Análisis numérico de las actuales curvas de pandeo europeas para pilares mixtos. Repercusión económica en el cálculo/diseño de pilares

Abstract

Este Trabajo de Final de Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales presenta como objetivo final, optimizar las curvas de pandeo para pilares mixtos de tipo CFT utilizadas en el método simplificado de diseño de pilares mixtos, método contenido en la normativa europea vigente para el diseño de pilares mixtos: el Eurocódigo 4 (EC4). Asimismo, también se busca reducir una de las limitaciones que posee este método, más concretamente, la limitación que trata sobre el rango de valores que puede tomar el límite elástico de los materiales utilizados. Esto es interesante principalmente desde el punto de vista del hormigón, ya que, en la actualidad, existen hormigones de resistencias mucho mayores a las contempladas dentro de estos límites, que ofrecen grandes ventajas. Para llevar a cabo este objetivo, dispongo de una base de datos que recoge informaciones sobre 939 pilares de tipo CFT (Concrete Filled Tube) que han sido ensayados en laboratorio en un periodo que va desde 1957 hasta 2012. Esta base de datos estaba en propiedad de David Hernández Figueirido (tutor de este TFG), quién me la transmitió con el fin de poder llevar a cabo este trabajo. El objetivo principal de estos ensayos fue determinar el esfuerzo de compresión a partir del cual se producía fractura en el pilar. Cabe destacar también que, dentro de esta base de datos, 546 pilares poseen una geometría circular (CCFT) y 393 una geometría rectangular (RCFT). ¿Cómo se desarrollará pues este TFG? Empezaremos explicando qué son las estructuras mixtas, qué tipos de pilares mixtos hay, cuáles son sus ventajas, etc. Seguidamente, presentaremos la normativa vigente para el diseño de estructuras mixtas, el Eurocódigo 4. A continuación, clasificaremos los pilares de la base de datos en función de las propiedades mecánicas de los materiales que los forman y de la propensión de estos a sufrir el fenómeno denominado como pandeo local. Con esta clasificación en mano, analizaremos cómo responde cada clase a la normativa propuesta por el EC4, mediante el estudio de las diferentes curvas de pandeo utilizadas en el método simplificado de diseño de pilares mixtos, con el objetivo de determinar qué clases pueden ser optimizadas, es decir, en cuales se puede reducir el margen de seguridad, y cuales necesitan ser mejoradas para poder quedar así del lado de la seguridad. Finalmente se presentarán las soluciones propuestas en el apartado 4.3.4 “Conclusiones” y se presentará el ahorro económico que estas soluciones pueden aportar mediante el estudio económico de un ejemplo práctico.