Validación analítica y numérica de uniones soldadas de acero en pasarelas de embarque de pasajeros de aeropuertos y puertos frente al fallo estático y a fatiga.

Abstract

[ES] En la arquitectura urbana resulta habitual encontrarse estructuras metálicas, espe cialmente de acero. Numerosas infraestructuras como edificios, naves industriales o puen tes están compuestas por barras de acero conectadas mediante uniones soldadas. Por ello, conocer bien su funcionamiento y propiedades mecánicas resulta crucial para un diseño se guro y adecuado. En este marco de conocer con claridad el comportamiento de las estructuras se centra este Trabajo Final de Máster, estudiar de primera mano el fenómeno de fatiga en una unión soldada, así como comprobar su validez ante cargas estáticas. La estructura de estudio será una pasarela de embarque de pasajeros de aeropuertos y puertos. Tras una breve contextualización del problema, primeramente, se explican los conte nidos teóricos de los dos fenómenos que intervienen: la soldadura y la fatiga. También se describe qué tipos de pasarelas de embarque existen, así como sus principales componentes, ya que es en uno de ellos en el que se centran los análisis. Además, se incluye un capítulo centrado en los softwares utilizados y la normativa que aplica (Eurocódigos estructurales). Posteriormente, antes de presentar los resultados, se expone cuál es la geometría de estudio y cómo ha sido modelada en Tricalc, un software de elementos finitos tipo barra. Se detalla todo el proceso, desde la creación de la geometría y cómo ésta ha sido cargada, hasta la verificación de criterios de tensiones y deformaciones y cómo ha sido necesario un rediseño para cumplir con estos. Una vez se tiene el modelo de Tricalc, comienza el grueso del proyecto, ya que se pre senta la verificación de las uniones soldadas del componente de estudio. Los resultados se desarrollan tanto para el caso estático como para el caso de fatiga. Los análisis se reali zan analíticamente, siguiendo la normativa del Eurocódigo, y numéricamente, por medio de software de elementos finitos. Finalmente, las conclusiones del presente TFM permiten conocer el estado de las unio nes soldadas y verificar si el diseño del componente es seguro, realizando comparaciones entre el método analítico y numérico para ambos casos de resolución, el estático y el de fatiga. Resulta un estudio muy completo tanto a nivel teórico como práctico, ya que envuelve una gran cantidad de aspectos muy comunes desde el punto de vista ingenieril. Además, al combinar la soldadura y la fatiga, dos fenómenos habituales en la ingeniería, pero a la vez muy complejos, lo hace un estudio muy interesante y un verdadero reto.

[EN] In urban architecture, it is common to find metal structures, especially steel. Numerous infrastructures such as buildings, industrial warehouses, or bridges are composed of steel bars connected by welded joints. Therefore, understanding their functioning and mechani cal properties is crucial for safe and adequate design. Within this framework of clearly understanding the behavior of structures, this Mas ter’s Thesis focuses on studying firsthand the phenomenon of fatigue in a welded joint, as well as verifying its validity under static loads. The structure under study will be a passen ger boarding bridge at airports and ports. After a brief contextualization of the problem, the theoretical contents of the two phe nomena involved, welding and fatigue, are explained first. The different types of boarding bridges and their main components are also described, as one of them is the focus of the analysis. Additionally, a chapter is included focusing on the software used and the applica ble standards (Structural Eurocodes). Subsequently, before presenting the results, the study geometry and how it was modeled in Tricalc, a finite element software for bars, are explained. The entire process is detailed, from the creation of the geometry and how it was loaded, to the verification of stress and strain criteria and the necessary redesign to meet these criteria. Once the Tricalc model is complete, the main part of the project begins, which involves verifying the welded joints of the component under study. The results are developed for both the static and fatigue cases. The analyses are carried out analytically, following the Eurocode standards, and numerically, using finite element software. Finally, the conclusions of this Master’s Thesis allow us to understand the state of the welded joints and verify if the component design is safe by comparing the analytical and numerical methods for both the static and fatigue cases. This study is very comprehensive both theoretically and practically, as it encompasses many common aspects from an engineering perspective. Additionally, by combining welding and fatigue, two common yet complex phenomena in engineering, it makes the study very interesting and a true challenge.