Tesis doctoral de M. Vanessa Baño Gómez
A madeira é un material anisótropo, cun comportamento na dirección paralela ás fibras elastoplástico a compresión, e onde o módulo de elasticidade a tracción é diferente ó de compresión. Ademáis, a madeira estructural presenta unha serie de singularidades propias do material, como son a presencia de nós, a desviación da fibra,… Que fan que se reduza a capacidade para resistir as accións. o cálculo tradicional de estructuras de madeira pasa por coñecer os seus valores característicos de resistencia, de módulo de elasticidade e de densidade. Estes valores característicos son asignados según a norma une en 338 en base á súa clasificación previa en clases resistentes, obtidas a partir da clasificación visual das pezas en función das singularidades que éstas presenten, da especie e da procedencia d madeira. o método dos elementos finitos permite a creación de modelos que simulen pezas reais de madeira e poder así predecir as cargas de rotura das vigas, coñecendo mellor os mecanismos de fallo e cómo se ven influidos pola presencia dos nós. Agora ben, os programas comerciais de elementos finitos non abordan, nas súas leis constitutivas, diagramas tensión-deformación que reproduzan o auténtico diagrama da madeira estructural; y só son capaces de abordar a curva elastoplástica de comportamento para un material isótropo. dende hai anos o interese céntrase en coñecer a influencia que as singularidades da madeira teñen na súa resistencia, principalmente a presencia de nós, por ser o defecto máis influinte. Estas investigacións realízanse mediante estudios a partir de ensaios experimentais, pero moi poucas foron as que incorporaron o método dos elementos finitos con este fin e, as que o fan, abórdano dende diferentes puntos de vista. plantéxase, polo tanto, a necesidade dun mellor coñecemento do material, de modo que se poda ver cuantificada a influencia que os nós teñen na resistencia. En base a esto, créase un modelo de elementos finitos, de xeración propia, que permita a simulación de vigas con singularidades que prediga as cargas máximas eficaces; de modo que sexa posible o estudio de calquera viga con calquera defecto. para a creación do modelo emprégase o programa comercial ansys e introdúcese de forma innovadora a lei constitutiva elastoplástica e ortótropa axustada ó verdadeiro comportamento da madera, creando macros en linguaxe apdl. Introdúcense, como datos de partida, ls propiedades mecánicas da especie pinus sylvestris l., Obtidas mediante datos contrastados. Nunha análise 2d en tensión plana, con espesor igual á base da sección, realízase o modelo con elementos finitos plane42 de catro nodos, buscando en todo momento a malla o máis uniforme posible. para levar a cabo o estudio, xenéranse catro submodelos que reproduzan o ensaio a flexión de catro puntos, según a norma en 408: 01. Peza libre de singularidades; 02. Viga con presencia de buratos provocados por nudos saltadizos; 03. Viga con nudos totalmente adherentes, sin interrupción entre o material correspondente á madeira do nó e da viga; 04. Existencia dun contacto parcial entre o nó e a viga, simulado mediante a incorporación de muelles de contacto entre estes dous materiais. coa fin de validar o modelo creado, mídense as características xerais dos nós e desviacións de fibra de 10 vigas reais de pinus sylvestris l., De 3m de lonxitude e 45x145mm de sección. éstas sométense a ensaios de flexión de catro puntos, según a norma une en 408, e compárase a tensión de rotura obtida coa resultante da simulación numérica, con erros no axuste inferiores ó 10%. unha vez validado o modelo, créanse 195 novas vigas virtuais, que permitan o estudio da influencia que os nós, polo seu tamaño e posición, teñen na capacidade de carga das pezas e relacionalo coa atribución a clases resistentes que plantexa a clasificación visual. considéranse os tres tipos de modelización de nós definidos anteriormente, para diámetros de nudo de 10mm, 20mm, 30mm, 40mm y 50mm e estúdiase a variación de posición ó longo do canto, dentro do tercio central da viga, onde o momento flector é constante. a partir dos resultados obtidos, estúdiase a incidencia que os nós teñen na distribución de tensións das vigas de madeira e a influencia que os índices de agotamento paralelo á fibra, perpendicular á fibra e de cortante, provocados pola presencia de nós, teñen na forza de rotura. Créanse, ademáis, unhas gráficas de rápida visualización, sobre o comportamento dos distintos diámetros e posicións de nós na viga, e cómo afectan ó módulo de rotura. por último, preséntase un novo modelo con aplicación práctica, útil como ferramenta de cálculo, para a clasificación de vigas novas ou de rehabilitación postas en obra, que deduce a tensión de rotura e a zona de rotura en función da posición e o tamaño do nó ó longo de toda a lonxitude da viga.
Datos académicos de la tesis doctoral «Análisis mediante simulación numérica de la pérdida de resistencia de la madera por la presencia de nudos«
- Título de la tesis: Análisis mediante simulación numérica de la pérdida de resistencia de la madera por la presencia de nudos
- Autor: M. Vanessa Baño Gómez
- Universidad: Santiago de compostela
- Fecha de lectura de la tesis: 28/04/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Francisco Arriaga Martitegui
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel Esteban herrero
- Rafael Díez barra (vocal)
- ramón Argí¼elles bustillo (vocal)
- guillermo íñiguez gonzález (vocal)