Docente plantea formulaciones para determinar la resistencia de los beam-columns

El Dr. Danny Yong realiza un estudio comparativo entre las aproximaciones de los códigos internacionales de diseño. Presentó su trabajo en el Seminario de investigación e innovación.

danny yong

“Los beam-columns son elementos sometidos a una combinación de esfuerzo axial de compresión y momento flector. Un claro ejemplo de estos elementos son las columnas de un pórtico metálico de edificación, que aparte de soportar carga axial de compresión, soportan momentos flectores producidos por las cargas de viento y sismo”, explica el Dr. Danny Yong, docente de la Facultad de Ingeniería de la UDEP.

El análisis de un beam-column es complejo porque involucra los problemas de estabilidad estructural y los problemas de plastificación de la sección transversal. Los códigos internacionales de diseño, como el AISC LRFD y el Eurocódigo 3, proponen el uso de las denominadas fórmulas de interacción para evaluar la resistencia de estos elementos. Sin embargo, para aplicar estas fórmulas de interacción es necesario determinar previamente la resistencia al pandeo lateral, que depende del factor de momento uniforme equivalente (FMUE).

“Para los elementos cuyos extremos no tienen restringidos la flexión lateral y el alabeo existen valores del FMUE propuestos por los códigos de diseño e investigadores, pero cuando la flexión lateral y el alabeo están restringidos no hay mucha información al respecto. Por otra parte, ambos códigos presentan diferentes metodologías de diseño, siendo la más compleja de aplicar la del Eurocódigo 3”, comenta el Dr. Yong.

El propósito del proyecto de investigación era plantear formulaciones sencillas para determinar los factores que intervienen en el cálculo de la resistencia de los beam-columns, y que contemplen los casos donde no hay mucha información. Estas formulaciones fueron calibradas con los resultados obtenidos al integrar, por el método de diferencias finitas, las ecuaciones diferenciales que gobiernan el comportamiento de un beam-column, deducidas con la teoría elástica de segundo orden.

También, se realizó un estudio comparativo entre las aproximaciones del AISC LRFD y el Eurocódigo 3 con la finalidad de determinar y aclarar las discrepancias entre ambos códigos. Para este estudio se analizaron perfiles laminados de secciones H e I con diferentes valores de esbeltez y con distintas distribuciones lineales y parabólicas de momento flector.

De este estudio, se concluye que el AISC LRFD brinda estimaciones excesivamente conservadoras que conducen a un diseño más costoso, principalmente cuando el beam-column está sometido a una distribución bitriangular de momento flector, solicitación que es muy común cuando la edificación está sometida a cargas de sismo. “En cuanto al Eurocódigo 3, sus aproximaciones se acercan más a los resultados numéricos obtenidos por diferencias finitas, pero son muy complejas y requieren de un mayor coste computacional”, señala el ingeniero Yong.

Con este proyecto de investigación, que fue financiado por la Catedra ArcelorMittal de la Universidad de Navarra, se generaron varios artículos publicados en medios indexados. El proyecto de investigación fue presentado en el marco de conferencias del Seminario de investigación e innovación que realiza la Facultad de Ingeniería.