Tesina feta en col.laboració amb COMPASS Ingeniería y Sistemas S.A

Castellano: El uso de materiales compuestos en la ingeniería estructural ha crecido notablemente en los últimos años gracias a las ventajas que aportan en relación con los materiales constructivos convencionales. Las numerosas cualidades funcionales como la ligereza, el bajo mantenimiento, la multitud de formas y su gran resistencia mecánica y química hacen de estos materiales una alternativa o complemento ideal al hormigón o el acero. En concreto, los materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio (GFRP) fabricado por pultrusión son de gran utilidad en el ámbito del diseño de puentes, siendo usados tanto en la rigidización de los tableros o como en refuerzos de vigas o pilares. Su fácil transporte y colocación en obra son sus grandes ventajas frente a los materiales tradicionales. Sin embargo, la falta de una guía de diseño normalizada sobre estos materiales frena su evolución. Se han elaborado distintos estudios y normativas sobre materiales FRP pultrusionados, pero la falta crítica constructiva y de unificación de ideas han evitado la coordinación de una guía de diseño global. Es ejemplo de ello las conexiones mecánicas entre elementos de materiales compuestos de este tipo. Este tipo de conexiones con tornillos es a día de hoy uno de los objetivos de la investigación sobre estos materiales. En la tesina se analizan los resultados de diversos ensayos experimentales llevados a cabo en el IETcc para la verificación de la capacidad de carga de paneles de material compuesto reforzado con fibra de vidrio (GFRP) y de diversos tipos de uniones mecánicas mediante tornillos. Los ensayos formaron parte del proyecto de una pasarela híbrida de acero inoxidable y perfiles y placas nervadas de GFRP construida en Zumaia. Paralelamente a estos resultados experimentales, se analizan los ensayos mediante los criterios de dimensionamiento de una guía y un manual de diseño. La guía corresponde a la instrucción italiana de perfiles pultrusionados FRP y el manual perteneciente a la empresa suministradora de los paneles usados en los ensayos. De esta manera, se hace una verificación de los ensayos y por la otra un análisis comparativo de los dos criterios de cálculo simplificado de uniones mecánicas pertenecientes a los dos manuales. Por último se modelizan numéricamente los ensayos con el método de los elementos finitos mediante el software Ramseries. Este permite trabajar con el modelo de materiales compuestos laminados y el uso de un criterio de fallo (LaRC04) que distingue el modo de fallo de sus componentes, la fibra y la matriz del elemento. A partir de los resultados de los ensayos, cálculos simplificados y la modelización, se pretende hacer un análisis comparativo y así sacar conclusiones respecto al comportamiento de las uniones mecánicas y de las principales diferencias entre los dos manuales en uso actualmente.

English: The use of composite materials in structural engineering has grown substantially in recent years due to their advantages in relation to conventional construction materials. The many functional qualities such as lightness, low maintenance, the multitude of forms and great mechanical and chemical resistance make these materials an alternative or ideal complement to concrete or steel. Particularly, composites reinforced with glass fibers (GFRP) by pultrusion are especially useful in bridge design, being used either as stiffeners for bridge decks or as reinforcements in beams or pillars. Easy transportation and installation at site are its great advantages in comparison with traditional materials such as concrete. However, the lack of a standard design guide on these materials slows down its evolution. Various studies have been developed some regulations on these materials, but constructive criticism and lack of unifying ideas have prevented the coordination of a global design guide. The theory about mechanical connections between structural elements is one of the most important knowledge gaps. Mechanical connections with bolts is today one of the objectives of the research on these materials. MSc Thesis analyzes the results of several experimental tests carried out at the IETcc to verify the load capacity of composite panels reinforced with glass fibers (GFRP) and various types of mechanical joints. The trials were part of the proposed hybrid stainless steel GFRP pedestrian bridge built in Zumaia. Parallel to these experimental results, the tests are analyzed using the design criteria of two design manuals. The Italian Design Guide of FRP pultruted shapes and the other is owned by the supplier of the profiles used in the trials. Thus, it is a verification test and the other a comparative analysis of the two criteria of simplified calculation of mechanical connections belonging to the two manuals. Finally the tests are modeled numerically with a finite element model using the software Ramseries. This allows you to work with the model of laminated composites and using a criterion of failure (LaRC04) distinguishes the failure mode of components, fibers and matrix element. From the test results, simplified calculations and modeling, is to make a comparative analysis and draw conclusions about the behavior of mechanical joints in these materials add comparison of the manuals.