Equivalencia entre perfiles de acero en una escalera

¿Cómo saber si es válido un perfil? En este post aclaramos cuáles son los parámetros que han de compararse para que la capacidad estructural sea equivalente en una zanca de escalera en 3 pasos.

Partimos de la premisa de que deseamos calcular o peritar el perfil de una zanca de escalera. Tenemos la posibilidad de hacerlo en 10 minutos con e-struc, pero el perfil que deseamos utilizar o comprobar no está en la lista.

Necesitamos saber la equivalencia entre perfiles de acero para calcular uno de un tipo cualquiera y a través de las propiedades mecánicas implicadas, seleccionar el calibre del equivalente.

Conocemos todos los datos de geometría, construcción y uso de la misma, con lo que podemos calcular la zanca. Vamos a ello y obtenemos un perfil determinado. Nos da igual, puesto que el tipo de perfil que queremos, por ejemplo un UPN, no está en la lista.

Paso 1:

Calculamos la pieza con e-struc. Introducimos localización y geometría:

Elegimos Desconocido en todos los datos de las pestañas Secciones y Materiales:

Y rellenamos las caracetrísticas constructivas y de uso:

La aplicación calcula un perfil concreto: En este ejemplo un IPE 100. La escalera estará sustentada por dos perfiles IPN 100, como figura en los dibujos, en el plano y en la memoria de cálculo que podemos descargar.

Ahora ya tenemos el resultado. Necesitamos un IPN que tenga las mismas propiedades mecánicas que el IPE 100, pero ¿qué propiedades?

Paso 2:

Una zanca es un viga biapoyada y quebrada, con lo que el cálculo es un cálculo a flexión, en el que se ha de comprobar la resistencia y la deformación de la pieza. En el caso de escaleras no es necesario calcular la deformación, porque no hay limitaciones normativas como en las vigas convencionales en plantas de piso o cubiertas. Sin embargo ha de tenerse en consideración la vibración de la zanca.

Si analizamos las gráficas de solicitaciones, veremos que el punto más desfavorable es el centro del vano. En este punto el momento es el máximo. Sin embargo cortante y normal son nulos, como podemos ver en las gráficas que nos da e-struc para la escalera:

Conclusión: Para obtener una equivalencia entre perfiles de acero para una zanca es necesario dimensionar la pieza teniendo en cuenta el momento, no el cortante ni el normal, que por ser hacia los extremos de un cierto valor, nunca condicionan el dimensionado de la misma.

¿Qué parámetros influyen?

Momento: Módulo resistente
Vibración: Inercia de la sección

Paso 3:

Bien, pero ¿cuáles son en las tablas de perfiles?

Actualmente, desde la entrada en vigor del CTE:

Módulo resitente: Wel,y
Inercia: Iy

Antes del código técnico (CTE)

Módulo resistente: Wx
Inercia: Ix

En nuestro caso, el IPE 100 del resultado se correspone con un UPN 100, tal como puede verse en las tablas.

Esta equivalencia entre perfiles de acero es siempre que estemos colocando los perfiles de la manera más eficiente, es decir con el alma vertical y la mayor inercia en la vertical, no tumbados, en cuyo caso inercia y módulo resistente se tomarían con otro eje.

Resolvemos así la pregunta de un usuario de e-struc que necesitaba calcular o peritar el perfil de una zanca de escalera, y no estaba el perfil en la lista disponible para zancas de escalera.