Análisis y diseño de nudos de estructuras tubulares según el Eurocódigo 3

Abstract

Las estructuras tubulares de perfiles huecos tienen un uso muy extendido por sus buenas propiedades mecánicas, debido fundamentalmente al hecho de tratarse de perfiles cerrados. Esta característica, que les hace tener una capacidad de resistencia a la compresión muy superior a los perfiles abiertos de peso similar, obliga a considerar con más importancia el comportamiento de los nudos, por convertirse en los puntos críticos de las estructuras en celosía. Sobre todo en aquellas donde las diagonales se pueden suponer articuladas en los extremos y por lo tanto, despreciar el momento flector que afecta a las barras. Con el fin de determinar las posibilidades de fallo de los nudos de las estructuras tubulares de perfiles huecos, existe un organismo internacional CIDECT que ha realizado un estudio empírico, habiendo acotado los tipos de fallo y logrando obtener una formulación que, referida a los parámetros que configuran el nudo, permite deducir unos esfuerzos máximos resistentes en los perfiles. Los resultados obtenidos por CIDECT se han plasmado en la norma EN 1993-1-8, que sirve de base para toda la formulación contenida en este proyecto. Dicha formulación tiene un proceso laborioso de cálculo, al obligar a definir previamente unos parámetros, verificar unas condiciones geométricas y por último aplicar unas fórmulas según las condiciones concretas del nudo. Así, de este proyecto se pueden obtener las siguientes conclusiones: • Por un lado, el proyecto tenía como fin último el desarrollar herramientas propias que automatizaran dichos cálculos con el fin de poder aportar los resultados como complemento a cualquier análisis de la estructura. Además, el objetivo de dicha herramienta, denominada DINET, ha sido aportar unas condiciones favorables para el rediseño del nudo, en caso de no cumplir con dichas resistencias mínimas. Es este último aspecto el que ha hecho especialmente interesante el desarrollo del programa, habiéndose comprobado que programas como Robot o CoP2 VM, tienen una programación más orientada a la verificación que al rediseño. • Además, precisamente por la complejidad de la norma EN 1993-1-8, se hacía especialmente interesante el verificar si los programas que actualmente existen en el mercado realizaban los cálculos con el rigor que se requería. Los resultados, aunque muy similares entre sí, evidencian pequeñas diferencias, motivadas por diversas razones, argumentadas en el proyecto y que deberían ser tenidas en cuenta por un analista de este tipo de estructuras que utilizara dichos programas. En concreto, hay que resaltar con respecto a Robot, por su relevancia como programa de cálculo de estructuras, que se ha detectado que en el cálculo de la resistencia de las soldaduras utiliza normativa antigua (ENV 1993-1-1:1992), por lo que da como resultado valores menos conservadores que la norma actual. • Otro de los objetivos del proyecto es utilizar el entorno de MATLAB para el desarrollo del programa, y en concreto su herramienta de desarrollo de GUI llamada GUIDE. Esta herramienta permite crear un interface con muchas posibilidades de configuración, facilitando el uso de multitud de elementos de distintos tipos con un alto grado de posibilidades de configuración. Su funcionamiento se ha comprobado que es bastante estable, y una vez conocidas las reglas que rigen su programación, la depuración de errores es bastante sencilla y cómoda. El uso de MATLAB para este proyecto, sienta los cimientos para poder desarrollar cualquier otro programa o aplicación aprovechando dicho entorno. • Por último comentar que se ha utilizado el proyecto para sistematizar la formulación establecida en la norma de forma esquemática y en ocasiones confusa, facilitando las labores de interpretación. Para facilitar dicha interpretación se han utilizado las guías editadas por CIDECT, con mucha más información sobre la formulación existente en la norma y aportando las interpretaciones correctas a cada uno de los tipos de fallo ocurridos en los nudos. Así, el proyecto no sólo es una sucesión de fórmulas ordenadas, obtenidas de la norma, sino que a su vez es un tratado donde se puede obtener información complementaria que facilite al analista la interpretación de las posibilidades de fallo de los nudos que intervienen en las estructuras.