Descripció del projecte
Actualment, a Europa no hi ha criteris normatius de prequalificació de les unions biga-columna d’acer en sistemes resistents a sisme. Tot i que hi ha diversos estudis experimentals i analítics disponibles, cap va ser dirigit específicament a seleccionar i prequalificar les unions sísmiques basades en investigacions paramètriques experimentals i numèriques. Actualment, la norma europea EN 1998 permet utilitzar una connexió dissipativa biga-columna, però prescriu un disseny recolzat per proves experimentals, donant lloc a solucions poc pràctiques dins del temps i les restriccions pressupostàries dels projectes reals. A la llum d’aquestes consideracions, un projecte europeu de recerca “Equaljoints” va ser destinat a proporcionar la qualificació europea d’unions biga-columna per a aplicacions sísmiques.
El grup d’Estructures d’Acer del Departament d’Enginyeria Civil i Ambiental de la UPC forma part del consorci del Projecte Europeu “Equaljoints-Plus” finançat pel “Research Fund for Coal and Steel” (RFCS -02-2016 Proposta 754048). La proposta s’ha concebut en resposta a la necessitat del sector de la construcció d’acer i la seva pràctica a Europa per a eines de disseny senzilles per a unions biga-columna per a aplicacions sísmiques. La recerca que es proposa en el Programa de Doctorat Industrial està en línia amb aquest projecte europeu.
L’objectiu principal de la recerca proposada és estudiar en profunditat el comportament de les unions en estructures d’acer subjectes a càrregues cícliques, garantint la seva resposta eficaç a les accions sísmiques. La investigació se centrarà en l’estudi de tres configuracions d’unions prèviament seleccionades: unió amb placa frontal estesa cargolada no rigidisada, unió amb placa frontal estesa cargolada rigidisada i unió soldada tipus dog-bone (secció reduïda de biga). Les unions cargolades són molt interessants per a la pràctica en edificis d’acer, a causa dels seus avantatges inherents en termes d’execució d’alta qualitat, però també d’execució molt productiva (menys consum de temps). D’altra banda, la unió soldada tipus dog-bone (unió soldada en forma “d’os de gos”), realitzada a partir de seccions transversals d’entitat, és la tipologia més popular fora d’Europa i és seleccionada com a referent científic, tècnic i econòmic per comparar els procediments de càlcul i execució entre Europa i els Estats Units.
El mètode de les components implantat a EN 1993 permet predir el diagrama moment-rotació d’unions sotmeses a càrregues monotònicament creixents per a una àmplia gamma de configuracions, però EN 1993 no proporciona eines analítiques per a càrregues cícliques. Dins de l’activitat de recerca, es pretén ampliar el mètode de les components a la resposta cíclica.
Les configuracions biga-columna per a unions cargolades i soldades que s’analitzaran en la tesi s’extrauran d’edificis de referència que s’ajusten a l’estat actual de la pràctica a Europa, amb (i) pòrtics resistents a flexió (MRF), (ii) pòrtics resistents a flexió amb arriostrament centrat (D-CBF) i (iii) pòrtics resistents a flexió amb arriostrament excèntric (D-EBF). Es dissenyaran un conjunt d’arquetips constructius i es realitzaran nombroses anàlisis numèriques per avaluar el comportament davant del sisme de les unions seleccionades, cobrint la majoria de configuracions estructurals amb connexions resistents a la flexió (MRF, D-CBF, D-EBF). L’anàlisi dels resultats obtinguts permetrà avaluar el comportament d’edificis construïts amb pòrtics resistents a flexió i la influència de les unions estudiades, i comparar la capacitat de rotació davant la demanda de rotació, segons EN 1998.
L’objectiu final d’aquesta investigació és proposar una sèrie de recomanacions per assegurar un comportament adequat de les unions en estructures d’acer sota accions cícliques i sísmiques.
Tasques:
· Recopilació d’informació sobre el comportament d’unions cargolades de placa frontal estesa (rigidisada i no rigidisada) i unions “dog-bone” soldades sotmeses a càrregues cícliques i sísmiques.
· Desenvolupament de models numèrics per estudiar el comportament d’aquestes unions en relació amb càrregues cícliques. Validació amb estudis experimentals, utilitzant els codis Abaqus i Idea.
· Estudi paramètric de les variables de disseny més rellevants de las unions.
· Disseny de pòrtics resistents a flexió (MRF, D-CBF, D-EBF) utilitzant software de referència, SAP i Consteel.
· Anàlisi estàtica no-lineal (push-over) i anàlisi dinàmica de pòrtics d’acer. Estudi paramètric. Estudi dels resultats del tallant basal.
· Conclusions. Recomanacions per un disseny eficient d’unions en pòrtics d’acer sotmesos a accions sísmiques.
CONSTRUSOFT està molt interessat en la recerca proposada i en els resultats i conclusions que se’n puguin derivar. Per aquest motiu, CONSTRUSOFT confirma la seva col·laboració en la recerca a través del Programa de Doctorat Industrial. Els seus interessos se centren en l’estudi aprofundit del càlcul de les unions en estructures d’acer sotmeses a accions cícliques i sísmiques i en la futura implementació dels resultats obtinguts en el programari d’anàlisi avançat per a estructures i unions d’acer, IDEA i Consteel. Això li permetrà situar-se com una de les empreses líders en el desenvolupament de programari avançat per a estructures d’acer i donarà una major entrada dels seus productes en altres mercats en àrees geogràfiques com Sud-Amèrica o Amèrica Central i en aquells països on el sisme és una acció especialment significativa per al disseny.
