Estudio de la precisión del método de los componentes para la predicción del comportamiento rotacional de una basa de pilar : propuestas de mejora para el caso de estudio

Abstract

Connections between different structural elements, despite the fact that very often have been despised as structural components and have been considered as simple constructive details ,are key elements to guarantee a corree! force distribution and also to ensure a complete fitting between the model used in the design phase and the final built reality. Traditionally they have been design according only to the resistance criterion but, since the introduction of new standards as Eurocode, nowadays their calculation and design can be complemented with stiffness considerations and,still in an early development stage, with their rotation capacity or their ductility. This paper focuses on a particular type of connection: column bases. Besides to summarize all the theoretical approach of the componen! method,the Eurocode predictive method, it has been practically implemented to a specific column base example untilits predictive M-0 behaviour graphs have been obtained. The predicted behaviour of this worked example has been compared with the real ones, extracted from a finite element model appropriately tes ted and calibrated, with the main goal of determining the prediction precision of the method offered by the European standard. Accordi ng to this comparison, this doctoral thesis studies the relations hip between the precision of the M-0 behaviour obtained for the worked example and the stiffness ratio (µ) used.This paper develops new formulation for the stiffnes s ratio that brings it closer to its real val ue. Slight improvements of the predicted rotational behaviour are obtained for the example column base when these new expressions are implemented on the componen! method framework. Finally, and judging by the modest improvement got by affecting exclusively the stiffness ratio value ,this thesis develops mathematical expressions for the unitary stiffness variation (y) that modify the predicted graph plotting and unfailingly brings it closer to the real M-0 representation.In the case studied the precision obtained is nearly absolute. The main future research line proposed by the author is faced to keep on using the working method devised for this docto ral thesis on different geometrical and materialcolumn base configurations. The main objective to be achieved by working the results obtained is to gel a general form ulation, valid for any colum n base configuration, which allows improving its rotational behaviour prediction. Once more reliable approaches can be achieved, the last step of this future research line,and the most importan! for the practica! and professional approach, is jusi the opposite approximation, that is starting off a specific rotationalbehaviour desired by the designer, provide him with severa! possible column bases configurations that satisfy this requirement.

Les unions entre els diversos elements estructurals, malgrat que sovint han estat menystingudes a nivell estructural i s'han considerat com a simples detalls constructius, són claus per garantir la correcta distribució d'esforços i assegurar una avinença entre model utilitzat pel càlcul i realitat construïda. Al llarg dels anys s'han dissenyat exclusivament sota el criteri de resistència aspecte que, arrel de la introducció de les noves normatives tals com l'Eurocodi, actualment es pot complementar amb el de rigidesa i, encara en una fase inicial de desenvolupament, amb el de capacitat de rotació o ductilitat. El present treball aprofundeix en un tipus d'unió determinat: les bases de pilars. A part de resumir tot el marc teòric del mètode dels components, que és el mètode predictiu de l'Eurocodi, aquest és aplicat també a nivell practic en un exemple concret de basa de pilar, arribant a obtenir els grafics que la norma preveu pel seu comportament M-0. Aquests es comparen amb els reals, extrets d'una modelització informàtica amb elements finits convenientment calibrada i testejada, per tal de coneixer la precisió que la predicció del metode ofert per la normativa posseeix. En base a aquesta comparació s'estudia la relació existent entre la precisió del comportament M-0 de la unió obtinguda per l'exemple treballat i el valor del ratio de rigidesa (µ) utilitzat. La tesi desenvolupa una nova formulació pel valor del rati de rigidesa que l'acosta més al real, expressions que quan s'incorporen a les del mètode dels components tan augmentar lleument, amb caracter general, la precisió de la predicció del comportament rotacional obtingut per la basa del pilar. Finalment, i a tenor de la millora modesta que provoca incidir únicament en el valor del rati de rigidesa, la tesi desenvolupa una formulació per la variació unitaria de la rigidesa (y) que modifica el traçat del gràfic M-0 de la predicció i l'acosta indefectiblement al real, aconseguint una precisió gairebé absoluta en el cas d'estudi. La principal línia futura d'investigació que es proposa és seguir amb el mètode de treball ideal en aquesta tesi, amb diferents configuracions geomètriques i materials de bases de pilars.Treballant els resultats extrets l'objectiu és aconseguir una formulació de caràcter general, vàlida per qualsevol configuració de basa de pilar que es tingui, que permeti millorar la predicció del seu comportament rotacional. Un cop aconseguides aproximacions més fiables, l'últim pas a per aquesta línia de treball, i el més important a nivell pràctic i professional, és l'invers, és a dir, a partir d'un determinat comportament rotacional desitjat pel dissenyador, oferir diverses configuracions de bases de pilars possibles.