El Laboratorio de Análisis Estructural del CITENI supera las limitaciones del Eurocódigo con una innovadora ecuación
El Laboratorio de Análisis Estructural del CITENI supera las limitaciones del Eurocódigo con una innovadora ecuación
El investigador Manuel López y el equipo del Laboratorio de Análisis Estructural (LAE) del Centro de Investigación en Tecnoloxías Navais e Industriais (CITENI), con sede en el Campus Industrial de la Universidade da Coruña (UDC), publican en Engineering Structures una ecuación innovadora que amplía el alcance del Eurocódigo para el cálculo de la rigidez en uniones semirrígidas de estructuras de acero, mediante una metodología que combina ensayos experimentales, modelos avanzados de elementos finitos y modelos mecánicos
En la actualidad, el campo de la ingeniería estructural se beneficia enormemente del uso del método de los elementos finitos (FEM, por su sigla en inglés), una técnica de análisis numérico que permite simular el comportamiento de estructuras bajo diferentes condiciones de carga y geometrías. Gracias al cálculo y el análisis mediante el FEM, se reduce la necesidad de realizar ensayos con prototipos, se disminuye el tiempo de desarrollo de proyectos y se consigue un análisis estructural más detallado y preciso.
El investigador Manuel López y el equipo del Laboratorio de Análisis Estructural (LAE) del Centro de Investigación en Tecnoloxías Navais e Industriais (CITENI), con sede en el Campus Industrial de Ferrol (CIF) de la Universidade da Coruña, (UDC) han alcanzado un hito importante en el ámbito de la ingeniería estructural: mediante modelos de cálculo numérico de elementos finitos, han formulado una ecuación innovadora que ayuda a determinar la rigidez en uniones tridimensionales atornilladas (viga–columna) cuando se usan placas adicionales para conectar las vigas secundarias al pilar. Algo especialmente útil cuando estas uniones ocurren en un eje distinto al principal de la estructura, lo que se denomina eje débil del pilar.
Su artículo de investigación, con el título “A novel analytical formulation for the stiffness of the component column web panel in shear with additional plates in bolted steel joints”, ha sido publicado recientemente en la prestigiosa revista Engineering Structures, clasificada como de Q1 en el Journal Citation Reports, el índice para revistas científicas con mayor reputación en el ámbito mundial.
La normativa actual de construcción ofrece pautas genéricas para el cálculo y la verificación de uniones metálicas. La investigación del LAE es determinante porque el estándar europeo aplicado al diseño de estructuras de acero (Eurocódigo 3) no contiene referencias para componentes de uniones tridimensionales. Y una configuración 3D particularmente útil es la que incluye placas adicionales soldadas entre las alas del pilar. Estas placas tienen tres propósitos: facilitar la unión de las vigas secundarias en el eje secundario o débil, evitar las interferencias en el eje principal y fortalecer el pilar, aportando rigidez y resistencia.
La ecuación que surge de esta investigación resulta innovadora porque permite calcular la rigidez de un componente específico en una unión metálica, el panel del pilar a cortante. Es decir, la placa adicional soldada a las alas del pilar que se ve sometida a una fuerza cortante generada por los esfuerzos transmitidos por la viga.
Para definir la ecuación se realizaron cuatro pruebas experimentales de uniones viga-columna, se calibró un modelo de elementos finitos con los datos obtenidos y se llevó a cabo un estudio paramétrico con sesenta configuraciones diferentes. Los resultados muestran una excelente concordancia entre la formulación propuesta y los datos del estudio paramétrico, lo que sugiere que la nueva fórmula para el cálculo de la rigidez es efectiva.
Manuel López afirma que la ecuación obtenida complementa la formulación del Eurocódigo 3 y amplía así su rango de aplicación. Este avance permitirá a ingenieros e ingenieras estructurales usar más tipologías de uniones semirrígidas en sus proyectos. En palabras del autor, “este tipo de uniones tienen un comportamiento más flexible y emplean menos material constructivo; en definitiva, son más verdes y eficientes”.
