Las cargas concentradas rara vez se introducen en un elemento de acero de forma perfectamente uniforme. Las reacciones de apoyo, las cargas de equipos, las conexiones a momento, las reacciones de grúas y otras fuerzas localizadas pueden generar tensiones elevadas en una región relativamente pequeña de una viga o columna. En muchos casos, el elemento completo tiene suficiente capacidad a flexión y cortante, mientras que el alma, el ala o la zona de conexión siguen siendo vulnerables a la fluencia localizada, el aplastamiento, el pandeo o la deformación.
Aquí es donde el diseño de rigidizadores de vigas adquiere importancia. En lugar de aumentar el tamaño de toda una viga para resolver un problema local, las placas rigidizadoras colocadas estratégicamente pueden reforzar la zona de transferencia de cargas y mejorar la estabilidad. Dependiendo de la aplicación, los rigidizadores pueden reforzar las almas de las vigas en los apoyos, estabilizar paneles de alma profundos, transferir cargas concentradas, reforzar zonas de conexión de columnas o soportar uniones a momento con placa de extremo.
Por lo tanto, un diseño práctico debe considerar mucho más que el espesor de la placa. La trayectoria de carga, la geometría del rigidizador, el comportamiento del alma y las alas, las soldaduras, el acceso para fabricación, la resistencia al pandeo y la secuencia de instalación influyen en la eficiencia del detalle final.
¿Qué Es un Rigidizador de Viga?
Un rigidizador de viga es una placa de acero o un elemento estructural unido al alma, al ala o a ambos para reforzar una parte localizada de un elemento de acero. Los rigidizadores suelen colocarse donde las fuerzas concentradas entran en el elemento o donde un alma esbelta requiere estabilidad adicional.
En lugar de aumentar uniformemente la capacidad a lo largo de toda la longitud del elemento, los rigidizadores de vigas refuerzan zonas seleccionadas donde el alma o el ala existentes por sí solas pueden no proporcionar suficiente resistencia.
Las aplicaciones típicas incluyen zonas de apoyo, cargas puntuales elevadas, vigas armadas de gran canto, conexiones a momento entre vigas y columnas, elementos que soportan grúas y uniones con placa de extremo.
Por Qué las Almas Delgadas de las Vigas Necesitan Refuerzo Local
Las vigas de acero modernas pueden alcanzar una alta eficiencia estructural concentrando gran parte de su resistencia a flexión en las alas mientras utilizan un alma comparativamente delgada para transferir el cortante. Sin embargo, en ubicaciones con cargas concentradas, esa alma delgada puede quedar expuesta a estados límite localizados como la fluencia del alma y el aplastamiento del alma. Las disposiciones de diseño de AISC abordan específicamente los efectos de fuerzas concentradas en las almas, y las investigaciones sobre vigas armadas rigidizadas también identifican la fluencia y el aplastamiento como consideraciones importantes de diseño. ([工程期刊][2])
Un rigidizador puede proporcionar una trayectoria de carga más directa, restringir la deformación local, dividir un alma esbelta en paneles más pequeños o ayudar a transferir fuerzas entre el ala y el alma.
Principales Tipos de Rigidizadores Utilizados en Estructuras de Acero
Los distintos problemas estructurales requieren diferentes disposiciones de rigidizadores. Seleccionar una placa simplemente porque un rigidizador “parece necesario” puede aumentar el coste de fabricación sin abordar el modo de fallo que realmente controla el diseño.
Rigidizadores Transversales
Los rigidizadores transversales se colocan aproximadamente perpendiculares al eje longitudinal de la viga. Pueden instalarse en uno o ambos lados del alma y se utilizan habitualmente alrededor de apoyos, cargas concentradas o paneles de alma esbeltos.
Pueden proporcionar refuerzo local y mejorar la estabilidad del alma al reducir las dimensiones no arriostradas de los paneles.
Rigidizadores de Apoyo
Los rigidizadores de apoyo están diseñados para transferir compresiones concentradas importantes o reacciones de apoyo a través de la sección de la viga. Normalmente se sitúan cerca de los extremos de las vigas, columnas, apoyos o puntos de soporte de equipos pesados.
A diferencia de un rigidizador intermedio destinado a la estabilidad, un rigidizador de apoyo puede participar directamente en la transmisión de una fuerza concentrada y, por lo tanto, debe disponer de resistencia, estabilidad, condiciones de apoyo y capacidad de conexión adecuadas.
Rigidizadores Intermedios
Los rigidizadores transversales intermedios se utilizan habitualmente en vigas armadas profundas donde un alma esbelta puede pandear bajo elevados esfuerzos cortantes. Al dividir el alma en paneles más pequeños, los rigidizadores ayudan a controlar la inestabilidad y pueden contribuir al comportamiento necesario para la acción de campo de tracción cuando esta está permitida por el método de diseño aplicable.
Rigidizadores Longitudinales
Los rigidizadores longitudinales se disponen paralelos al eje de la viga y generalmente se asocian con almas profundas o esbeltas. Su objetivo es mejorar la estabilidad de la placa subdividiendo el alma y reduciendo el ancho efectivo no arriostrado de las regiones críticas sometidas a compresión.
Las investigaciones también han estudiado los rigidizadores longitudinales de alma como método para controlar el pandeo de almas de vigas esbeltas cerca de conexiones de pórticos resistentes a momento. ([AISC][3])
Rigidizadores de Conexión
Los rigidizadores de conexión refuerzan áreas localizadas alrededor de uniones viga-columna, placas de extremo, zonas de transferencia de fuerzas de las alas y otras conexiones sometidas a cargas elevadas.
Estas placas pueden colocarse alineadas con las alas de la viga para que las fuerzas de tracción y compresión puedan transferirse de manera más eficaz hacia la columna de soporte o el elemento adyacente.
Dónde se Requiere Habitualmente el Diseño de Rigidizadores de Vigas
| Ubicación | Problema Estructural | Rigidizador Típico |
|---|---|---|
| Apoyo de la viga | Reacción concentrada elevada | Rigidizador de apoyo |
| Carga puntual elevada | Fluencia o aplastamiento del alma | Rigidizador transversal |
| Alma profunda de la viga | Pandeo por cortante | Rigidizador transversal intermedio |
| Viga armada con alma esbelta | Inestabilidad del alma | Rigidizador longitudinal |
| Unión viga-columna | Transferencia concentrada de fuerzas del ala | Rigidizador de continuidad o de conexión |
| Unión a momento con placa de extremo | Deformación local del ala y del alma | Rigidizador de conexión o de continuidad |
El punto importante es que los rigidizadores deben responder a una demanda estructural claramente identificada. Añadir placas en todas partes puede aumentar el corte, el ajuste, la soldadura, la inspección, los trabajos de revestimiento y las horas de fabricación sin mejorar necesariamente el elemento de forma proporcional.
Cargas que Controlan el Diseño de Rigidizadores de Vigas
Reacciones de Apoyo
En un apoyo, una reacción considerable puede transferirse desde el ala hacia una longitud relativamente corta del alma. La longitud de apoyo, el espesor del alma, la geometría del ala, la configuración del apoyo y la magnitud de la reacción influyen en si el elemento sin rigidizar resulta adecuado.
Cuando la resistencia local del alma es insuficiente, los rigidizadores de apoyo pueden proporcionar una trayectoria adicional para transferir la reacción.
Cargas Puntuales Concentradas
Los apoyos de maquinaria, los elementos secundarios, las cargas relacionadas con grúas, los equipos suspendidos y otras cargas puntuales pueden introducir fuerzas localizadas elevadas en una viga.
Su posición exacta es importante. Una carga aplicada cerca de un rigidizador o nodo estructural puede comportarse de forma diferente a la misma carga introducida en el centro de un panel de alma sin arriostrar.
Fuerzas Cortantes Elevadas
Las vigas profundas y las vigas armadas pueden desarrollar elevados esfuerzos cortantes en el alma cerca de los apoyos. Cuando el alma es esbelta, el pandeo por cortante puede convertirse en una consideración determinante.
Los rigidizadores transversales pueden dividir el alma en paneles más pequeños y proporcionar límites al panel del alma, pero su separación y rigidez deben basarse en el análisis estructural y no en un detalle repetitivo arbitrario.
Fuerzas en Conexiones a Momento
En una conexión a momento, las fuerzas de las alas de la viga deben transferirse a la columna de soporte o al elemento adyacente. Las fuerzas de tracción y compresión asociadas con el momento de la viga pueden generar demandas localizadas importantes sobre las alas y el alma de la columna.
Las guías de diseño para conexiones a momento con placa de extremo abordan específicamente las configuraciones de conexión rigidizadas y el comportamiento local asociado de la unión. ([AISC][4])
Modos de Fallo Comunes que los Rigidizadores Están Diseñados para Prevenir
Fluencia Local del Alma
Una carga altamente concentrada puede provocar fluencia localizada en el alma adyacente al ala cargada. La resistencia disponible depende de la geometría del elemento, la resistencia del material y la forma en que se introduce la carga.
Aplastamiento del Alma
El aplastamiento del alma es una inestabilidad localizada asociada con la compresión concentrada. Las investigaciones sobre almas rigidizadas demuestran que la profundidad del rigidizador, el ancho de carga, la excentricidad de la carga y la conexión del rigidizador pueden afectar el comportamiento bajo cargas localizadas. ([工程期刊][5])
Pandeo del Alma
Un panel de alma esbelto puede pandear antes de que el acero alcance toda su resistencia del material. Pueden utilizarse rigidizadores transversales o longitudinales para mejorar la estabilidad, dependiendo de la geometría y de la condición de carga determinante.
Flexión Local del Ala
Las fuerzas de conexión pueden causar deformación localizada del ala, especialmente cuando las fuerzas de los pernos o las fuerzas de las alas de la viga se introducen en una zona limitada.
Esto es especialmente relevante en conexiones a momento, donde la rigidez del ala de soporte y de los componentes circundantes de la conexión influye en el comportamiento de la unión.
Fluencia y Pandeo del Alma de la Columna
Cuando una viga transfiere grandes fuerzas de sus alas hacia una columna, el alma de la columna puede convertirse en el componente más débil incluso cuando la columna dispone de suficiente resistencia axial y a flexión global.
Pueden incorporarse placas de continuidad, rigidizadores locales o placas de refuerzo del alma cuando la zona de la columna sin rigidizar no pueda resistir adecuadamente las fuerzas de la conexión.
Pandeo del Rigidizador
Un rigidizador es en sí mismo una placa estructural. Disponer de suficiente área bruta no garantiza automáticamente una capacidad adecuada.
Los rigidizadores sometidos a compresión también deben presentar proporciones y estabilidad apropiadas para evitar que el refuerzo pandee antes de transferir la fuerza requerida.
Proceso Básico de Diseño de Rigidizadores de Vigas
Un proceso fiable de diseño de rigidizadores de vigas comienza con la trayectoria real de carga en lugar de partir de un espesor de placa predeterminado.
Paso 1 — Identificar la Zona de Transferencia de Carga
Determine dónde entra o sale del elemento la fuerza crítica. Las ubicaciones típicas incluyen:
- Apoyos de vigas
- Cargas puntuales elevadas
- Conexiones viga-columna
- Placas de extremo
- Puntos de apoyo de grúas o equipos
- Transiciones en vigas armadas
Paso 2 — Comprobar el Elemento sin Rigidizar
Antes de añadir refuerzo, evalúe el alma y las alas existentes frente a los estados límite locales aplicables.
Si la sección sin rigidizar ya proporciona capacidad y rigidez suficientes, añadir rigidizadores puede únicamente aumentar la complejidad de fabricación.
Paso 3 — Determinar el Refuerzo Necesario
Si el refuerzo es necesario, determine qué modo de fallo controla el diseño y qué función debe cumplir el rigidizador.
Una placa utilizada para estabilizar un panel de alma no requiere necesariamente la misma geometría que un rigidizador de apoyo que transfiere directamente una gran reacción de compresión.
Paso 4 — Seleccionar el Espesor y el Ancho del Rigidizador
Las dimensiones de la placa deben considerar:
- Transferencia de fuerza requerida
- Esbeltez de la placa
- Resistencia al pandeo
- Área de apoyo disponible
- Capacidad de la soldadura
- Holgura respecto a los radios de las alas
- Espesores de placa disponibles
- Acceso para fabricación
Hacer coincidir simplemente el espesor del rigidizador con el espesor del alma de la viga no constituye una regla universal de diseño.
Paso 5 — Comprobar la Estabilidad
Cuando el rigidizador trabaja a compresión, evalúe su susceptibilidad al pandeo. El comportamiento estructural efectivo puede involucrar la placa rigidizadora junto con una parte adyacente del alma, dependiendo de las disposiciones de diseño y del detalle aplicables.
Paso 6 — Diseñar las Conexiones
El rigidizador solo puede funcionar eficazmente si las fuerzas requeridas pueden entrar y salir de él.
Por lo tanto, las conexiones entre el rigidizador y el alma, así como entre el rigidizador y el ala, deben diseñarse de acuerdo con la trayectoria real de carga en lugar de utilizar un tamaño de soldadura estándar sin cálculo.
Diseño de Rigidizadores de Apoyo en los Apoyos de Vigas
Los rigidizadores de apoyo son especialmente importantes cuando grandes reacciones de apoyo se concentran en el alma de una viga.
Cómo Transfieren las Reacciones los Rigidizadores de Apoyo
La reacción del apoyo puede pasar a través del ala cargada hacia el rigidizador y el alma adyacente antes de alcanzar el resto de la sección de la viga.
Por esta razón, el rigidizador debe colocarse de manera que la trayectoria de carga sea directa y se minimice cualquier excentricidad innecesaria.
Rigidizadores Individuales vs Dobles
Un rigidizador colocado en un solo lado puede ser práctico para determinadas condiciones de carga, pero los rigidizadores dobles pueden proporcionar una trayectoria de carga más simétrica y mejorar la estabilidad cuando existen reacciones importantes.
La elección depende de la capacidad requerida, el acceso, la geometría de la conexión y la viabilidad de fabricación.
Detalles Ajustados y Soldados
Algunos detalles de apoyo dependen de un ajuste estrecho entre el rigidizador y el ala, mientras que otros requieren transferencia de fuerza mediante soldadura. El mecanismo estructural previsto debe quedar claramente definido en los planos de fabricación.
Las investigaciones sobre almas rigidizadas sometidas a cargas localizadas también demuestran que tanto la interacción de apoyo como la unión soldada pueden influir en el comportamiento del rigidizador. ([工程期刊][5])
Rigidizadores Intermedios para el Pandeo por Cortante
Las vigas armadas profundas pueden lograr un uso eficiente del material mediante almas relativamente delgadas, pero la esbeltez del alma aumenta la susceptibilidad al pandeo por cortante.
Los rigidizadores transversales intermedios dividen el alma en paneles. Su separación influye en la relación de aspecto de los paneles y, por lo tanto, en el comportamiento de estabilidad del alma.
Cuando un diseño depende del comportamiento posterior al pandeo o de la acción de campo de tracción, el rigidizador también debe proporcionar un anclaje adecuado y una acción de borde suficiente para el panel del alma. Esto convierte la rigidez del rigidizador y el detalle de las conexiones en partes importantes del diseño global de la viga armada, en lugar de decisiones secundarias de fabricación.
Rigidizadores Longitudinales para Vigas Profundas y Esbeltas
Pueden incorporarse rigidizadores longitudinales cuando aumentar el espesor del alma a lo largo de todo el elemento resulte ineficiente.
Generalmente se colocan en regiones donde el pandeo de la placa es crítico y pueden trabajar conjuntamente con rigidizadores transversales para dividir el alma en elementos de placa más pequeños y estables.
Su ubicación debe seguir la distribución de tensiones y el análisis estructural. Colocar una placa longitudinal a una altura arbitraria simplemente porque facilita el dibujo puede aportar poco beneficio si no aborda la región de compresión que controla el diseño.
Rigidizadores de Columna en Conexiones Viga-Columna
Una conexión viga-columna debe transferir fuerzas a través de algo más que los pernos y soldaduras visibles en el extremo de la viga. El ala y el alma de la columna de soporte también forman parte de la trayectoria de carga.
Placas de Continuidad
Las placas de continuidad suelen colocarse aproximadamente alineadas con las alas de la viga. Pueden ayudar a transferir fuerzas concentradas de tracción y compresión a través de la sección de la columna y limitar la deformación localizada.
Su necesidad debe determinarse a partir de las demandas de la conexión y de la capacidad de la columna sin rigidizar, en lugar de incorporarlas automáticamente.
Placas de Refuerzo del Alma de la Columna vs Rigidizadores
Un rigidizador de continuidad y una placa de refuerzo del alma resuelven problemas diferentes.
Una placa de continuidad soporta principalmente la transferencia de fuerzas concentradas cerca del nivel de las alas de la viga, mientras que una placa de refuerzo fortalece una región más amplia del alma de la columna donde se requiere capacidad adicional en la zona del panel o en el alma local.
En algunas conexiones puede ser suficiente uno de los sistemas; en otras, pueden ser necesarias ambas formas de refuerzo.
Rigidizadores de Vigas Diseño para Uniones con Placa de Extremo
Las conexiones con placa de extremo reúnen varias acciones localizadas dentro de una zona de conexión relativamente compacta. La tracción de los pernos, la flexión de la placa de extremo, las fuerzas de las alas de la viga, la flexión del ala de la columna y la respuesta del alma de la columna deben considerarse como un sistema coordinado. Actualmente, AISC proporciona orientación específica para el diseño de conexiones a momento con placa de extremo, incluidas las configuraciones rigidizadas. ([AISC][4])
Rigidizadores Detrás de la Placa de Extremo
Los rigidizadores situados cerca del extremo de la viga pueden reforzar la zona local del alma y del ala y ayudar a distribuir las fuerzas hacia la sección de la viga.
Su geometría debe coordinarse con la placa de extremo, las alas de la viga, las soldaduras y las filas de pernos.
Rigidizadores de Continuidad de Columna
En la columna de soporte, las placas de continuidad pueden alinearse con las alas de la viga cuando las fuerzas concentradas de tracción o compresión generarían de otro modo una demanda localizada excesiva.
Estas placas no deben interferir con los pernos, los orificios de acceso, los respaldos, la ejecución de las soldaduras ni la inspección.
Conexiones con Placa de Extremo Extendida
Las placas de extremo extendidas sitúan algunos pernos fuera de la región de las alas de la viga y pueden desarrollar una capacidad considerable de transferencia de momento. Dependiendo de la configuración y de la demanda de la conexión, pueden utilizarse disposiciones de placas de extremo rigidizadas para controlar la deformación local y conseguir el comportamiento requerido de la conexión. ([AISC][6])
Espesor y Dimensiones de las Placas Rigidizadoras
Las dimensiones de las placas deben responder a la demanda estructural y a los requisitos de fabricación, en lugar de seguir una proporción fija copiada de otro proyecto.
Selección del Espesor
El espesor seleccionado debe proporcionar suficiente resistencia y estabilidad, al tiempo que siga siendo práctico para cortar, ajustar y soldar.
Utilizar un rigidizador excesivamente grueso puede aumentar innecesariamente el tamaño de las soldaduras, la aportación de calor, el coste del material y la dificultad de ajuste.
Ancho del Rigidizador
El ancho debe proporcionar el área estructural requerida y, al mismo tiempo, permitir una holgura adecuada alrededor de los filetes de las alas, los radios de raíz de los perfiles laminados, los pernos y el acceso para soldadura.
Cortes de Esquina y Detalles de Recorte
Las vigas laminadas presentan transiciones curvas entre el ala y el alma. Un rigidizador rectangular colocado directamente contra este radio puede no asentarse correctamente.
Por lo tanto, los recortes de esquina o detalles de alivio suelen coordinarse con la geometría real de la sección para que la placa pueda ajustarse y soldarse sin interferencias.
Rigidizadores de Altura Completa vs de Altura Parcial
No todas las placas de refuerzo necesitan extenderse entre ambas alas.
Los rigidizadores de altura parcial pueden ser apropiados para determinados problemas locales, pero su capacidad y mecanismo de fallo requieren una evaluación cuidadosa. Las investigaciones han demostrado que las almas con rigidizadores de altura parcial todavía pueden experimentar aplastamiento bajo cargas concentradas, lo que refuerza la necesidad de diseñar el detalle real en lugar de asumir que cualquier rigidizador elimina automáticamente el estado límite. ([工程期刊][5])
Requisitos de Soldadura para Rigidizadores de Vigas
Las soldaduras deben transferir las fuerzas requeridas por el modelo estructural sin añadir trabajos de fabricación innecesarios.
Soldaduras entre Rigidizador y Alma
Estas soldaduras pueden transferir cortante o fuerza axial entre la placa y el alma. La longitud y el tamaño requeridos de la soldadura deben reflejar la fuerza que debe desarrollarse.
Soldaduras entre Rigidizador y Ala
Cuando el rigidizador deba recibir carga directamente desde un ala, la conexión o la condición de apoyo especificada debe proporcionar un mecanismo fiable de transferencia de fuerzas.
Cómo Evitar una Soldadura Excesiva
Una mayor cantidad de soldadura no produce automáticamente un mejor detalle. Un exceso de metal de soldadura puede aumentar el tiempo de fabricación, la distorsión, las tensiones residuales, los requisitos de inspección y las reparaciones del revestimiento.
Las guías prácticas de fabricación soldada han destacado durante mucho tiempo la importancia de simplificar las disposiciones de los rigidizadores y reducir las soldaduras innecesarias cuando los requisitos estructurales lo permiten. ([AISC][7])
Consideraciones de Fabricación e Instalación
Un rigidizador estructuralmente adecuado puede seguir resultando costoso si es difícil de fabricar.
Los diseñadores y fabricantes deben coordinar:
- Tolerancias de corte de las placas
- Ajuste contra las alas
- Secuencia de soldadura
- Control de distorsiones
- Acceso a pernos y soldaduras
- Acceso para inspección
- Soldadura en taller frente a soldadura en obra
- Requisitos de revestimiento y galvanizado
- Rectitud del elemento después de la soldadura
- Identificación de placas rigidizadoras repetitivas
Para estructuras de acero fabricadas, XTD Steel Structure considera estas limitaciones de producción junto con el detalle estructural, ya que una disposición de placas teóricamente eficiente puede perder su ventaja económica si requiere un ajuste y una soldadura excesivos.
Ejemplos de Diseño de Rigidizadores de Vigas por Aplicación
| Aplicación | Fuerza o Problema Principal | Solución Típica |
|---|---|---|
| Viga para equipos pesados | Carga concentrada | Rigidizador de apoyo o transversal |
| Zona de apoyo de grúa | Reacción localizada elevada | Rigidizador de apoyo de altura completa |
| Viga armada profunda | Pandeo por cortante | Rigidizadores transversales intermedios |
| Viga armada de gran luz | Inestabilidad de alma esbelta | Rigidizadores transversales y/o longitudinales |
| Unión viga-columna a momento | Transferencia de fuerzas de las alas | Rigidizadores de continuidad |
| Unión con placa de extremo extendida | Elevada demanda local en la columna o conexión | Rigidizadores de conexión o placas de continuidad |
Errores Comunes en el Diseño de Rigidizadores de Vigas
| Error | Problema | Mejor Enfoque |
|---|---|---|
| Añadir rigidizadores en todas partes | Acero, soldadura, inspección y costes adicionales | Comprobar primero el elemento sin rigidizar |
| Seleccionar arbitrariamente el espesor | Posible pandeo o material innecesario | Dimensionar la placa según la demanda real |
| Ignorar la estabilidad del rigidizador | La placa puede pandear a pesar de tener suficiente área | Comprobar la esbeltez y el comportamiento a compresión |
| Ajuste deficiente contra el ala | Transferencia ineficaz de fuerzas de apoyo | Definir claramente los requisitos de ajuste y soldadura |
| Ignorar el radio de raíz del ala | La placa no puede ajustarse correctamente | Proporcionar cortes de esquina o detalles de recorte adecuados |
| El rigidizador interfiere con los pernos | La conexión se vuelve difícil de montar | Coordinar desde el principio la geometría de las placas y los pernos |
| Soldaduras sobredimensionadas | Más calor, distorsión y trabajo de fabricación | Diseñar las soldaduras para la transferencia de fuerza requerida |
| Añadir rigidizadores después de la fabricación | Retrabajo, daños en el revestimiento e impacto en el programa | Resolver el refuerzo durante el detallado de la conexión |
Rigidizadores de Vigas vs Aumento del Tamaño de la Viga
Los rigidizadores no siempre son la solución más económica.
Si solo una o dos zonas localizadas requieren refuerzo, añadir placas puede permitir que una viga que de otro modo resulta eficiente permanezca sin cambios. Esto puede reducir el peso total del acero y evitar la selección de una sección mucho mayor únicamente para resolver un problema local del alma.
Sin embargo, si el elemento requiere numerosos rigidizadores, soldaduras pesadas, placas de refuerzo del alma complejas, detalles difíciles en los extremos y una inspección extensa, aumentar el tamaño de la viga o el espesor del alma puede producir un elemento fabricado más simple y menos costoso.
Por lo tanto, la comparación debe incluir:
- Peso del acero
- Corte de placas
- Tiempo de ajuste
- Horas de soldadura
- Inspección
- Tratamiento superficial
- Disponibilidad de materiales
- Transporte
- Complejidad del montaje
La opción estructural más ligera y la opción fabricada de menor coste no siempre son la misma.
Cómo Elegir la Disposición Correcta de Rigidizadores
Un proceso práctico de selección puede seguir estos pasos:
- Identificar la carga concentrada o relacionada con la estabilidad que controla el diseño.
- Determinar exactamente dónde entra la fuerza en el elemento.
- Comprobar el alma y las alas sin refuerzo.
- Identificar el modo de fallo local que controla el diseño.
- Seleccionar un rigidizador de apoyo, transversal, longitudinal o de conexión, según corresponda.
- Determinar las dimensiones requeridas de la placa.
- Comprobar la esbeltez y el pandeo del rigidizador.
- Diseñar las soldaduras, las superficies de apoyo y las trayectorias de transferencia de fuerzas.
- Coordinar los radios de las alas, los pernos, las placas de extremo y las holguras de fabricación.
- Confirmar que el detalle terminado pueda soldarse, inspeccionarse, revestirse, transportarse y montarse de manera eficiente.
Diseño de Rigidizadores de Vigas: Consideraciones Finales de Ingeniería
Un diseño de rigidizadores de vigas eficaz comienza por comprender por qué la zona local necesita refuerzo. Un rigidizador destinado a evitar el aplastamiento del alma cumple una función estructural diferente de una placa intermedia utilizada para estabilizar el alma esbelta de una viga armada o de una placa de continuidad que transfiere las fuerzas de una conexión a momento a través de una columna.
El detalle correcto debe abordar el modo de fallo que controla el diseño sin introducir una complejidad de fabricación innecesaria. Por lo tanto, el espesor y el ancho de la placa, la estabilidad, las soldaduras, las condiciones de apoyo, las holguras de la conexión y la capacidad de los elementos circundantes deben considerarse conjuntamente.
Para vigas de acero, columnas y uniones con placa de extremo, la solución más eficiente no es necesariamente el detalle con la mayor cantidad de refuerzo. Es la disposición que proporciona la transferencia de fuerzas y la estabilidad requeridas, al tiempo que sigue siendo práctica para fabricar, inspeccionar, transportar e instalar.
Al coordinar la ingeniería estructural con los requisitos de fabricación desde las primeras etapas del proyecto, XTD Steel Structure puede desarrollar detalles de rigidizadores que refuercen las zonas críticas de transferencia de cargas sin aumentar innecesariamente el peso y la complejidad de todo el elemento de acero.
