Nuevas propuestas para el diseño de pórticos y uniones semirrígidas de acero

Abstract

El empleo de uniones semirrígidas es una de las novedades incorporadas en el Eurocódigo 3. Las ventajas obtenidas con su utilización, principalmente mayor economía y redundancia estructural, han sido ya extensamente documentadas. Pero este tipo de uniones no se emplean en la práctica habitual. Uno de los motivos principales es que no existen métodos de diseño, modelos ni herramientas adecuados.

En esta tesis se presenta un método de diseño apropiado para las uniones semirrígidas. El método propuesto permite no sólo optimizar los perfiles estructurales, sino también la unión, de modo que se ajuste a los valores teóricos óptimos. Se aportan métodos de prediseño para uniones de chapa de testa extendida.

La tesis presenta también el comportamiento semirrígido de uniones tridimensionales. Para ello se desarrolló un programa experimental en la Universidad de Navarra, España. Los ensayos realizados proporcionan un primer acercamiento al comportamiento de estas uniones cuando se aplica carga en ambos ejes (carga tridimensional).

Se ha desarrollado y verificado un nuevo componente para placas sujetas lateralmente sometidas a flexión (aplica en la tesis al alma del pilar y a la chapa adicional a flexión). El componente se ha aplicado satisfactoriamente al análisis de uniones en el eje menor. Además, se han desarrollado modelos elásticos completos para el análisis de uniones tridimensionales en los ejes mayor y menor. La formulación propuesta incluye los efectos de rigidización adicional de cada componente debidos a la carga en ambos ejes.<br>The use of semi-rigid joints is among the novelties incorporated in Eurocode 3. The benefits of semi-rigid joints are extensively documented, but they are not really used much in practice. There is a lack of appropriate design methods, models and tools.

In this thesis a design method suitable for semi-rigid joints is introduced. The proposed method allows to optimize not only the size of the structural profiles, but also the joint design to match the optimal theoretical values. Pre-design methods for semi-rigid extended end-plate joints are also provided to easily check the feasibility and suitability of a particular connection design.

The thesis has also introduced the semi-rigid behaviour of three-dimensional joints. An experimental investigation of statically loaded extended end-plate connections in both major and minor column axis was undertaken at the University of Navarra, Spain. The aim was to provide insight into the behaviour of these joints when loading is applied to both axes (three-dimensional loading).

A new component for laterally supported plates in bending (applied to the column web and the additional plate in bending) is presented and applied to minor axis joints. Also, complete elastic models for both major- and minor-axis three-dimensional joints are developed. The proposed formulation takes into account the stiffening effects of each component caused by the loads applied to both axes.