Resumen de New approach for efficient design of stainless steel RHS and SHS elements
Esta tesis trata sobre el comportamiento de perfiles tubulares conformados en fío de acero inoxidable y propone expresiones de diseño alternativas y más eficientes. Un diseño eficiente de las estructuras de acero inoxidable, junto con sus adecuadas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, hacen de este material una atractiva alternativa frente al acero al carbono para aplicaciones estructurales.
Se ha realizado un estudio exhaustivo del comportamiento tensodeformacional de diferentes tipos de acero inoxidable, así como de los modelos analíticos que caracterizan su comportamiento. El estudio se basa en más de 600 curvas experimentales de material extraídas de la literatura y complementadas con 42 ensayos. Los resultados ponen en evidencia que el modelo material actualmente recogido en el Anejo C de la EN1993-1-4 (2006) representa adecuadamente el comportamiento tensodeformacional de diferentes grados y tipos de material. No obstante, se han propuesto nuevas expresiones para la determinación de los coeficientes de no linealidad n y m, así como para la predicción de la resistencia y deformación últimas de los aceros inoxidables ferríticos.
La tesis también describe una campaña experimental en elementos tubulares de acero inoxidable ferrítico EN1.4003. Tras la medición de la geometría e imperfecciones iniciales, se procedió a la caracterización del comportamiento de las regiones planas y de esquina mediante 20 ensayos de material. El comportamiento seccional se ha estudiado mediante 10 ensayos de elementos cortos a compresión y 16 sometidos a flexocompresión, realizando también 8 ensayos sobre vigas biapoyadas sometidas a flexión pura y 4 sometidas a gradientes de flexión. El comportamiento a nivel de elemento se ha caracterizado mediante 12 ensayos de pilares sometidos a compresión y flexocompresión y el estudio sobre la capacidad de redistribución de estructuras de acero inoxidable ferrítico se ha basado en 9 vigas continuas. El comportamiento de los grados austeníticos, ferríticos y duplex se ha estudiado también mediante los modelos de elementos finitos previamente validados a partir de los ensayos realizados.
La valoración de las expresiones de diseño actualmente recogidas en las diferentes normativas se ha llevado a cabo mediante la comparación de los resultados numéricos y experimentales con las cargas predichas para diferentes estados de carga. Dichos resultados han puesto de manifiesto que las resistencias predichas por las normativas son considerablemente conservadoras tanto para secciones robustas como esbeltas, puesto que no se tienen en cuenta los efectos de endurecimiento por deformación y el comportamiento de abolladura no está correctamente caracterizado. Por consiguiente, se ha propuesto un nuevo método de diseño basado en el Direct Strength Method (DSM) para secciones y elementos de acero inoxidable, aplicable en todo el rango de esbelteces y que emplea una misma curva de resistencia para los distintos casos de carga. Se ha demostrado que la nueva propuesta proporciona mejores resultados tanto a nivel seccional como en elementos y su fiabilidad se ha demostrado mediante el correspondiente análisis estadístico, permitiendo su inclusión en las normativas de diseño.
Por último, se ha estudiado la aplicabilidad de los métodos de diseño basados en el cálculo global plástico en vigas continuas de acero inoxidable. El estudio ha demostrado que pese a que la consideración de métodos basados en cálculos elásticos proporciona resultados notablemente conservadores, los métodos tradicionales de diseño plástico pueden ser utilizados junto con la definición de Clase 1 actualmente recogida en EN1993-1-4 (2006). No obstante, también se ha demostrado que la mejor predicción de resistencia viene dada por aquellos métodos que incorporan tanto la redistribución de esfuerzos como los efectos de endurecimiento por deformación, como son el Continuous Strength Method o el método propuesto basado en el DSM.
