Estudio de uniones de correas de acero conformado en frío mediante el método de los elementos finitos

Abstract

El proyecto está destinado al estudio de uniones de correas solapadas con el método de elementos finitos utilizando el programa ANSYS 14.0. Aunque existen múltiples tipologías de correas, el estudio se centra en perfiles Z. Para realizar futuros estudios con otras secciones, se pueden realizar procedimientos análogos al mostrado en el proyecto. Es importante destacar que en las simulaciones también se incluye el ejión. Actualmente no existe en la normativa, europea o española, un método para diseñar las uniones solapadas que no fuerce a realizar ensayos experimentales destructivos. El proyecto aspira a conocer los diferentes modos de fallo y obtener unas directivas que permitan el diseño de las uniones obviando los ensayos. Antes de realizar las simulaciones, es necesario presentar los diferentes tipos de correas conformadas en frío, su fabricación y aplicaciones, mostrando el uso óptimo de perfiles Z para cubiertas con pendientes elevadas. También se describen otros tipos de uniones de correas, además de las solapadas, como pueden ser las realizadas con cubrejuntas. Para realizar las simulaciones se decide usar el modelo propuesto por el Eurocódigo en los ensayos experimentales, centrado en estudiar exclusivamente la unión de las correas, evitando el análisis del vano completo. El modelo se introduce en el programa mediante el uso de macros con la finalidad de realizar estudios paramétricos. Cabe destacar la complejidad de ciertos aspectos del modelo, como el contacto entre los diferentes elementos, o la modelización de los tornillos, todos ellos explicados en la memoria. Las macros están preparadas para simular la unión de diferentes perfiles Z. Los análisis realizados muestran tres tipos de fallo, en el ejión, en la mitad del solape en la zona de las alas y al final del solape en el ala. Se produce un fallo u otro según la configuración de los parámetros usados, que son: límites elásticos, espesores, altura de los perfiles, longitud de solape y número de tornillos. Para obtener configuraciones de la unión que maximicen su carga última se debe asegurar que el fallo se produzca en la mitad del solape. En general, variables como el espesor del ejión, la longitud de solape o la situación de los tornillos, pueden aumentar significativamente la carga máxima manteniendo el mismo perfil.