Metodología práctica para el diseño de pórticos de estructura mixta con uniones semi-rígidas

Resumen

Las estructuras mixtas se basan en un óptimo aprovechamiento de las características mecánicas de los dos materiales que las componen. A pesar de las numerosas ventajas que estas nos proporcionan, especialmente cuando son combinadas con uniones semi-rígidas, su uso en edificación todavía no está muy extendido. La introducción en la práctica diaria de estos sistemas demanda que se estudien nuevos métodos y herramientas útiles de diseño de uniones semi-rígidas en estructuras mixtas. En esta investigación, se proponen métodos de análisis de estructuras mixtas con nudos semi-rígidos en los que se toma como punto de partida la rigidez de la unión que va a conducir a una distribución óptima de momentos. Junto con los métodos simplificados de diseño de uniones que también se proponen, se consigue reducir el número de iteraciones necesarias para definir una estructura a la vez que se consigue una optimización de la misma. Para lograr un conocimiento más exhaustivo del comportamiento de estas uniones, se realizan varios ensayos a escala real. El programa experimental consta de cuatro especimenes (dos de uniones internas y dos de externas). En ellos se introduce una innovación con respecto a la configuración habitual, que consiste en pasar las barras centrales de la armadura a través de las alas del pilar, de forma que se consiga una mejora en la resistencia y rigidez. En el caso de uniones externas se consigue, además, prescindir del voladizo necesario para que la armadura posea la suficiente longitud de anclaje. Posteriormente, se llevan a cabo modelos de elementos finitos que se validan con los resultados experimentales, hasta conseguir modelos fiables y robustos. Estos se utilizan para comparar el comportamiento de las uniones convencionales con el diseño alternativo propuesto. Las uniones internas con el diseño propuesto muestran una mejora del comportamiento, más acusada cuanto más descompensados son los momentos a cada lado de la unión. En uniones externas se consiguen los mismos valores que con el diseño convencional, pero sin necesidad de voladizo. Asimismo se realiza un estudio paramétrico de uniones externas e internas siguiendo el diseño alternativo con el fin de definir los componentes que intervienen en el mismo y desarrollar el modelo analítico correspondiente. Estas modificaciones hacen que la predicción de las características de la unión se ajuste con bastante precisión a las características reales.