innecesarias complejidades en la ejecución.
Si desea un asesoramiento al respecto, puede ponerse en contacto RRG INGENIEROS a través de:
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