Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Optimización estructural mediante análisis con simulación numérica del estado tensional de uniones tradicionales por ensamble embarbillado en estructuras de madera
Year:2009
Research Areas
  • Construction materials,
  • Construction of engineering
Information
Abstract
En esta tesis se presenta un análisis de uniones por ensamble embarbillado entre piezas de madera estructural basado en el empleo de la simulación numérica. Se pretende en el análisis realizado aquí por el Método de los Elementos Finitos (M.E.F.), observar las condiciones de trabajo del ensamble en cuanto a tensiones en las piezas y transmisión de esfuerzos a través de las caras en contacto, así como cuantificar y caracterizar las fuerzas actuantes en cada cara del ensamble. En este trabajo se han realizado modelos en elementos finitos de elaboración propia que permiten el análisis detallado del estado tensional y de deformación en uniones por ensamble tradicional. El modelo genérico desarrollado está automatizado de tal modo que permite realizar variaciones en el mismo en cuanto a cantos, geometrías, ángulos entre las piezas, coacciones al movimiento y fuerzas actuantes a nivel de nudo. Una vez se construye el modelo automatizado, se contrasta con los resultados obtenidos por los métodos de cálculo convencional. Los modelos cumplen dos funciones: la primera de ellas es servir como programa de cálculo para el colectivo de ingenieros. Sin necesidad de que estos posean amplios conocimientos en elementos finitos, pueden obtener rápidamente resultados y comprobar cuantas variables deseen para la mejor definición del ensamble. La segunda es que los modelos sirven para investigar la influencia que tienen los distintos parámetros y variables geométricas que intervienen en la definición de la unión. Los casos estudiados muestran la importancia del rozamiento en las superficies en contacto, con lo cual la fuerza total actuante en cada una de las caras se descompone en una componente normal y otra tangencial dando lugar a la inclinación de la resultante que de este modo resulta más eficiente en la transmisión de esfuerzos entre las piezas. Las piezas que conforman el ensamble embarbillado se encuentran en la unión según un ángulo ¿¿¿ que resulta determinante en la distribución de tensiones en las caras de contacto entre piezas. El valor del ángulo es el dato de mayor importancia en el comportamiento de la unión afectando intrínsecamente a las variaciones de otros parámetros. Finalmente, en base al mejor conocimiento de las fuerzas de sección actuantes por simulación numérica, se considera la implicación que tienen en la definición geométrica de estas uniones. Se pueden obtener unas expresiones que recogen la influencia del ángulo y del coeficiente de rozamiento para afectar a la expresión dada por el Código Técnico de la Edificación español en su parte de estructuras de madera (CTE DB SE-M) que estima el rebaje ¿t¿ y la longitud de cogote ¿a¿, apreciándose que interviene un segundo coseno del ángulo que recoge el efecto de la nueva distribución de tensiones dada la presencia de fricción en el contacto entre piezas no considerada en el cálculo convencional. Esta tesis y los modelos realizados en ella, abren las puertas y son la base para estudios por el método de elementos finitos de otros aspectos como la influencia de defectos, de la influencia de la orientación de la fibra, así como el análisis del comportamiento de las distintas tipologías y variantes de la unión embarbillada y de otras uniones tradicionales que son en la actualidad del máximo interés y cuyo análisis será factible con la utilización de este método de cálculo.
International
No
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
29/06/2009
Participants
  • Participante: Pablo Vidal López (Universidad de Extremadura)
  • Director: Manuel Guaita Fernández (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Construcción con Madera
  • Departamento: Construcción y Vías Rurales
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