Diseño y análisis de conexiones de estructuras metálicas usando componentes basados en elementos finitos con el software Idea Statica

Abstract

La siguiente investigación se realizó en el campo de ingeniería estructural mecánica específicamente en el diseño y cálculo de las conexiones metálicas, este diseño actualmente es realizado de forma analítica estimando muchos parámetros de la conexión (cargas, comportamiento del material), al realizar los cálculos por elementos finitos se obtienen dichos parámetros con precisión, el método validado CBFEM se basa en el uso de FEM y el Método de Componentes siendo este último método para el análisis de conexiones en 2D. El trabajo consiste en el uso del software que usa el CBFEM denominado IDEA Statica en el análisis de distintas tipologías de conexiones. El trabajo es de nivel descriptivo mediante la recolección de conexiones analizadas manualmente para comparar los resultados con los cálculos realizados de las mismas conexiones analizadas con el software, además se evalúa si el método es económico para una conexión reduciendo la cantidad de material sin llegar a fallar algún elemento y los beneficios de la interoperabilidad que tiene el software con los softwares TEKLA Structures y Robot Structural. Los resultados comprueban que el método CBFEM es versátil para el análisis de conexiones metálicas usando la normativa americana obteniendo resultados precisos de forma simple con la capacidad de evitar el sobredimensionamiento además la importación de conexiones de softwares CAD y CAE apoyando en el cálculo evitando el rediseño de la conexión.

The following research was carried out in the field of mechanical structural engineering specifically in the design and calculation of metal connections, this design is currently performed analytically estimating many parameters of the connection (loads, material behavior), when performing calculations by Finite elements such parameters are obtained with precision, the CBFEM validated method is based on the use of FEM and the Component Method being the latter method for the analysis of 2D connections. The work consists in the use of the software used by the CBFEM called IDEA Statica in the analysis of different types of connections. The work is of descriptive level by collecting manually analyzed connections to compare the results with the calculations made of the same connections analyzed with the software, in addition it is evaluated if the method is economical for a connection by reducing the amount of material without failing to fail some element and the benefits of the interoperability that the software has with the software TEKLA Structures and Robot Structural. The results prove that the CBFEM method is versatile for the analysis of metal connections using American regulations, obtaining precise results in a simple way with the ability to avoid oversizing, as well as the import of CAD and CAE software connections, supporting the calculation, avoiding the redesign of the connection.