2.5 Registration
2.5.2 Parameters of a Virtual Camera Model
En las conclusiones del capítulo anterior, dedicado a la revisión del Estado del Arte, se enunciaban los aspectos principales a estudiar en relación a la contribución de un nervio de rigidez a la resistencia frente a carga concentrada en el plano del alma. Por un lado, habría que evaluar la idoneidad de disponer una célula triangular o zuncho de hormigón de cara a mejorar la resistencia frente a carga concentrada, habida cuenta de la inexistencia de experimentación con vigas distintas a la doble T. Por otro lado, cabe analizar si los mecanismos de colapso planteados para las vigas doble T (con o sin rigidizadores longitudinales) son de aplicación al caso de viga con nervio de rigidez o si, aún en el caso de que lo fueran, estudiar si aparece algún mecanismo resistente complementario distinto al que se produce en aquéllas.
Este capítulo tiene como objetivo dar respuesta a estas cuestiones: se analizará primeramente, desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo, las mejoras a la resistencia que aporta la disposición de un nervio inferior de rigidez; en segundo lugar, se estudiará en profundidad el modo de fallo frente a carga concentrada, comparándolo con el que se desarrolla en una viga doble
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T simple, con objeto de identificar los mecanismos que gobiernan la resistencia en el caso de disponer un nervio de rigidez que reciba la carga concentrada.
La metodología de análisis se basa en la simulación mediante un modelo de elementos finitos del comportamiento bajo carga concentrada de una viga de puente, de 3,85 m. de canto, correspondiente a un caso real construido. Con el modelo se compara el comportamiento de la viga doble T simple frente al de una viga con nervio de rigidez, materializando éste con una célula triangular o con un zuncho de hormigón conectado al ala inferior. A fin de ahondar en el conocimiento de los mecanismos resistentes, se emplea un segundo modelo de elementos finitos en el que el ala o nervio de rigidez se sustituyen por elementos tipo viga, con lo que se pueden obtener directamente las distribuciones de esfuerzos a lo largo del ala o nervio. Una modelización de este tipo ya fue empleada por Granath (2000).
Los elementos finitos están reconocidos como una herramienta fiable para la simulación del comportamiento resistente de paneles metálicos, no sólo por la comunidad científica sino incluso desde el punto de vista normativo, tal y como queda de manifiesto, por ejemplo, en el Anejo C del EN- 1993-1. Los modelos deben simular el comportamiento constitutivo no lineal del material y el efecto de linealidad geométrica por inestabilidad transversal de la chapa, además de representar adecuadamente las imperfecciones iniciales, tanto geométricas como debidas a las tensiones residuales. En la revisión realizada en el capítulo anterior de las investigaciones realizadas hasta la fecha se ha prestado especial atención a los fundamentos de la modelización por elementos finitos, que han sido oportunamente trasladados a los modelos sobre los que se basan los análisis de este capítulo.
Es preciso, no obstante, realizar una reflexión. La mayoría de los modelos de elementos finitos desarrollados en los trabajos de investigación consultados están encaminados a simular con exactitud una resistencia experimental, bien de una campaña específica realizada para el trabajo en cuestión o bien disponible en la base de datos de estudios experimentales de resistencia bajo carga concentrada. Evidentemente este es un objetivo deseable o, incluso, cabría calificarse de prioritario. Pero el objetivo de exactitud conlleva también ciertos inconvenientes: a veces la modelización
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resulta excesivamente compleja, como por ejemplo la utilización de elementos volumétricos para simular el efecto Poisson en almas compactas; además, el intento de calibrar los resultados con las campañas experimentales conduce a que los modelos reproduzcan las geometrías y órdenes de magnitud de las dimensiones de los ensayos de laboratorio, sin abarcar los rangos dimensionales de la construcción metálica real de puentes. Baste citar como ejemplo, ya recalcado por ciertos autores (Chacón 2009), de que las dimensiones de la longitud de introducción de la carga en los experimentos es significativamente inferior a la longitud de los patines empleados en el empuje de puentes.
Por ello, los modelos de elementos finitos que se desarrollan en esta Tesis Doctoral tienen un enfoque diferente. Deben, obviamente, reproducir fielmente el fenómeno resistente y simular adecuadamente la resistencia real, pero su enfoque podría calificarse de eminentemente “ingenieril”. Este enfoque se manifiesta, en primer lugar, en la génesis misma del modelo: en lugar de haberse planteado pensado y orientado hacia una campaña experimental, el modelo reproduce la geometría real de un puente construido. En consecuencia, las magnitudes dimensionales consideradas son, en ciertos casos, superiores a las consideradas en las investigaciones experimentales llevadas a cabo hasta la fecha, no existiendo, por tanto, disponibilidad de resultados experimentales de contraste. En segundo lugar, el modelo está orientado fundamentalmente al estudio del mecanismo resistente bajo carga concentrada, de forma que la modelización prioriza la obtención de datos ingenieriles (como los esfuerzos en elementos) en detrimento de la exactitud, siempre dentro de unos órdenes de magnitud de precisión asumibles para las conclusiones de diseño del ingeniero.
Partiendo de estas premisas, la fiabilidad del modelo se garantiza, en este trabajo, adoptando rigurosamente en los fundamentos de modelización empleados por los distintos autores y recogidos en la normativa al respecto y, por otro lado, realizando cálculos de contraste del modelo con resultados disponibles en la base de datos experimental.
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