A efectos prácticos analizamos los tres co- nectores estudiados para la suspensión de un vidrio de 3.000 3 1.610 3 20 mm some- tido a una presión uniforme de 1,0 KPa.
Fig. 22. Conector en V suspendiendo unos vidrios de 3.000 3 1.610 3 20 mm. | Connector en V suspenent uns vidres de 3.000 3 1.610 3 20 mm.
El peso total del vidrio será soportado por los 2 puntos superiores de la unión, con lo que la carga por punto será de P 5 1,2 KN. La carga de viento será soportada por los 4 puntos de la unión con lo que la carga por punto será de W 5 1.224 KN.
La combinación última a estudiar será la suma vectorial de estas cargas:
Qu 5 P* 1 W* 5 1,2*1,35 1 1.224*1,5 5 5 1.620 1 1.836
La curva de carga utilizada es lineal ascen- dente hasta el valor mayorado de las cargas obtenidas anteriormente y lineal decendente para encontrar la tensión y deformación resi- duales.
Fig. 23. Curva de aplicación de carga para una hipótesis combinada mayorada (H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN). |
Corba d’aplicació de càrrega per a una hipòtesi combina- da majorada (H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN).
q (KN)
1
4 5
t (s)
Fig. 24. Lectura de tensión von Mises última para una carga combinada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises última per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 25. Lectura de tensión von Mises residual después de descargar el conector de una carga combinada mayo- rada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises residual després de descarregar el connector d’una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 5 1.836 KN.
Fig. 26. Lectura de la deformación para una carga com- binada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. |
Lectura de la deformació per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 27. Lectura de la deformación residual después de descargar el conector de una carga combinada mayo- rada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de la deformació residual després de descarregar el connector per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
La carga combinada mayorada produce una tensión von Mises máxima de 242 MPa, muy ligeramente superior a los 240 MPa de lími- te elástico, por lo que para esta aplicación el conector cumple sobradamente su función resistente. La deformación es de 1 mm para esta combinación.
La tensión residual después de la descarga es localmente de 57 MPa, no obstante es muy probable que no supere los 32 MPa ya que el valor máximo está en una singulari- dad del mallado que puede distorsionar los resultados. La deformación residual es de 0,00233 mm, por lo que el conector sería reutilizable.
7.2. Resultados
para el conector C2
Con el conector C2 se llega al mismo nivel tensional que con el anterior, el de límite elás- tico, la deformación es superior por la mayor dimensión del brazo llegando a 1,49 mm y tanto las tensiones como las deformaciones residuales son pequeñas y el conector es reutilizable.
Fig. 28. Lectura de tensión von Mises última para una carga combinada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises última per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 29. Lectura de la deformación para una carga com- binada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. |
Lectura de la deformació per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 30. Lectura de tensión von Mises residual después de descargar el conector de una carga combinada ma- yorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises residual després de descarregar el con- nector d’una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 31. Lectura de la deformación residual después de descargar el conector de una carga combinada mayo- rada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de la deformació residual després de descarregar el connec- tor d’una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
7.3. Resultados para el conector C3
Fig. 34. Lectura de tensión von Mises residual después de descargar el conector de una carga combinada mayo- rada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises residual després de descarregar el connec- tor d’una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 35. Lectura de la deformación residual después de descargar el conector de una carga combinada mayora- da H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de la de- formació residual després de descarregar el connector d’una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 5 1.836 KN.
Fig. 32. Lectura de tensión von Mises última para una carga combinada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. | Lectura de tensió von Mises última per a una càrre- ga combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
Fig. 33. Lectura de la deformación para una carga com- binada mayorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN. |
Lectura de la deformació per a una càrrega combinada majorada H1 5 1,62 KN, H2 5 1.836 KN.
En este caso el conector C3 no es apto para esta aplicación. Aunque la tensión última al- canzada de 279 MPa está aún lejos de la rotu- ra, la deformación es inadmisible (10,19 mm), así como la deformación y tensiones residua- les después de la descarga, respectivamente 252 MPa y 6,4 mm, que lo hacen inutilizable.
8. CONCLUSIONES
A efectos de sustentación del peso del vidrio las secciones macizas de los conectores C1 y C2 con rigidez torsional elevada resultan claramente ventajosas respecto a las seccio- nes abiertas en ángulo del conector C3. A efectos de resistencia a cargas laterales de viento la mayor dimensión de los brazos de los conectores C2 y C3 es una desventaja respecto al conector C1. El conector C2 con- sigue un nivel de resistencia para cargas de servicio igual al C1 a costa de emplear un 22 % más de material. Aún así su rigidez es un 60 % inferior al C1.
Este fenómeno se agrava cuando queremos llevar el conector al colapso, siendo en este
caso el conector C1 el que ofrece 1,2 veces mayor resistencia última con el mínimo de peso.
Debido al rápido descenso tensional en el borde de un taladro cilíndrico en el vidrio3
(véase fi g. 35), no es ningún inconveniente utilizar conectores con brazos de longitud tal que dejen el borde del taladro del vidrio a una distancia superior a los 50 mm.
Finalmente, el elevado nivel tensional de trabajo de estos elementos debe tenerse en cuenta en nuevos diseños de conectores y sobretodo se debe evitar construir sistemas parecidos sin los debidos análisis o ensayos que validen su capacidad portante con preci- sión.
9. REFERENCIAS
1. Fabricante conectores C2 y C3: Sadev, Francia.
Fabricante conector C1: Bellapart S.A., España.
2. LGAI: Laboratori General d’Assaigos i In- vestigacions. Bellaterra. Barcelona. 3. Concentració de tensions al voltant d’un
orifi ci circular. Bellapart Engineering.
Fig. 36. Descenso de las tensiones principales máxi- mas en una placa de vidrio de 100 3 100 3 10 mm con taladro de 40 mm de diámetro sometida a esfuerzo axial. | Descens de les tensions principals màximes en una placa de vidre de 100 3 100 3 10 mm amb trepant de 40 mm de diàmetre sotmesa a esforç axial.
4,00 E 07 3,50 E 07 3,00 E 07 2,50 E 07 2,00 E 07 1,50 E 07 1,00 E 07 0,50 E 06 0,00 E 00 1 2 3 4 5 6 7 posición Tensiones zz Pa
mètriques en el disseny que són fonamentals en la capa- citat resistent del connector i que es posen de manifest en aquesta anàlisi comparativa entre dos sistemes co- mercials de gran difusió.
1. INTRODUCCIÓ
Es pretén comparar la resposta tensodeformacional de tres connectors comercials (C1, C2 i C3) fabricats mitjan- çant microfusió en acer inoxidable amb l’aliatge AISI 316. Es modelitzen sota idèntiques condicions de càrregues, propietats materials i condicions de fi xació.
ANÀLISI TENSODEFORMACIONAL COMPARATIVA