Determinación del comportamiento bajo cargas concentradas de perfiles de lámina delgada (MM)

Behavior of cold-formed thin steel sections (MM) under concentrated loads

¿En el campo de la lámina delgada continuamente aparecen nuevos tipos de perfiles que son desarrollados con el objeto de mejorar los ya existentes. Un ejemplo de esto es la aparición del perfil M, elaborado para mejorar la eficiencia a corte del perfil C y su resistencia al arrugamiento del alma por efecto de cargas concentradas. Teóricamente, se logra el objetivo de mejorar la resistencia a corte del perfil C y de algún modo su resistencia al arrugamiento del alma, pero debido a los dobleces generados en el alma (rigidizadores intermedios) para acortar la longitud de pandeo, se producen comportamientos que desde el punto de vista de esfuerzos por flexión y deflexiones no pueden ser analizados con los fundamentos teóricos de la mecánica tradicional. Este comportamiento se ve acentuado con la presencia de cargas concentradas. Por la razón expuesta anteriormente, a parte de la determinación de la resistencia teórica del perfil M (basada en el AISI 1996), se desarrollan pruebas sobre cuatro modelos de los que se obtienen tópicos como: carga máxima resistida, identificación visual del posible tipo de falla, deflexiones (centro de la luz) y deformaciones unitarias (εx, εy, εxy, y adicionalmente se elaboran modelos matemáticos simplificados y por elementos finitos (en el programa COSMOS/M), con el fin de hacer una revisión detallada del comportamiento de los esfuerzos y deformaciones en el perfil. La calibración de estos modelos se lleva a cabo con base en los resultados obtenidos de los ensayos. De otra parte, se hacen pruebas cíclicas balo cargas pseudoestáticas, con el objeto de estudiar el comportamiento histerético del perfil MM, con y sin rigidizadores.

Introducción

Los elementos estructurales de lámina delgada han sido aceptados en el mundo debido a las ventajas que suponen su bajo peso, fácil  colocación y economía frente a otros.  Sin embargo, para su uso se requiere de un diseño meticuloso por los inconvenientes que acarrean sus reducidos espesores.

Los primeros países en utilizar la lámina delgada como solución a problemas estructurales fueron Estados Unidos y Gran Bretaña, por el año de 1850. También fueron ellos los que dieron muestras de grandes progresos en las investigaciones sobre el comportamiento de elementos estructurales elaborados con este material, alrededor de los años 1960 y 1970, con los trabajos realizados por George Winter y posteriormente por Wei Wen Yu.

Actualmente la mayor parte de las investigaciones sobre la lámina delgada son realizadas en Estados Unidos, Canadá, Europa y Asia, ya sea por universidades u otro tipo   de instituciones. La mayoría de estas son realizadas con el propósito de mejorar las normas existentes y ampliar sus alcances; como ejemplo se puede nombrar la tesis doctoral 1Combined Web Crippling and Bending Moment Failure of FirstGeneration Trapezoidal Steel Sheeting Experiments, Finite Element Models, Mechanical Models" (Hofmeyer, 2000), en la cual se hace un estudio teórico y experimental del problema  de  pandeo  local  bajo  cargas  concentradas y se comparan los resultados con modelos matemáticos calibrados.