10-E.1 Ámbito de Aplicación
El chequeo de estructuras de acero según la norma metálica AISC-LRFD del de 1999 en CivilFEM consiste en la comprobación de estructuras formadas por perfiles laminados o armados sometidos a solicitaciones de esfuerzos axiles, cortantes y flectores en 3D.
Los cálculos realizados por CivilFEM corresponden a las prescripciones de la AISC-LRFD (Load Factor Resistance Design) según lo especificado en los siguientes apartados:
|
D |
Piezas traccionadas. |
|
E |
Columnas y otras piezas comprimidas. |
|
F |
Vigas y otros miembros a flexión. |
|
G |
Piezas de alma esbelta. |
|
H |
Piezas sometidas a una combinación de esfuerzos más torsión. |
10-E.2 Tipos de Chequeo Abordados
Mediante CivilFEM se pueden abordar los siguientes tipos de análisis y chequeos:
· Comprobación de secciones sometidas a:
- Tracción LRFD apt. D-1
- Flexión LRFD apt. F-1
- Esfuerzo cortante LRFD apt. F-2
- Flexión compuesta LRFD apt. H-1
- Flexión compuesta y cortante + torsor LRFD apt. H-2
· Comprobación al pandeo:
- De piezas sometidas a compresión y flexión LRFD apt. E-2
- De piezas sometidas a flexión y torsión LRFD apt. E-3
- Piezas de alma esbelta LRFD apt. G
10-E.3 Tipos de Elementos Soportados
Los tipos de elemento soportados por CivilFEM son las barras y vigas 2D y 3D de ANSYS siguientes:
2D Barra LINK1
3D Barra LINK8
3D Barra LINK10
2D Viga BEAM3
3D Viga BEAM4
3D Viga BEAM44
2D Viga Sec. Variable BEAM54
3D Viga Pared Delgada BEAM24
3D Tubo Elástico PIPE16
3D Tubo Plástico PIPE20
3D Viga de deformación finita lineal BEAM188
3D Viga de deformación finita cuadrática BEAM189
Además es posible para ciertos chequeos, chequear secciones sólidas capturadas de modelos 2D o 3D cuya sección transversal esté clasificada como tipo “structural steel”.
10-E.4 Tipos de Sección Soportados
Las secciones transversales de tipo acero estructural contemplados en CivilFEM se pueden clasificar como:
- Todos los perfiles laminados (doble T, canal, etc.) incluidos en las librerías del programa (ver librería de perfiles y comando ~SSECLIB).
- Perfiles armados en doble T, en canal o U, en T simple, en cajón, angulares de lados iguales y desiguales y tubulares (comando ~SSECDMS).
- Perfiles armados definidos por chapas (comando ~SSECPLT). Estas secciones se clasifican como de forma genérica (generic shape).
- Perfiles provenientes de secciones sólidas cuya sección transversal esté clasificada como “structural steel” (comando ~SLDSEC). Estas secciones se clasifican como de forma genérica (generic shape).
Las secciones transversales consideradas en la norma LRFD dependen del tipo de chequeo:
|
Secciones Transversales válidas |
|
|
TENSION |
Todas. |
|
COMPFBK |
Todas. |
|
COMPFTBK |
Todas. |
|
BENDING |
I de alma no esbelta (no plate grider), C de alma no esbelta (no plate grider), PIPE, BOX, T. |
|
SHEAR |
I y C cargadas en el plano del alma y con alam no esbelta. |
|
PLTGIRD |
Perfiles en I con alma esbelta (plate girders). |
|
BEND_AXL |
I de alma no esbelta (no plate grider), C de alma no esbelta (no plate grider), PIPE, BOX, T. |
|
BDAxSHTR |
Todas. |
10-E.5 Datos y Resultados Manejados por CivilFEM
CivilFEM maneja los siguientes grupos de datos y resultados para el chequeo según la norma ASIC-LRFD:
· Datos relativos a las secciones: propiedades y dimensiones de las secciones bruta, neta y eficaz, características y dimensiones de las chapas que forman la sección.
· Propiedades a nivel de pieza.
· Propiedades de los materiales.
· Esfuerzos que actúan sobre las secciones.
· Resultados de chequeo.
10-E.5.1 Datos de las Secciones
La norma ASIC-LRFD considera los siguientes conjuntos de datos para la sección:
· Datos de la sección bruta
· Datos de la sección neta
· Datos de la sección eficaz
· Datos relativos a la clase de la sección y de las chapas que la componen.
Los datos de la sección bruta corresponden a las propiedades nominales de la sección transversal.
De la sección neta se considera sólo el área y se obtiene descontando del área de la sección bruta, los agujeros para tornillos, roblones y otros aligeramientos. Además el usuario tendrá que tener en cuenta que la LRFD indica que el diámetro con el cual calcular el parámetro AHOLES es mayor que el real. (El área total calculada es introducida con el parámetro AHOLES del comando ~SECMDF).
Los datos de la sección eficaz y los datos relativos a la clase de la sección y de las chapas, se obtienen en el proceso de chequeo según lo especificado en el apartado B5 de la norma. Este apartado divide las secciones de acero en tres grupos, compactas, no compactas y esbeltas dependiendo de la relación entre anchos y espesores y de unos límites exigidos.
El módulo de LRFD toma como datos de partida los datos de la sección bruta en unidades de usuario y ejes de CivilFEM o ejes de Sección según proceda. El programa calcula los datos de la sección eficaz y los relativos a la clase y los almacena en el fichero de resultados de CivilFEM, en unidades de usuario y ejes de CivilFEM o de sección. Todos estos datos se pueden listar y dibujar con los comandos ~PLLSSTL, ~PLCSEC3 y ~PRSTL.
En las siguientes tablas se resumen los datos de sección que se utilizan en la LRFD.
I.- Datos comunes para las secciones bruta, neta y eficaz
|
Descripción |
Datos |
|
Datos de entrada: 1.- Altura 2.- Espesor del alma 3.- Espesor de las alas 4.- Ancho de alas 5.- Distancia entre alas 6.- Radio de acuerdo alma – ala (Perfiles laminados) 7.- Radio de acabado de alas (Perfiles laminados) 8.- Cordón de soldadura (Perfiles soldados) 9.- Distancia entre acuerdos o entre soldaduras alma – ala |
H Tw Tf B Hi r1 r2 a d |
|
Datos de salida: |
(no hay) |
II.- Datos la sección Bruta
|
Descripción |
Datos |
Ejes de referencia |
|
Datos de entrada: 1.- Canto en dirección Y 2.- Canto en dirección Z 3.- Área de la sección 4.- Momento de inercia a torsión 5.- Momentos de inercia a flexión 6.- Momento centrífugo 7.- Módulos resistentes elásticos 8.- Módulos resistentes plásticos 9.- Radios de giro 10.- Coordenadas del CDG 11.- Coordenadas extremas del contorno
12.- Distancias desde el CDG al CEC según Y y Z 13.- Modulo de alabeo 14.- Áreas resistentes a cortante 15.- Modulo resistente a torsión 16.- Momentos de Inercia a flexión segun U, V 17.- Ángulo Y->U ó Z->V |
tky tkz A It Iyy, Izz Izy Wely, Welz Wply, Wplz iy, iz Ycdg, Zcdg Ymin, Ymax, Zmin, Zmax Yms, Zms Iw Yws, Zws Xwt Iuu, Ivv a |
CivilFEM CivilFEM
CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM Sección Sección
Sección
CivilFEM CivilFEM Principales CivilFEM |
|
Datos de salida: |
(No hay) |
|
III.- Datos de la sección neta
|
Descripción |
Datos |
|
Datos de entrada: 1.- Área de la sección bruta 2.- Área de los agujeros |
Abruta Aholes |
|
Datos de salida: 1.- Área de la sección |
Aneta |
IV.- Datos la sección Eficaz
La sección eficaz depende de la geometría de la sección, por tanto, para cada elemento y extremo se calcula una sección eficaz.
|
Descripción |
Datos |
|
Datos de entrada: |
(No hay) |
|
Datos de salida: 1.- Factor de reducción 2.- Factor de reducción 3.- Factor de reducción |
Q Qs Qa |
V.- Datos relativos a las chapas que forman la sección
|
Descripción |
Datos |
|
Datos de entrada: 1.- Número de chapas 2.- Tipo de chapa: ala o alma (respecto al eje principal de flexión) 3.- Tipo de unión en los extremos: libre o empotrado 4.- Espesor de la chapa 5.- Coordenadas de los extremos de las chapas (en ejes de Sección) |
N Pltype Cp1, Cp2 t Yp1, Yp2, Zp1, Zp2 |
|
Datos de salida: 1.- Clase 2.- Eje de flexión tomado en el chequeo 3.- Clase de la chapa 4.- Factor de reducción de la chapa en el punto 1 5.- Factor de reducción de la chapa en el punto 2 6.- Clase a compresión 7.- Clase a flexión 8.- Relación ancho espesor de la chapa (b/t) 9.- lp compresión 10.- lr compresión 11.- Clase a compresión de la chapa 12.- lp flexión 13.- lr flexión 14.- Clase a flexión |
CLASS AXIS PC PF1 PF2 CLS_COMP CLS_FLEX RATIO LAMBDP_C LAMBDR_C CLASE_C LAMBDR_P LAMBDR_F CLASE_F |
10-E.5.2 Propiedades a nivel de pieza
Para el chequeo con la LRFD se considera el conjunto de propiedades a nivel de pieza descritos en la siguiente tabla, todos ellos, se almacenan en la base de datos en unidades de usuario y en ejes CivilFEM. (Parámetros L, KY, KZ, KTOR, CB, LB, CHCKAXIS, del comando ~MEMBPRO).
Tabla 10-E.5‑1 Propiedades a nivel de pieza
|
Descripción |
Datos |
Sección |
|
Datos de entrada: 1.- Longitud total de la pieza (pandeo global) 2.- Coeficientes de longitud eficaz en la dirección Y 3.- Coeficientes de longitud eficaz en la dirección Z 4.- Coeficientes de longitud eficaz para pandeo a torsión 5.- Coeficiente de flexión relativo al momento 6.- Longitud entre restricciones laterales |
L KY KZ KTOR
Cb Lb |
B-3 B-7 B-7 App. E-3
F1.2a F1.2 |
|
Datos de salida: 1.- Clase a compresión de la pieza 2.- Clase a flexión de lapieza |
CLS_COMP CLS_FLEX |
|
10-E.5.3 Propiedades del Material
En el chequeo según la LRFD se utilizan las siguientes propiedades del material:
Tabla 10-E.5‑2 Propiedades del Material
|
Descripción |
Propiedad |
|
Limite elástico del acero |
Fy(th) |
|
Tensión última |
Fu(th) |
|
Modulo de elasticidad |
E |
|
Coeficiente de Poisson |
n |
|
Modulo deformación transversal |
G |
10-E.6 Proceso de Chequeo
Los pasos para el proceso de chequeo son los siguientes:
a) Obtención de las
propiedades del material correspondientes al elemento almacenadas en la base de
datos de CivilFEM y cálculo de las propiedades restantes necesarias para el
chequeo:
Propiedades obtenidas de la base de datos de CivilFEM: (comando ~CFMP)
|
Módulo de elasticidad |
E |
|
Módulo de Poisson |
n |
|
Límite elástico |
Fy (th) |
|
Tensión última |
Fu (th) |
|
Módulo de deformación transversal |
G |
|
Espesor de la chapa correspondiente |
th |
b) Obtención de los datos de la sección correspondientes al elemento.
c) Inicialización de los factores reductores de las chapas de la sección y demás parámetros de las chapas para la determinación de la clase.
d) Chequeo específico de la sección de acuerdo al tipo de solicitación.
e) Obtención de los resultados. CivilFEM da los resultados del chequeo para cada extremo del elemento, agrupándolos en una alternativa en el fichero de resultados .RCV, de forma que el usuario pueda acceder a ellos indicando el número de la alternativa mediante el comando ~CFSET.
En las tablas incluidas en los apartados correspondientes a los distintos tipos de chequeo se describen los datos disponibles correspondientes a cada tipo de solicitación.
10-E.6.1 Tratamiento General de Secciones. Cálculo de la Clase y Factores de Reducción.
Las secciones de acero se clasifican en compactas, no compactas o esbeltas. Para que una sección sea clasificada como compacta, sus alas tienen que estar vinculadas al alma o almas de forma continua y que la relación entre ancho y espesor de sus elementos comprimidos no deben exceder los límites de lp (véase tabla B5.1 de la LRFD). Si dicho cociente, para uno o más de sus elementos comprimidos supera lp pero no lr, la sección es no compacta. Por último, si dicho cociente en cualquiera de sus elementos excede lr, (véase tabla B5.1 de la LRFD), la sección será clasificada como esbelta.
La norma propone pues distintos lambdas según si el elemento está solicitado a compresión, flexión o flexo compresión.
La clasificación de la sección es la pésima de todas sus chapas. La clase pues, se calcula para cada chapa, a excepción de las secciones tubulares que como no se pueden descomponer tienen su propia formulación. Esta clasificación se llevará a cabo teniendo en cuenta los siguientes parámetros:
a) longitud de los elementos:
Se tomará como longitud (b o h) de los elementos la longitud de la chapa (distancia entre sus puntos extremos), salvo cuando se especifique lo contrario.
b) distinción entre ala o alma:
En los casos en los que haya que distinguir entre ala y alma de tendrán en cuenta los siguientes criterios:
A partir del eje de flexión, se comprueban las chapas de la sección. El campo Pty y Ptz de las chapas indica si es ala, alma o indefinido tomando el correcto para cada eje. En el caso de ser indefinido, se tomará el siguiente criterio para clasificar como ala o alma: si |Dy|<|Dz| (incrementos de las coordenadas de los extremos) y la flexión es en el eje Y, se considera alma, y si no, ala. De forma inversa para la flexión en el eje Z.
· Secciones armadas o laminadas:
Sección doble T y C:
Se toma como longitud de la chapa h el valor d de las dimensiones de la sección.
Sección Cajón:
Se toma como longitud el ancho de la sección cajón menos tres veces el espesor.
10-E.6.1.1 Piezas sometidas a compresión
Para poder chequear a compresión se necesita primero conocer si el elemento en particular está o no rigidizado, es decir, si está vinculado al siguiente elemento o por el contrario está libre.
- Elementos vinculados, es decir, aquellas chapas con ambos extremos “fixed”
![]()

Secciones Tubulares

Secciones cajón


- Elementos no vinculados en uno o ambos de sus extremos, es decir, aquellas chapas con ambos extremos libres o uno libre y otro fijo.
![]()
Secciones en L
Pie de las secciones en T
10-E.6.1.2 Piezas sometidas a flexión
Ya que el chequeo a flexión es únicamente para secciones muy específicas, las esbelteces se indican para cada tipo de sección:
· Sección doble T y C:
; ![]()

|
Fr = |
69 MPa para secciones laminadas (10 ksi) |
|
114 MPa para secciones armadas (16.5 ksi) |
FL = mínimo de (Fyf – Fr) y (Fyw) siendo Fyf y Fyw las Fy en ala y alma.
Alas de secciones laminadas:
![]()
Alas de secciones armadas:
![]()
Alma:
Si
: ![]()
Si
: ![]()
Siempre: ![]()
Pu es el axil de compresión (tomado positivo). Si es de tracción, se tomará cero.
· Sección Tubular:


· Sección Cajón:
Alas de la sección cajón:


Almas: el programa distingue entre ala y alma en función del eje dominante indicado por el usuario.
Si:
:
![]()
Si:
![]()
Siempre: ![]()
· Sección T:
![]()
Pie: ![]()
Alas : ![]()
10-E.6.2 Chequeo de Piezas Sometidas a Tracción (Capítulo D de la LRFD)
El esfuerzo axil ha de ser que ser positivo (caso de ser negativo no se procesa el elemento)
Esfuerzo a tracción resistente: ft Pn
es el menor de
a) plastificación de la sección bruta:
![]()
![]()
b) fractura de la sección neta:
![]()
![]()
Siendo:
|
Ae |
Área neta. |
|
Ag |
Área bruta. |
|
Fy |
Límite elástico. |
|
Fu |
Tensión de rotura. |
La definición de área neta, se tomará como Ag – AHOLES, siendo misión del usuario calcular correctamente AHOLES (la norma indica que el diámetro es 2 mm mayor que el real).
Tabla 10-E.6‑1 Capítulo D Chequeo de Piezas Sometidas a Tracción
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
FIPNG |
|
D1 |
(D1-1) |
Valor de cálculo del esfuerzo axil de tracción en la sección bruta |
|
FIPNE |
|
D1 |
(D1-2) |
Valor de cálculo para la rotura en la sección neta |
|
FIPN |
(min entre a y b) |
D1 |
(D1) |
Valor de cálculo para piezas traccionadas |
|
CRT_TOT |
Axil / (min entre a y b) |
D1 |
Pu/fiPn |
Criterio global de la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.3 Chequeo de Piezas Sometidas a Compresión (Capítulo E y Apéndice B de la LRFD)
Dentro del chequeo de piezas sometidas a compresión, la LRFD incluye los siguientes chequeos:
10-E.6.3.1 Compresión con pandeo a flexión
Este tipo de chequeo se puede realizar tanto para secciones compactas como para secciones no compactas o esbeltas. Para estos tres casos el chequeo sigue el siguiente planteamiento:
Axil resistente:
(E2)
= 0.85
(E2-1)

![]()
(a) para
(E2-2) (A-B5-15)
(b) para
(E2-3)
(A-B5-16)
Donde:
|
Ag |
Área bruta. |
|
r |
Radio de giro del eje de pandeo. |
|
K |
Factor de pandeo. |
|
l |
Longitud real del miembro. |
El factor Q para secciones compactas y no compactas es 1. Sin embargo, para secciones esbeltas, el valor de Q tiene un procedimiento de cálculo particular. Dicho procedimiento se detalla a continuación:
Cálculo de Q para secciones esbeltas:
Para las chapas sin rigidizar (sin vinculaciones en ambos extremos) se calcula Qs y para las chapas rigidizadas (con ambos extremos vinculados) se calcula Qa. Si alguno de los casos no se da (una sección cajón o un angular, por ejemplo), se tomará un valor igual a 1.
Para secciones circulares, hay una fórmula específica para calcular Q. Dicha formulación se detalla a continuación:
· Para secciones circulares, Q es:
![]()
Cálculo de Qs:
En el caso de haber varias chapas libres, se toma el Qs mayor de todas ellas. El programa comprueba en el siguiente orden las secciones esbeltas comprimidas:
· Angulares
|
Si |
|
|
|
Si |
|
|
· Pie de una T
|
Si |
|
|
|
Si |
|
|
· Perfiles laminados
|
Si |
|
|
|
Si |
|
|
· Resto de secciones
|
Si |
|
|
|
Si |
|
|
Donde l es la esbeltez del elemento y
|
|
para secciones en doble T |
|
|
para el resto de secciones |
Cálculo de Qa:
El cálculo de Qa es iterativo. Su proceso de cálculo es el siguiente:
1) Se toma un valor inicial de Q igual a Qs,
2) Con él se calcula Fcr.
3) Éste valor de Fcr
es el que se toma para el cálculo de ![]()
4) Para elementos con chapas arriostradas, se calcula el ancho eficaz be.
5) Con be se calcula el área afectiva
6) Con el valor del área efectiva se calcula Qa, y se vuelve a empezar.
![]()
· Para box
|
Si |
|
|
· Para resto de secciones
|
Si |
|
|
Si no entra en esos límites, be = b
Con los valores
de be para cada chapa, se resta del área la parte que no contribuye
(donde t es el espesor de la chapa). De esta forma se puede
calcular el Área efectiva.
Finalmente, con Qs y Qa, se calcula Q, y se obtiene Fcr.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑2 Capítulo E Chequeo de piezas sometidas a compresión
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
QS |
QS |
Apéndice B |
(A-B5.3a) |
Factor reductor para elementos comprimidos no rigidizados |
|
Qa |
Qa |
Apéndice B |
(A-B5.3c) |
Factor reductor para elementos comprimidos rigidizados |
|
Q |
Q |
Apéndice B |
(A-B5-17) |
Factor reductor total para elementos esbeltos |
|
LAMBDA |
LAMBDA |
E |
(E2-4) |
Parámetro referente a la esbeltez en columnas |
|
FCR |
FCR |
E y Apéndice B |
(E2-2,3)(A-B5-15,16) |
Tensión crítica |
|
PN |
PN |
E |
(E2-1) |
Resistencia nominal para esfuerzo axil |
|
CRT_TOT |
|
E |
Pu/fiPn |
Criterio global de la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.3.2 Compresión con pandeo a flexo-torsión
Este tipo de chequeo se puede realizar tanto para secciones compactas como para secciones no compactas o esbeltas. Para estos tres casos el chequeo sigue el siguiente planteamiento:
Axil resistente:
(E3)
![]()
(E3-1)
(a) para
(A-E3-2)
(b) para
(A-E3-3)
Donde:

![]()
El factor Q para secciones compactas y no compactas es 1. Sin embargo, para secciones esbeltas, el valor de Q tiene un procedimiento de cálculo particular. Dicho procedimiento es igual al ya detallado anteriormente.
La tensión elástica de pandeo crítico torsional o flexo-torsional Fe se calcula como la menor solución de la siguiente ecuación de tercer grado, en la que se han permutado los ejes para adecuarlos a los ejes normales de CivilFEM:
(A-E3-7)
donde:
|
|
Factor de longitud efectiva para pandeo torsiona. |
|
G |
Módulo de cortante (MPa). |
|
|
Constante de alabeo (mm6). |
|
J |
Constante torsional (mm4). |
|
|
Momentos de inercia con respecto a los ejes principales (mm4). |
|
|
Coordenadas del centro de esfuerzos cortantes con respecto al centroide (mm). |
![]()


![]()

donde:
|
A |
Área de la sección transversal de la pieza. |
|
l |
Longitud entre restricciones. |
|
Ky, Kz |
Factores de longitud eficaz, en las direcciones z e y. |
|
ry, rz |
Radio de giro a lo largo del eje principal. |
|
|
Radio polar de giro con respecto l centro de esfuerzos cortantes. |
En esta formulación se manejan ejes principales de CivilFEM. Si los ejes de CivilFEM son principales ±5º sexagesimales, Ky y Kz se toman respecto a los ejes Y y Z de CivilFEM. Si no es así (por ejemplo, un angular) se tomarán para los ejes U y V, ejes principales, siendo U el de mayor inercia.
La inercia a torsión (Ixx en CivilFEM, J en la formulación de la LRFD) se calcula para secciones de CivilFEM, pero no para secciones importadas, por lo que el usuario deberá de introducir este parámetro en las propiedades mecánicas.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑3 Capítulo E Chequeo de Piezas Sometidas a Compresión con Pandeo a Flexo-torsión
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
QS |
QS |
Apéndice B |
(A-B5.3a) |
Factor reductor para elementos comprimidos no rigidizados |
|
Qa |
Qa |
Apéndice B |
(A-B5.3c) |
Factor reductor para elementos comprimidos rigidizados |
|
Q |
Q |
Apéndice B |
(A-B5-17) |
Factor reductor total para elementos esbeltos |
|
LAMBDA |
LAMBDA |
Apéndice E |
(A-E3-4) |
Parámetro referente a la esbeltez equivalente |
|
FCR |
FCR |
Apéndice E |
(A-E3-2,4) |
Tensión crítica |
|
PN |
PN |
Apéndice E |
(A-E3-1) |
Resistencia nominal para esfuerzo axil |
|
FE |
FE |
Apéndice E |
(A-E3-7) |
Tensión elástica de pandeo |
|
CRT_TOT |
Axil / fc Pn |
E |
Pu/fiPn |
Criterio global de la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.4 Chequeo de Piezas Sometidas a Flexión (Capítulo F de la LRFD)
El capítulo F se aplica sólo a secciones sujetas a momento flector y cortante, compactas y no compactas.
10-E.6.4.1 Comprobación a flexión
El momento máximo resistente (Mn) es el mínimo de cuatro comprobaciones:
a) Plastificación del acero
b) Pandeo lateral-torsional
c) Abolladura local de las alas
d) Abolladura local del alma
Las secciones tipo I con el alma esbelta (plate girders), se chequearán conforme a lo expuesto en el apéndice G.
El valor del momento nominal se calculará teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
- Para secciones compactas, si Lb < Lp sólo se estudiará la plastificación del acero.
- Para las secciones en T, y otras secciones compactas, sólo se comprueban la plastificación del acero y el pandeo torsional.
- EL caso de pandeo lateral-torsional no se aplica a secciones solicitadas en el eje de inercia menor, así como a secciones circulares o en cajón cuadradas.
- El apartado de pandeo lateral-torsional, sólo contempla secciones con doble simetría, secciones en C y T. Para el resto de las secciones la norma remite al apéndice F1. Por tanto el resto de secciones no se podrán chequear a flexión, aunque si a torsión más combinación de cargas.
Para secciones no compactas, la norma remite al apéndice F1, el cual contempla los siguientes casos (Tabla A-F1.1 de la norma) que han sido aquí resumidos:
|
Perfil |
Estado Límite |
Mr |
Fcr |
l |
lp |
lr |
Notas |
|
I,C cargado en el eje de inercia mayor.
|
LTB |
|
|
|
|
|
No puede ser viga armada |
|
FLB |
|
|
|
Clase B5.1 |
Clase B5.1 |
||
|
WLB |
|
N.A. |
|
Clase B5.1 |
Clase B5.1 |
|
Perfil |
Estado Límite |
Mr |
Fcr |
l |
lp |
lr |
|
I,C cargado en el eje de inercia menor
|
LTB |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
|
FLB |
|
|
|
Clase B5.1 |
Clase B5.1 |
|
|
WLB |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
|
Perfil |
Estado Límite |
Mr |
Fcr |
l |
lp |
lr |
Notas |
|
Box
|
LTB |
|
|
|
|
|
No puede ser viga armada |
|
FLB |
|
|
|
Class B5.1 |
Class B5.1 |
||
|
WLB |
|
N.A. |
|
Class B5.1 |
Class B5.1 |
|
Perfil |
Estado Límite |
Mr |
Fcr |
l |
lp |
lr |
Notas |
|
Tubular
|
LTB |
NA |
NA |
NA |
NA |
NA |
Limitación Clase B5.1 |
|
FLB |
|
|
|
Clase B5.1 |
Clase B5.1 |
||
|
WLB |
NA |
NA |
NA |
NA |
NA |
|
Perfil |
Estado Límite |
Mr |
Fcr |
l |
lp |
lr |
|
T, cargado en plano del alma
|
LTB |
|
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
|
FLB |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
|
|
WLB |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
Donde:
![]()

(signo positivo si el pie está traccionado, negativo si está comprimido)
En secciones en T
pie
en tracción;
pie
en compresión.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑4 Capítulo F Chequeo de Piezas Sometidas a Flexión
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
CHK_YLD |
CHK_YLD |
F |
F1 |
Chequeo del estado límite último |
|
CHK_LTB |
CHK_LTB |
F |
F1 |
Chequeo del estado límite del pandeo lateral-torsional |
|
CHK_FLB |
CHK_FLB |
F |
F1 |
Chequeo del estado límite del pandeo local del ala |
|
CHK_WLB |
CHK_WLB |
F |
F1 |
Chequeo del estado límite del pandeo local del alma |
|
CRT_YLD |
Mu/fiMnYd |
F |
F1 |
Criterio del estado límite último |
|
CRT_LTB |
Mu/fiMnLTB |
F |
F1 |
Criterio del estado límite del pandeo lateral-torsional |
|
CRT_FLB |
Mu/fiMnFLB |
F |
F1 |
Criterio del estado límite del pandeo local del ala |
|
CRT_WLB |
Mu/fiMnWLB |
F |
F1 |
Criterio del estado límite del pandeo local del alma |
|
MU |
MU |
F |
F1 |
Resistencia a flexión requerida |
|
MP |
MP |
F |
F1 |
Momento plástico |
|
CRT_TOT |
Max (Mu/fiMn) |
F |
F1 |
Criterio global según la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.4.2 Comprobación a cortante
El chequeo de cortante se aplica sólo a secciones en I y C cargadas en el plano del alma, y con un alma no esbelta (si fuera esbelta, mirar apartado 10-E.6.4.3). El procedimiento de cálculo es el siguiente:
![]()

![]()
donde Aw es el área del alma.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑5 Capítulo F Chequeo de Piezas Sometidas a Esfuerzo Cortante
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
Vn |
CHK_YLD |
F |
F2.1 |
Valor nominal del esfuerzo cortante |
|
Aw |
CHK_LTB |
F |
(F2-2,3) |
Área del alma |
|
Crt_TOT |
Vu/fiVn |
F |
|
Criterio global según la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.4.3 Comprobación de perfiles en I con alma esbelta
Este tipo de secciones son tratadas a parte por la norma en el apéndice G. En dicho apéndice sólo se chequean las I cargadas en el plano del alma y con el alma esbelta. Esto es, el ratio entre la altura y el espesor del alma debe ser:
y
además ![]()
El momento resistente Mn es el mínimo de las siguientes comprobaciones:
- plastificación por tensión del ala
- pandeo a compresión del ala
El primero se rige por la fórmula:
(A-G2-1)
donde:
|
Sxt |
Modulo elástico para la fibra de tracción. |
|
Re |
1.0 |
|
Fyt |
Tensión de plastificación del ala a tracción. |
En el segundo caso, la formulación es la siguiente:
(A-G2-2)
donde:

La tensión crítica depende de diversos parámetros de esbeltez como son l, lp, lr y Cpg de la siguiente manera:
|
Para |
|
|
Para |
|
|
Para |
|
Los valores de las esbelteces se han de calcular para los siguientes estados límites:
- Pandeo lateral torsional
![]()


(unidades del Sistema
Internacional)
Por defecto el programa toma un valor conservador de Cb = 1, aunque el usuario puede calcular este valor con mayor exactitud conforme al apartado F1.2 e introducirlo en las propiedades de miembro
rT = radio de giro del ala comprimida más un tercio de la parte comprimida del alma (mm).
- Pandeo local del ala
![]()


(unidades métricas)
donde:
![]()
and
El programa elegirá de entre todos estos factores de esbeltez, aquél que proporcione un valor de tensión crítica menor.
También se chequea a cortante, utilizando como valor de Vn el resultante de la siguiente fórmula: Cv de (A-G3-5 y 6).
![]()
donde el valor del coeficiente de cortante Cv, se calcula de la siguiente manera:
- Para


- Para


Donde el valor de Kv se toma como 5.0 si a/h excede 3.0 o [260 / (h/tw)]2
Así mismo se da el criterio de interacción de flexión y cortante, el cual se calcula mediante la siguiente fórmula:
![]()
El criterio total es el máximo de los tres criterios.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑6 Apéndice G Chequeo de Piezas I de Alma Esbelta
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
Fcr_LTB |
Fcr_LTB |
Apéndice G |
(A-G2-4,6) |
Tensión crítica para pandeo lateral torsional |
|
Fcr_FLB |
Fcr_FLB |
Apéndice G |
(A-G2-4,6) |
Tensión crítica para pandeo local del ala |
|
Fcr |
Min (FCR_LTB, FCR_FLB ) |
Apéndice G |
|
Tensión crítica |
|
Rpg |
Rpg |
Apéndice G |
(A-G2-3) |
Factor reductor de flexión para perfil I de alma esbelta |
|
rt |
rt |
Apéndice G |
|
Radio de giro para (A-G2-7) |
|
Mn |
Min (MnCFB, MnTFY) |
Apéndice G |
|
Resistencia nominal a flexión |
|
Crt_M |
Mu/fiMn |
Apéndice G |
|
Criterio de resistencia nominal a flexión |
|
Cv |
Cv |
Apéndice G |
(A-G3-5,6) |
Cociente de tensión crítica del alma |
|
Vn |
Vn |
Apéndice G |
(A-G3-2) |
Resistencia nominal a cortante |
|
Crt_V |
Vu/fiVn |
Apéndice G |
|
Criterio de resistencia nominal a cortante |
|
Crt_FS |
Crt_FS |
Apéndice G |
(A-G5-1) |
Criterio de interacción de flexión más cortante |
|
Crt_TOT |
Crt_TOT |
Apéndice G |
|
Criterio global según la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.5 Chequeo de Piezas Sometidas a Esfuerzos Combinados y Torsión (Capítulo H)
10-E.6.5.1 Comprobación de piezas sometidas a flexión y tracción / compresión
Para este chequeo, se necesita conocer primero el valor de Mn, ya que este valor está incluido en la formulación del chequeo. El valor de Mn, se calculará igual que en el apartado de piezas sometidas a esfuerzos flectores, es decir, el momento máximo resistente (Mn) es el mínimo de cuatro comprobaciones:
1. Plastificación del acero
2. Pandeo lateral-torsional
3. Abolladura local de las alas
4. Abolladura local del alma
En ambos casos, tanto para flexión más tracción como para flexión más compresión, la interacción del esfuerzo flector y el esfuerzo axil está limitada por las siguientes ecuaciones:
(a) Para ![]()
(H1-1a)
(b) Para ![]()

(H1-1b)
Si el esfuerzo axil es de tracción:
|
Pu |
Resistencia solicitante a tracción (N). |
|
Pn |
Resistencia nominal a tracción (N). |
|
Mu |
Resistencia solicitante a flexión (N·mm). |
|
Mn |
Resistencia nominal a flexión (N·mm). |
|
y |
Eje principal de flexión. |
|
z |
Eje de flexión secundario. |
|
f |
Factor de resistencia a tracción. |
|
fb |
Factor de resistencia a flexión = 0.90 |
Si el esfuerzo axil es de compresión:
|
Pu |
Resistencia solicitante a tracción (N). |
|
Pn |
Resistencia nominal a tracción (N). |
|
Mu |
Resistencia solicitante a flexión (N·mm). |
|
Mn |
Resistencia nominal a flexión (N·mm). |
|
y |
Eje principal de flexión. |
|
z |
Eje de flexión secundario. |
|
f |
Factor de resistencia a compresión = 0.85 |
|
fb |
Factor de resistencia a flexión = 0.90 |
Se realizan pues estos tres chequeos:
- Axil a pandeo por flexión
- Esfuerzo flector según z
- Esfuerzo flector según y
Si alguno de estos chequeos no cumple con los requisitos que la norma exige, no se podrá chequear a flexión más tracción / compresión.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
QS |
QS |
Apéndice B |
(A-B5.3a) |
Factor reductor de elementos comprimidos no arriostrados (compresión) |
|
Qa |
Qa |
Apéndice B |
(A-B5.3c) |
Factor reductor de elementos comprimidos arriostrados (compresión) |
|
Q |
Q |
Apéndice B |
(A-B5-17) |
Factor reductor total para secciones esbeltas (compresión) |
|
LAMBDA |
LAMBDA |
Apéndice E |
(E2-4) |
Parámetro de esbeltez en columnas (compresión) |
|
FCR |
FCR |
Apéndices E y B |
(E2-2,3) (A-B5-15,16) |
Tensión crítica de compresión (compresión) |
|
PN |
PN |
Apéndice E |
(E2-1) |
Esfuerzo axil nominal (compresión) |
|
CRT_AXL |
CRT_AXL |
Apéndice E |
|
Criterio de resistencia axil |
|
FIPNG |
FIPNG |
D |
(D1-1) |
Resistencia de diseño para plastificación en la sección bruta (tracción) |
|
FIPNE |
FIPNE |
D |
(D1-2) |
Resistencia de diseño para rotura en la sección neta (tracción) |
|
FIPN |
FIPN |
D |
(D1) |
Resistencia de diseño (tracción) |
|
CRT_TOT |
CRT_TOT |
H |
(H1-1a,b) |
Criterio global según la LRFD |
|
CHK_YLDZ |
CHK_YLDZ |
H |
|
Comprobación del estado límite último (eje Z) |
|
CHK_LTBZ |
CHK_LTBZ |
H |
|
Comprobación de pandeo lateral-torsional (eje Z) |
|
CHK_FLBZ |
CHK_FLBZ |
H |
|
Comprobación de pandeo local del ala (eje Z) |
|
CHK_WLBZ |
CHK_WLBZ |
H |
|
Comprobación de pandeo local del alma (eje Z) |
|
CRT_YLDZ |
Mu/fiMnYd |
H |
Mu/fiMnYd |
Criterio del estado límite último (eje Z) |
|
CRT_LTBZ |
Mu/fiMnLTB |
H |
Mu/fiMnLTB |
Criterio del pandeo lateral-torsional (eje Z) |
|
CRT_FLBZ |
Mu/fiMnFLB |
H |
|
Criterio del pandeo local del ala (eje Z) |
|
CRT_WLBZ |
Mu/fiMnWLB |
H |
|
Criterio del pandeo local del alma (eje Z) |
|
MUZ |
MUZ |
H |
|
Esfuerzo flector solicitado (eje Z) |
|
MPZ |
MPZ |
H |
|
Momento plástico (eje Z) |
|
CRT_BDZ |
Máximo (Mu/fiMn) |
H |
|
Criterio de flexión (eje Z) |
|
CHK_YLDY |
CHK_YLDY |
H |
|
Comprobación del estado límite último (eje Y) |
|
CHK_LTBY |
CHK_LTBY |
H |
|
Comprobación de pandeo lateral-torsional (eje Y) |
|
CHK_FLBY |
CHK_FLBY |
H |
|
Comprobación de pandeo local del ala (eje Y) |
|
CHK_WLBY |
CHK_WLBY |
H |
|
Comprobación de pandeo local del alma (eje Y) |
|
CRT_YLDY |
Mu/fiMnYd |
H |
|
Criterio del estado límite último (eje Y) |
|
CRT_LTBY |
Mu/fiMnLTB |
H |
|
Criterio del pandeo lateral-torsional (eje Y) |
|
CRT_FLBY |
Mu/fiMnFLB |
H |
|
Criterio del pandeo local del ala (eje Y) |
|
CRT_WLBY |
Mu/fiMnWLB |
H |
|
Criterio del pandeo local del alma (eje Y) |
|
MUY |
MUY |
H |
|
Esfuerzo flector solicitado (eje Y) |
|
MPY |
MPY |
H |
|
Momento plástico (eje Y) |
|
CRT_BDY |
Máximo (Mu/fiMn) |
H |
|
Criterio de flexión (eje Y) |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |
10-E.6.5.2 Comprobación de piezas sometidas a torsión, flexión, cortante y / o esfuerzo axil
La comprobación que indica la norma se basa en una comprobación de tensiones, normal, tangencial y de pandeo, siguiendo la siguiente formulación:
· Para el estado límite último, bajo tensiones normales:
![]()
![]()
· - Para el estado límite último, bajo tensiones cortantes:
![]()
![]()
· - Para el estado límite de pandeo:
o ![]()
![]()
Donde Fcr se tomará como el calculado para elementos comprimidos con pandeo a flexión para el caso de fun, y como el calculado para elementos comprimidos con pandeo a flexo-torsión en el caso de fuv.
Los resultados de salida son volcados al fichero de resultados de CivilFEM (.RCV) como una alternativa. Los resultados de la comprobacion: criterios y variables, se describen en la tabla siguiente:
Tabla 10-E.6‑7 Capítulo H Chequeo de Piezas sometidas a Torsión, Flexión, Cortante y / o Esfuerzo Axil
|
Resultado |
Conceptos |
Capítulo |
Referencias |
Descripción |
|
FUN |
FUN |
H |
(H2-1) |
Tensión normal solicitada |
|
FUV |
FUV |
H |
(H2-2) |
Tensión cortante solicitada |
|
FCRFBK |
FCRFBK |
H |
(E2-2,3) (A-B5-15,16) |
Fcr para análisis con pandeo a flexión |
|
FCRFBK |
FCRFBK |
H |
(A-E3-2,4) |
Fcr para análisis con pandeo a flexión más torsión |
|
CRT_TOT |
CRT_TOT |
H |
|
Criterio global según la LRFD |
|
CLS_COMP |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para compresión |
|
CLS_BEND |
Clase |
|
|
Compacta, no compacta o esbelta para flexión |













