Aportaciones al estudio del comportamiento a flexión de estructuras de acero inoxidable
L'acer inoxidable està essent utilitzat de manera creixent en els últims anys als sectors de la indústria i de l'arquitectura gràcies a la seva resistència a la corrosió, facilitat de manteniment i aparença agradable. Però, la seva utilització com a material resistent s'ha limitat dur...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2001 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/93461 |
| Acesso em linha: | https://hdl.handle.net/2117/93461 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93461 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | estructures acer inoxidable comportament 3305. Tecnologia de la Construcció Acer inoxidable Acer de construcció Enginyeria d'estructures Àrees temàtiques de la UPC::Edificació |
| Resumo: | L'acer inoxidable està essent utilitzat de manera creixent en els últims anys als sectors de la indústria i de l'arquitectura gràcies a la seva resistència a la corrosió, facilitat de manteniment i aparença agradable. Però, la seva utilització com a material resistent s'ha limitat durant anys a causa, entre d'altres, de la falta d'especificacions de disseny que fomentin i facilitin l'ús de l'acer inoxidable en aquesta situació. Aquesta limitació ha inspirat a investigadors de tot el món a estudiar el comportament del material acer inoxidable i desenvolupar noves expressions de disseny per tal d'explotar de manera òptima les propietats del material en aplicacions resistents.<br/>L'objectiu principal d'aquest treball és contribuir al progrés del coneixement de l'hacer inoxidable com a material estructural, analitzant el comportament en servei i l'evolució fins al col·lapse d'estructures d'acer inoxidable treballant fonamentalment a flexió. Aquest objectiu principal queda palès en forma de possibles pautes d'actuació i d'expressions de disseny que permetin dimensionar les estructures d'una manera eficient. <br/>El treball es centra en l'estudi del comportament de peces d'acer inoxidable sotmeses a flexió, ja que una de les funcions principals que pot exigir-se a l'acer inoxidable és la de treballar com a material estructural en peces flectades. L'estudi s'ha enfocat, per un costat, cap al càlcul de fletxes i les corresponents verificacions front l'estat límit de deformabilitat i, per altra banda, cap a l'estudi del comportament en estat límit últim de tallant i la determinació d'un mecanisme resistent que consideri les peculiaritats del material acer inoxidable.<br/>S'han realitzat dues campanyes experimentals sobre elements estructurals d'acer inoxidable en les que s'ha caracteritzat el comportament real del material utilitzat a cada assaig i s'han instrumentat les bigues per poder mesurar les fletxes i les deformacions que es produeixen en diferents punts de les estructures assajades durant els processos d'aplicació de càrrega. <br/>La utilització d'un model numèric basat en el mètode dels elements finits ha servit per proporcionar un millor coneixement sobre els fenòmens estudiats i poder optimitzar la instrumentació utilitzada durant els assaigs. El model numèric té en comte l'equació constitutiva real del material, determinada experimentalment, de manera que es poden simular els assaigs i comparar els resultats numèrics i experimentals. Un cop validat el model numèric s'utilitza de manera sistemàtica per generar una base de dades suficientment àmplia sobre la que establir noves expressions de disseny.<br/>La informació proporcionada per la instrumentació en les bigues assajades ha permès observar el comportament no lineal de l'acer inoxidable i assolir una sèrie de conclusions relatives al dimensionament d'aquest tipus d'estructures. Els resultats experimentals han permès observar també que les actuals expressions de dimensionament de les normatives per estructures d'acer inoxidable són molt conservadores. <br/>Un cop finalitzades les campanyes experimentals i la modelització dels assaigs mitjançant la utilització del model numèric s'ha dut a terme un anàlisi detallat dels resultats i un estudi del comportament de les estructures assajades, arribant a les següents conclusions generals.<br/>La no linealitat de la relació tensió-deformació del material complica el càlcul precís de fletxes en elements d'acer inoxidable ja que, en general, serà necessari recórrer a l'ús d'eines d'anàlisi no lineal que dificulten el disseny. El càlcul de fletxes mitjançant la utilització d'un únic valor del mòdul d'elasticitat secant per tot l'element proposat a Eurocodi 3, Part 1-4 (1996) tendeix a sobreestimar les fletxes, portant a dimensionaments conservadors en al estat límit de deformacions.<br/>Es proposa una metodologia de càlcul de fletxes considerant la no linealitat del material, la qual es basa en una expressió analítica que permet obtenir el diagrama moment-curvatura d'una secció transversal d'acer inoxidable. També s'ha obtingut una expressió del mòdul d'elasticitat equivalent, representatiu del comportament global de la biga, de manera que a partir d'aquest valor i utilitzant les expressions habituals de càlcul lineal, es pot determinar la fletxa màxima en bigues d'acer inoxidable amb suficient precisió.<br/>Per el dimensionament a tallant de bigues d'acer inoxidable és necessari tenir en comte els aspectes diferencials que introdueix la no linealitat del diagrama tensió-deformació de l'hacer inoxidable respecte l'acer al carboni. En acer inoxidable, l'abonyegament apareix sempre dins del règim no lineal del material i el comportament postcrític està igualment afectat per aquesta no linealitat, provocant una pèrdua de capacitat resistent.<br/>Els estudis realitzats en aquest camp han conduït a l'elaboració de noves expressions de disseny per a la determinació de càrregues crítiques inicials en xapes d'acer inoxidable.<br/>Tanmateix es proposa un mètode de dimensionament de bigues armades d'acer inoxidable sotmeses a tallant basat en el mètode del camp diagonal de traccions per acer al carboni.<br/>Finalment es plantegen, resultants de la pròpia evolució del coneixement sobre el tema d'estudi durant el període d'experimentació i anàlisi, futures línies de treball en el camp del comportament a flexió de les estructures d'acer inoxidable. |
|---|