Nueva técnica para mejorar la ductilidad de las conexiones atornilladas entre vigas de acero y columnas: una investigación numérica
Autores: Shaheen, Mohamed A.; Galal, Mohamed Ahmed; Cunningham, Lee S.; Foster, Andrew S. J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Nueva técnica para mejorar la ductilidad de las conexiones atornilladas entre vigas de acero y columnas: una investigación numérica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Civil y Estructural
Palabras clave
Método novedoso
Robustez
Conexiones de placas finales de acero
Pernos
Capacidad de rotación
Dispositivo de manguito
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un método novedoso para mejorar la robustez de las conexiones de placas finales de acero en este artículo. Las técnicas comúnmente adoptadas existentes alteran la rigidez de la viga o de la placa final para mejorar la robustez de la conexión. En este estudio, la robustez se mejora al aumentar la contribución de los pernos a la capacidad de rotación de las conexiones; cuanto mayor sea la elongación de los pernos, mayor será la capacidad de rotación que se puede lograr. Sin embargo, la fragilidad del material del perno, combinada con su pequeña longitud, resulta en una elongación negligible. Alternativamente, el camino de carga entre la placa final y los pernos puede ser interrumpido con un elemento dúctil para lograr la elongación requerida. Esto se puede lograr insertando un manguito de acero con una longitud, grosor y curvatura de pared designados entre la placa final y la arandela. El manguito propuesto debe ser diseñado de tal manera que su capacidad última sea menor que la fuerza en el perno al fallar; en consecuencia, el manguito desarrolla una deformación de flexión severa antes de la falla de cualquier componente de la conexión. Utilizando un modelo de elementos finitos validado, se investigan numéricamente las conexiones de placas finales con varios parámetros para entender el rendimiento del dispositivo de manguito. El sistema propuesto mejora sustancialmente la capacidad de rotación de las conexiones, que varía entre 1.37 y 2.46 veces la de la conexión estándar. También se concluye que las conexiones con manguito exhiben una respuesta elástica consistente con las conexiones estándar, lo que indica que el sistema propuesto es compatible con enfoques de diseño elástico codificados sin modificación. Además, para una conexión específica, se pueden lograr diversas respuestas dúctiles sin alterar la capacidad ni la configuración de la conexión.
Descripción
Se presenta un método novedoso para mejorar la robustez de las conexiones de placas finales de acero en este artículo. Las técnicas comúnmente adoptadas existentes alteran la rigidez de la viga o de la placa final para mejorar la robustez de la conexión. En este estudio, la robustez se mejora al aumentar la contribución de los pernos a la capacidad de rotación de las conexiones; cuanto mayor sea la elongación de los pernos, mayor será la capacidad de rotación que se puede lograr. Sin embargo, la fragilidad del material del perno, combinada con su pequeña longitud, resulta en una elongación negligible. Alternativamente, el camino de carga entre la placa final y los pernos puede ser interrumpido con un elemento dúctil para lograr la elongación requerida. Esto se puede lograr insertando un manguito de acero con una longitud, grosor y curvatura de pared designados entre la placa final y la arandela. El manguito propuesto debe ser diseñado de tal manera que su capacidad última sea menor que la fuerza en el perno al fallar; en consecuencia, el manguito desarrolla una deformación de flexión severa antes de la falla de cualquier componente de la conexión. Utilizando un modelo de elementos finitos validado, se investigan numéricamente las conexiones de placas finales con varios parámetros para entender el rendimiento del dispositivo de manguito. El sistema propuesto mejora sustancialmente la capacidad de rotación de las conexiones, que varía entre 1.37 y 2.46 veces la de la conexión estándar. También se concluye que las conexiones con manguito exhiben una respuesta elástica consistente con las conexiones estándar, lo que indica que el sistema propuesto es compatible con enfoques de diseño elástico codificados sin modificación. Además, para una conexión específica, se pueden lograr diversas respuestas dúctiles sin alterar la capacidad ni la configuración de la conexión.