[en] This paper presents an alternative calculation methodology to the classic Merchant-Rankine result for the prediction of the ultimate load of unbraced steel frames based on the critical load factors of elastic buckling and plastic collapse in first-order theory. The need to find an alternative approach to Merchant-Rankine arises from the evaluation of the prediction of this equation in the structures studied in this paper, where it is observed that Merchant's prediction is unsafe, that is, it predicts an ultimate load greater than the reference ultimate load, resulting from the GMNA analysis, for most of the cases studied. This study analyzes 33 steel frames, with one, three and seven levels and a single span, with class 1 sections, of the HEB and IPE series and made of S235 steel. The method introduces the use of rigid-plastic analysis in second-order theory (RPSOA) as a novelty, and its interrelation with geometric nonlinear analysis (GNA) based on the load factor associated with the intersection of both analyses in a load-displacement factor curve. The methodology followed in the work involves the analysis of the structures with an advanced finite element program such as Abaqus, to obtain the geometric nonlinear analysis (GNA) and geometric and material nonlinear analysis (GMNA) curves, and the use of a commercial program, Consteel, for the analysis of plastic hinges in first-order theory. Then, using an analytical formulation, the rigid-plastic analysis in second-order theory (RPSOA) curve is obtained. From these results, the intersection point of both curves, the GNA curve and the RPSOA curve, is used as a parameter to obtain the formulation of the ultimate load of the structures. A formulation is obtained which, applied to the studied frames, provides an estimate of the safety side of the ultimate load of unbraced metal frames.

[es] En este trabajo se presenta una metodología de cálculo alternativa al clásico resultado de Merchant-Rankine para la predicción de la carga última de pórticos de acero no arriostrados en función de los factores de carga crítica de pandeo elástico y de colapso plástico en teoría de primer orden. La necesidad de buscar un enfoque alternativo al de Merchant-Rankine surge de la evaluación de la predicción de esta ecuación en las estructuras estudiadas en este trabajo, en donde se observa que la predicción de Merchant es insegura, es decir, predice una carga última mayor a la carga última de referencia, resultante del análisis GMNA, para la mayoría de los casos estudiados. En este estudio se analizan 33 pórticos metálicos, de uno, tres y siete niveles y un único vano, con secciones clase 1, de las series HEB e IPE y conformados por acero S235. El método introduce como novedad el uso del análisis rígido-plástico en teoría de segundo orden (RPSOA), y su interrelación con el análisis no lineal geométrico (GNA) a partir del factor de carga asociado a la intersección de ambos análisis en una curva factor de carga-desplazamiento. La metodología seguida en el trabajo implica el análisis de las estructuras con un programa de elementos finitos avanzado como Abaqus, para obtener las curvas de los análisis no lineal geométrico (GNA) y no lineal geométrico y material (GMNA), y el uso de un programa comercial, Consteel, para el análisis de rótulas plásticas en teoría de primer orden. Luego, utilizando una formulación analítica, se obtiene la curva del análisis rígido-plástico en teoría de segundo orden (RPSOA). A partir de estos resultados, se utiliza el punto de corte de ambas curvas, la curva GNA y la curva RPSOA, como parámetro para la obtención de la formulación de la carga última de las estructuras. Se obtiene una formulación que, aplicada a los pórticos estudiados, proporciona una estimación del lado de la seguridad de la carga última de pórticos metálicos no arriostrados.