Análisis experimental, numérico y mecánico-analítico de un sistema de unión para estructuras monocapa

Resumen

Las estructuras monocapa están abriéndose paso en el mercado como solución estructural para cubiertas de edificios singulares. Precisamente, por ser una so-lución estructural reciente, conocer su comportamiento y optimizar su diseño requiere aún de distintos trabajos de investigación. En este sentido, un aspecto de capital importancia es conocer el comportamiento del sistema de unión entre barras, que juega un papel clave en la resistencia y estabilidad de estas estructu-ras. Tradicionalmente las uniones en las mallas espaciales se han considerado articulaciones. De este modo el cálculo quedaba siempre por el lado de la segu-ridad. Recientemente, las nuevas normativas europeas han introducido la posi-bilidad de considerar uniones semirrígidas, con el fin de representar de forma más precisa el comportamiento de la unión y lograr, en consecuencia, evaluar con mayor exactitud los esfuerzos en los elementos estructurales. Sin embargo, los procedimientos descritos en la normativa para caracterizar la rigidez de la unión no contemplan más que unos tipos muy generales de uniones: las uniones para estructuras aporticadas o las uniones soldadas entre perfiles tubulares. Resulta, por tanto, necesario el desarrollo de estudios para la aplicación de la metodología a casos más particulares, como lo son las uniones para estructuras monocapa. En el presente trabajo de investigación se han llevado a cabo una serie de análisis, tanto teóricos como experimentales, que han permitido caracterizar el comportamiento de las uniones utilizadas por la empresa LANIK I. de San Se-bastián (España) en sus estructuras monocapa. La unión, denominada SLO (Single-Layer Ortz) se ha evaluado en términos de resistencia y rigidez (o flexibi-lidad). En primer lugar, se ha desarrollado un estudio paramétrico que ha per-mitido analizar cuáles son los parámetros que más influyen en el comporta-miento de las estructuras monocapa. Como resultado de dicho estudio se ha obtenido que los parámetros más influyentes son la rigidez de la unión y el ángulo que forman entre sí las barras de la malla estructural. A continuación se han realizado una serie de ensayos experimentales, tanto a flexión como a compresión, de los que se ha obtenido la curva de com-portamiento de las uniones bajo esas dos solicitaciones. Al mismo tiempo, las uniones ensayadas se han simulado por elementos finitos mediante ABAQUS permitiendo una comparación entre ambos métodos de caracterización. Finalmente, se ha llevado a cabo un estudio mecánico-analítico, que en el Eurocódigo 3 (Parte 1.8) recibe el nombre de método de los componentes. Esta metodología se aplica para estimar la rigidez de la unión teniendo en cuenta la rigidez de cada uno de sus componentes. La aplicación del método de los com-ponentes a uniones de estructuras aporticadas está extensamente tratada, tanto en el Eurocódigo como en la literatura científica. Sin embargo, dado que la pre-sente tesis se ocupa de un tipo de estructuras muy particulares, ha sido necesario adaptar el procedimiento para la unión SLO que se emplea en ellas. Se espera que la formulación obtenida contribuya a simplificar el proceso de caracteri-zación de estas uniones, constituyendo así un nuevo paso adelante en la difusión de las estructuras monocapa.