Análisis conjunto de los modos resistentes en secciones de paredes delgadas y su aplicación a tableros de puente

Abstract

El objeto de este trabajo de investigación es el desarrollo de un elemento finito unidimensional, para piezas con sección de paredes delgadas, para el análisis conjunto de todos los modos resistentes, con el objeto de aplicarlo en el estudio de tableros de puente. La motivación de este trabajo está en que para el cálculo de este tipo de estructuras, en vez del empleo de modelos de elementos finitos tipo lámina, es deseable un elemento que con menor esfuerzo de modelización y de cálculo numérico, proporcione los resultados descompuestos en modos resistentes, y no sólo el resultado total. Y que además de dar valores de tensiones o esfuerzos en cada punto de la sección, proporcione esfuerzos totales y descompuestos por modos sobre el conjunto de la sección, lo cual es casi siempre necesario para aplicar la normativa para el proyecto de estructuras. Los modos resistentes que se han considerado son: axil, flexión y cortante, torsión y distorsión. Con el modo de flexión y cortante se incluye la influencia de las deformaciones tangenciales en la distribución de las tensiones normales, conocido como "arrastre de cortante". Los modos de torsión y distorsión, según que el alabeo de la sección sea libre o no, se han subdividido en un modo denominado "uniforme" y otro denominado "no uniforme". El cálculo de estos modos resistentes se explica cómo hacerlo utilizando el método de los elementos finitos. Lo cual permite que se pueda realizar para cualquier forma de sección, sin los inconvenientes que presentan los métodos analíticos clásicos. Para el análisis conjunto de todos los modos resistentes, se define un campo de movimientos que es suma de los campos de movimientos de cada modo resistente. A partir de él, minimizando la energía potencial total y utilizando el método de los elementos finitos, se desarrolla un elemento finito unidimensional que incorpora todos los modos resistentes con el mínimo número posible de grados de libertad. Para comprobar la validez del elemento desarrollado, para una serie de ejemplos se comparan los resultados que proporciona el elemento desarrollado, con los que se obtienen mediante otros métodos de cálculo tanto analíticos como numéricos. Finalmente en el ámbito de los tableros de puente, se hacen varias aplicaciones y estudios, de los que surgen varias propuestas de reglas o fórmulas prácticas susceptibles de ser incluidas en la normativa