C ONSIDERACIONES PREVIAS AL ANÁLISIS MECÁNICO

El objetivo de este análisis es el de, a partir de las verificaciones resistentes definidas en el Capítulo 6 y del nivel de solicitación de ambos perfiles (Tabla 8-1 y Tabla 8-2), obtener los valores de ky para satisfacer el comportamiento resistente de estos perfiles. Considerando que este parámetro está asociado a una temperatura determinada, se podrá conocer si la dicha temperatura es superior a los 400˚C establecidos como límite en el análisis térmico.

Consecuentemente, esto puede derivar en una reducción del espesor de protección.

9.3.2. Esfuerzos perfil HEB-360

A partir de los resultados recogidos en la Tabla 8-1 y con la ayuda de herramientas auxiliares de cálculo, se ha determinado que el perfil HEB-360 podría soportar una temperatura máxima de 610˚C sin necesidad de elementos de protección. Se desarrollan, a continuación, las verificaciones resistentes necesarias para demostrar que el perfil soporta el estado de solicitación en ELU de fuego para dicha temperatura. En primer lugar se comprobará que el perfil cumple a compresión para, finalmente realizar las comprobaciones pertinentes frente a estabilidad (flexocompresión).

 Comprobación a compresión

Los cálculos correspondientes a la comprobación del elemento a compresión están basados en la formulación descrita en el Capítulo 6.5.2. Al tratarse de una columna dispuesta en una planta intermedia, se puede asumir la longitud de pandeo (Lcr) como 0.5 veces la longitud de la columna. Además, después de analizar cada eje de forma independiente, se ha determinado que el valor del coeficiente de reducción por pandeo estará asociado al eje local Z-Z. Se detallan a continuación los pasos necesarios para calcular el valor de cálculo de la resistencia a pandeo para situaciones de incendio.

En primer lugar se ha determinado el valor de la esbeltez adimensional de pandeo por flexión para situaciones de temperatura ambiente. Para ello, se ha aplicado la siguiente expresión:

A partir de ese valor y aplicando los coeficientes reductores para una temperatura de 610˚C (Tabla 6-2), se ha calculado la esbeltez adimensional para la situación de incendio.

Para poder determinar el coeficiente de reducción por pandeo ( ) es necesario calcular los coeficientes α y Φθ tal y como sigue:

Finalmente y en base al coeficiente de reducción por pandeo calculado anteriormente, se obtiene el valor de cálculo de la resistencia a pandeo del perfil HEB360. Se observa que, con una capacidad resistente de 1815 KN para una temperatura en el perfil 610˚C, el elemento tiene capacidad de sobra para aguantar el esfuerzo axil de compresión en ELU de fuego al que se encuentra sometido.

 Comprobación a estabilidad

Puesto que en base a la Tabla 8-1, el perfil se encuentra sometido a flexocompresión, es necesario realizar las comprobaciones a estabilidad descrita en las Ecuaciones 6.23 y 6.24.

Estas expresiones se pueden simplificar puesto que no hay esfuerzo Mz aplicado.

Hay que definir, inicialmente, el valor del coeficiente del momento uniforme equivalente. Este parámetro, descrito en la Norma EN 1993-1-2, se ha determinado en función del valor del los momentos en los extremos de la columna, es decir My (+) y My (-). Este coeficiente junto el valor de la esbeltez adimensional (calculada anteriormente) permiten obtener el valor de los parámetros μ, para a partir de ellos poder determinar los parámetros k. Al tratarse de una sección de clase 1, se utilizará el módulo resistente plástico de la sección. Los resultados obtenidos se muestran a continuación.

Una vez definidos los coeficientes anteriores y teniendo en cuenta los esfuerzos sobre el elemento para la situación de incendio (ELU de fuego), se verifica que ambas comprobaciones satisfacen el adecuado comportamiento del perfil. Asimismo, se observa como en la segunda verificación el valor obtenido es de 0.99, lo cual confirma que los 610˚C es la máxima temperatura que el perfil HEB360 podría soportar sin protección en el actual estado de carga.

9.3.3. Perfil IPE-550

Para el análisis del perfil IPE-500, al tratarse de una viga, es indispensable seguir el procedimiento descrito en el Capítulo 6.5.3, debiéndose realizar comprobaciones a flexión, a pandeo lateral y a cortante. Puesto que, de acuerdo con la Tabla 8-2, este elemento no se encuentra sometido a esfuerzos axiles, no es necesario realizar la comprobación a estabilidad desarrollada en el perfil HEB-360. Con todo ello y con la ayuda de herramientas auxiliares de cálculo, se ha determinado que la máxima temperatura admisible para este perfil es de 540˚C.

Se desarrollan a continuación las pertinentes comprobaciones para verificar el adecuado funcionamiento a dicha temperatura.

 Comprobación a flexión

El valor de cálculo del momento resistente frente a situaciones de incendio se calcula tal y como se describe en la Ecuación 6.15. Nuevamente, puesto que se trata de un elemento de Clase 1, se ha de utilizar el módulo resistente plástico en el cálculo del momento resistente de la sección a temperatura ambiente (MRd). La siguiente expresión muestra el resultado obtenido para el perfil IPE550 y una temperatura de 540˚C. Con un valor resistente de 498 KNm se verifica la resistencia del elemento frente a flexión.

 Comprobación a pandeo lateral

Tras haber confirmado el cumplimiento de la viga frente a flexión, es necesario comprobar a pandeo lateral. En este contexto se debe calcular, inicialmente, el coeficiente de esbeltez frente a pandeo lateral, tal y como se describe en la Norma EN 1993-1-1. Resulta necesario definir la distancia entre puntos de la viga que tengan coacción lateral (Lc) y, puesto que se carece de información al respecto del CMVC, se ha asumido un valor igual a un metro.

Para poder determinar el coeficiente de reducción por pandeo lateral se deben calcular los siguientes parámetros, definidos en las Ecuaciones 6.18, 6.19 y 6.21. A partir del coeficiente de reducción se puede obtener el valor de cálculo del momento resistente frente a pandeo lateral, como se describió en la Ecuación 6.17.

Se obtiene un valor resistente de 444.8 KNm frente a pandeo lateral. Este resultado, tal y como se recoge en la Tabla 8-2, demuestra ser ligeramente superior al máximo valor de momento ejercido sobre el perfil IPE-550. Por tanto, se confirma que para una temperatura de 540˚C, el perfil funciona correctamente sin la necesidad de elementos de protección.

 Comprobación a cortante

Finalmente, se determina el valor de cálculo de la resistencia frente a cortante del perfil. Tal y como se desarrolla en la siguiente expresión, se demuestra que la resistencia frente a cortante no supone ningún problema para el adecuado funcionamiento del perfil ante situaciones de incendio.