Conexiones Atornilladas

Páginas: 89 (22088 palabras) Publicado: 25 de noviembre de 2012
1. INTRODUCCIÓN
En el estudio de las estructuras metálicas un elemento a tener muy en cuenta
son sus uniones. El conjunto de toda una estructura podría fallar por un deficiente
dimensionamiento de sus uniones, que serían el punto crítico de toda la estructura.
Las conexiones entre las columnas y las vigas necesitan transmitir las fuerzas
resultantes del final de las vigas a las columnas y alas estructuras cercanas.
Consecuentemente, para cualquier estructura, es un punto crítico el hecho de que
cualquier conexión tenga la suficiente resistencia. Recientes estudios de Yin et al. [1]
han mostrado que el nivel de fuerza axial desarrollada depende en gran medida de
la rigidez de las conexiones y de las estructuras que las rodean.
Actualmente existe una gran variedad de uniones paraestructuras metálicas.
La existencia de tanta variedad de elementos de unión hace muy difícil y complejo
su estudio. Muchos autores han llevado a cabo gran cantidad de ensayos en
uniones metálicas pero los ensayos en laboratorio son muy costosos y conlleva
mucho tiempo su realización, además es muy difícil crear unas condiciones
adecuadas para realizar el ensayo con garantías de precisión yfidelidad de la
realidad estudiada.
El creciente uso de las conexiones metálicas hace necesario un estudio más
exhaustivo de éstas. Las dificultades que presenta el estudio de laboratorio así como
su coste y duración hacen que el estudio mediante métodos numéricos sea una
buena alternativa que ya mucho autores han utilizado [2]-[6]. Utilizando datos
experimentales existentes se puedecalibrar y validar un modelo numérico, que una
vez creado servirá para el estudio de la unión optimizando tiempo y coste del
estudio. La razonable precisión de un modelo numérico y la gran cantidad de
estudios que permite realizar con un coste mínimo en comparación con los ensayos
en laboratorio hace que este método sea de gran utilidad.
Debido a que las uniones atornilladas son ampliamenteutilizadas y su
popularidad está creciendo gracias a su bajo coste y fácil fabricación, en el presente
trabajo se estudia una unión atornillada de doble chapa simétrica. El primer objetivo
ha sido la creación de un modelo numérico de elementos finitos utilizando software
avanzado. Este modelo numérico se ha validado y comprobado su precisión con la
comparación con resultados experimentales de ensayosen laboratorio.
Paral·lelamente se han analizado las normativas existentes con el objetivo de
compararlas entre ellas y con los resultados del modelo numérico. La dificultad del
estudio de las uniones de las estructuras metálicas hace que las tres normativas
presenten diferentes valores para algunos de los coeficientes de las fórmulas
propuestas según la disposición geométrica de loselementos de la unión. Estas
diferencias se deben a la simplificación por el lado de la seguridad de alguna de las
normativas. Esto que hace evidente la falta de un mayor estudio y profundización en
este tema para poder optimizar y unificar los cálculos de resistencias de las
normativas.
La utilización del modelo numérico de elementos finitos permite analizar
diversos parámetros y estudiar elcomportamiento global de la unión llevándola a

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rotura. Además, permite el estudio comparativo de los resultados del modelo
numérico con los obtenidos de aplicar las diferentes normativas.
En el presente trabajo se estudia el comportamiento de una unión atornillada
de doble chapa simétrica sometida a una carga gradual mediante un modelo
numérico. Se aplica la carga desde un primer momentoque es igual a cero y va
creciendo gradualmente hasta llevar la unión a rotura.
Una vez la unión ha roto se estudia que tipo de rotura se ha producido así
como los diferentes parámetros de interés como la carga de rotura o la deformación
obtenida. Se ha realizado para diversas características de los materiales y
geometrías de la misma unión para estudiar el comportamiento a cortante del...
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