Search

CSTC beams are a composite steel-concrete solution. They are formed by a steel truss welded on a steel plate which acts as a reinforcement for the concrete beam. This prefabricated structure absorbs part of the forces suffered by the beam. However, as the steel bars are diagonal, the internal forces have not the same distribution as they have in conventional concrete beams. The interaction of different forces is also an important issue to deal with when working with such types of beams. For such purpose, different studies have been made. This thesis starts from a previous work in which a 3D model of the beam was created and a push-out test was simulated. The aim was to study the longitudinal shear transfer. The present thesis analyses internal forces in the steel bars and reactions in concrete in order to provide a global view of how the beam behaves when being applied longitudinal shear forces. The aim is to understand what happens in order to provide mathematical models which explains this phenomenons. This thesis pretends to provide two different models to work when analysing or calculating CSTC beams which can be used as guides. It also provides plastic models useful in such cases. The aim is to provide tools for further investigations which could involve interaction between different actions

L’objectiu principal d’aquest treball de fi de grau consisteix a analitzar el comportament resistent de perfils prims oberts utilitzats per a estructures de paletització a compressió pura, introduint elements mecànics que restringeixin o limitin alguns desplaçaments i/o deformacions seccionals. El treball inclou una breu introducció per conèixer el món d’aquests perfils prims oberts i entendre el funcionament de les estructures metàl·liques per a l’emmagatzematge de palets, anomenats perfils de tipus rack. Entrant al fons de la qüestió, per arribar als objectius del treball, se simulen els comportaments del perfil estudiat mitjançant el mètode dels elements finits amb el programa ANSYS 2022 R1. Primerament, es fa una anàlisi del comportament lineal del perfil prim, treballant amb les diferents opcions d’elements restrictius, que inclouen la incorporació d’un o més cargols o l’agregació d’una placa a diferents punts situats longitudinalment al llarg del perfil. I després, a partir d’aquesta anàlisi, es realitza l’estudi amb el càlcul no lineal. Ambdós estudis demostren que la incorporació d’aquests elements afavoreixen la resistència a la deformació deguda a la compressió a la qual està sotmesa el perfil prim. Per tal de finalitzar els càlculs numèrics, es calculen les capacitats resistents del perfil en els diferents casos segons els elements incorporats, seguint la normativa vigent corresponent, la normativa europea EN15512:2021 [7]. Es comparen i s’analitzen els resultats obtinguts del càlcul normatiu amb els adquirits a partir de les simulacions mitjançant el mètode dels elements finits, per determinar la diferència existent entre ells. En treballar amb un perfil considerat “petit”, segons la normativa europea, el fet d’afegir aquests elements restrictius o limitants de desplaçament i/o deformacions seccionals, no augmentarien la capacitat resistent de manera significativa del perfil, a diferència dels resultats aconseguits a partir de les simulacions numèriques. Es pot concloure que, a grans trets, els resultats obtinguts a partir de les simulacions mitjançant el mètode dels elements finits mostren que la incorporació d’aquest tipus d’elements és efectiva per tal de millorar la capacitat resistent del perfil, mentre que a partir dels resultats obtinguts amb la normativa no s’arriba a la mateixa conclusió, ja que no recull el matís de millora. Per tant, en un treball futur es podria treballar amb altres tipus de perfil, afegint el mateix tipus d’elements, per determinar si l’aplicació d’aquests és eficient des d’un punt de vista normatiu. Finalment, el treball inclou un estudi econòmic i un estudi de l’impacte ambiental

Este informe refleja el trabajo de fin de grado consistente en la simulación mediante el Método de los Elementos Finitos del ensayo a flexión de un puntal de estructura de almacenaje proporcionado por una entidad americana, y su posterior comparación de capacidades resistentes con el ensayo experimental en laboratorio del mismo con el fin de analizar el modelo de simulación. Para realizar la simulación se ha trabajado con el software ANSYS Mechanical, donde también se ha diseñado el perfil del puntal, consistente en un perfil abierto de paredes delgadas, con sección en C y perforaciones a lo largo de su longitud. Tanto el diseño como la simulación del proyecto se han realizado con el lanzamiento de macros, que permiten programar el estudio y usar todo el potencial del software, a la vez que aumentar la versatilidad de condiciones que se podrán imponer en la simulación. En el caso actual, se ha usado para realizar el estudio de dos longitudes diferentes de puntal. En primer lugar, se ha procedido a diseñar el perfil del puntal en el programa, juntamente con el resto de la estructura del ensayo, siguiendo las especificaciones y cotas proporcionadas por la entidad americana que promueve el estudio. Seguidamente, se ha mallado el diseño y establecido las condiciones de contorno adecuadas con tal de simular las impuestas durante el procedimiento experimental de esfuerzo a flexión en el laboratorio. Posteriormente, se ha realizado la simulación numérica de la estructura y se han obtenido los datos relevantes desde el mismo software ANSYS Mechanical. A continuación, estos resultados han sido procesados y comparados con los resultados experimentales del estudio en laboratorio de la pieza real. Por último, se han concluido una serie de puntos con respecto al modelo de simulación, permitiendo encaminar a posteriores estudios la mejora de este