At what point in the cross-section are the forces entered when performing a series calculation in FAGUS?

One of the main applications of the serial calculation in Fagus is the analysis of evolutionary sections, where the stresses of the section must be evaluated at different stages in which different partial sections are activated.

That is why it is of vital importance to be clear where Fagus applies the stresses we introduce in the analysis, otherwise we could have incorrect results. This is especially important in case we have axiles in the section.

Let us explain the different possible cases with a simple example:

We have a composite section, formed by a HEA 300 steel profile, and an upper compression slab with a width of 1 m and a depth of 0.15 m. The center of gravity of the composite section is located at 0.291 m from the base, and we define an axis point at the midpoint of the top face of the slab at 0.44 m.

Realizamos un modelo de una viga biapoya de 10 m de luz en Statik, empleando esta sección:

Al tener la sección un punto de eje, comprobamos que la introducción de la barra se produce en la cara superior de la losa, y no en el centro de gravedad de la misma:

Como cargas, además del peso propio, introducimos un axil de compresión de 50 kN en el extremo libre de la viga:

Si analizamos los esfuerzos para una envolvente de servicio en el que ambas cargas se factorizan por uno, como cabría esperar, Statik nos proporciona resultados tanto en el Centro de gravedad de la sección, como en el axis point:

Los axiles, evidentemente son los mismos tanto en el c.d.g de la sección como en el axis point, pero los momentos son mayores en el centro de gravedad, al existir un flector adicional por la excentricidad del axis point al c.d.g de la sección. Mcdg=Map + 50*e = 58.13 + 50*(0.44-0.291) =58.13 + 7.45 = 65.58 kNm

Ahora supongamos que queremos realizar un cálculo en serie en Fagus con estos esfuerzos. ¿Qué momento flector deberemos tomar? ¿El del Axis Point o el del Centro de Gravedad de la sección?

Vamos a ver los distintos casos posibles para un análisis de tensiones dadas las fuerzas:

1.- Siempre que tengamos, un axis point, Fagus considerará que los esfuerzos están aplicados en este punto, y realiza la transformación para llevárselos al Centro de Gravedad de la sección completa.

2.- En el caso de que no tengamos un axis point definido, los esfuerzos se consideran aplicados en el Centro de la Gravedad de la sección completa, y no se realiza ninguna transformación.

3.- En el caso de que tengamos una sección parcial , con el perfil metálico únicamente y un axis point definido, podrían darse dos situaciones.

• Si desactivamos la losa de compresión sobre la sección completa, los esfuerzos se llevarán al centro de gravedad de la sección completa.
  
  
  
  
  
  
  
• En cambio, si los introducimos en una variante con únicamente la sección metálica, los esfuerzos se aplican en el axis point y se llevarán al centro de gravedad de la sección metálica, obteniéndose en ambos casos los mismos resultados.
  
  
  
  

4.- Por el contrario, si no tenemos axis point definido, entonces los esfuerzos se considerarán aplicados en el Centro de Gravedad de la sección metálica, obteniendo por tanto resultados distintos.

5.- Quedaría por analizar un caso, con la desactivación de la losa y sin axis point. En este caso los esfuerzos se consideran aplicados en el Centro de Gravedad de la sección completa, y se obtendrían una vez más resultados distintos a los dos anteriores.

A modo de conclusión, presentamos la siguiente tabla con el resumen de los distintos casos analizados: