Vigas híbridas sometidas a solicitaciones de cortante Propuesta de actualización de la Norma Venezolana COVENIN 1618:1998

Abstract

[ANGLES] I-girders are frequently used in the steel structures construction, because they are capable of adapt to the project necessities and through them gain long distances, instead of commercial beams. In the pursuit of new alternatives for lighter and stronger structures were born the hybrid girders, which are made welding two flanges to a web. The steel of the flanges has higher yield strength than the steel’s web, this gives the name of hybrid to the girder. Transverse or longitudinal stiffening are commonly used in this kind of girder. Hybrid girders have proved to be a very attractive solution from a structural point of view as economical and environmental, because of their flexural capacity and material-cost savings. For these reasons hybrid girders have become commonly used as solution for train and road bridges. The incremental launching method is one of the techniques applied for the construction of this kind of structures now days, because of his logistical and economical simplicity. During this construction process massive concentrated forces load all sections of the structure at the time piers make contact with girders, generating instability phenomena like shear web buckling and patch loading. I-girders are capable to develop a post-buckling strength, however in the specifications prior to 2003, consideration of this strength in determining the shear resistance of hybrid girders was conservatively disallowed due to the lack of experimental data. As a result of a series of investigations carried out around the world, the shear strength provisions apply equally to homogeneous and hybrid girders in the United States of America and in Europe these days, although Venezuelan design specifications are not updated for unknown reasons. The main objectives of this investigation is to develop a proposal for the update of the Venezuelan design specification related with the shear buckling resistance of hybrid steel girders, present a data set of experiments related with this phenomena and the simulation of 75 girders by the fine element method.

[CASTELLÀ] En la construcción de estructuras metálicas, se utilizan con frecuencia vigas armadas en sustitución de perfiles comerciales, ya que estas se adaptan a las necesidades del proyecto y permiten salvar grandes luces. En la búsqueda de nuevas alternativas que proporcionen estructuras más livianas y resistentes surgen las vigas llamadas híbridas, las cuales están formadas por dos chapas de acero que conforman sus alas, unidas a una chapa que constituye el alma. El límite elástico del acero que se coloca en las alas es superior al límite elástico del acero que se coloca en el alma, esto es lo que proporciona el carácter híbrido de las vigas. Estas suelen estar acompañadas de rigidización transversal o longitudinal dependiendo del caso. Las vigas híbridas han probado ser una solución bastante atractiva desde punto de vista estructural así como económico y ambiental, debido a su gran capacidad a flexión y el ahorro de material que puede producir su utilización. Por esta razón este tipo de estructuras se han utilizado ampliamente en la construcción de puentes ferroviarios y de carreteras. Una de las técnicas constructivas utilizadas en la actualidad por su facilidad logística y económica es el lanzamiento de puentes por empujes sucesivos. Durante este proceso todas las secciones del puente entran en contacto con las pilas, por cual se ven sometidas a grandes cargas puntales capaces de producir fenómenos de inestabilidad como la abolladura del alma por cortante y el patch loading. Es conocido que las vigas armadas sometidas a cortante son capaces de desarrollar un mecanismo resistente adicional luego de la abolladura, el cual está contemplado en las normativas a nivel mundial. En el caso de las vigas híbridas existían una serie de limitaciones que impedían contar con la acción de esta resistencia post-crítica por falta de estudios realizados en el tema. Esta situación fue resuelta a partir de 2003 realizando campañas experimentales y las normativas en Estados Unidos de Norte América y Europa sufrieron las actualizaciones pertinentes. A pesar de esto las normativas venezolanas relacionadas con este fenómeno aún no han sido actualizadas. Por esta razón surge la necesidad de realizar una investigación cuyo objetivo principal es desarrollar una propuesta de actualización de la normativa venezolana en cuanto a las vigas híbridas sometidas a solicitaciones de cortante, además de una recopilación bibliográfica de ensayos experimentales realizados sobre el tema y la elaboración de un estudio paramétrico de 75 vigas a través de modelación numérica.