Placas con distintas condiciones de apoyo: estudio del impacto humano contra vidrios de seguridad en edificación

摘要

El presente Trabajo de Fin de Grado se enmarca dentro de un estudio que se lleva desarrollando en el departamento de estructuras industriales en la ETSII UPM desdeud2005, cuyo objetivo principal es el conocimiento y la modelización del fenómeno del impacto humano en vidrios de seguridad en edificación.udHasta el momento, las normas de las que se dispone para este dimensionamiento no tienen en cuenta las solicitaciones que se producen en los vidrios debido a cargas dinámicas como los impactos. Por tanto, uno de los objetivos de este Trabajo ha sido mostrar la necesidad de considerar la carga de impacto en el diseño de los vidrios para edificación.udSe ha comenzado, por tanto, definiendo el fenómeno que se va a estudiar, y para lo que se cuenta con la Norma UNE-EN 12600:2003, que presenta el método de ensayo que se debe realizar sobre placas de vidrio plano para clasificarlas en función de sus prestaciones ante el impacto y de su modo de rotura.udEl ensayo que se describe en la norma consiste en hacer impactar sobre una probeta de vidrio fijada a un marco un péndulo neumático desde 3 alturas de caída distintas (190 mm, 450 mm y 1200 mm), simulando de esta forma el impacto de una persona contra un vidrio.udEn la ETSII UPM se han llevado a cabo varias campañas de ensayo, en 2006 y 2014, siguiendo lo estipulado en la norma, y obteniendo como resultado las historias temporales de aceleraciones del péndulo durante el impacto y de microdeformaciones de cada uno de los vidrios ensayados; además de los valores de aceleraciones y microdeformaciones máximos para todos los ensayos.udQueda clara esa necesidad de la que se hablaba en un principio de tener en cuenta la carga de impacto en el diseño de los vidrios, puesto que, para valores de fuerzas del mismo orden, se producen tensiones y desplazamientos mucho más elevados con impactos que con la norma.udComo un objetivo más del Trabajo, se busca extrapolar los métodos usados para modelar el comportamiento de vidrios con condición de apoyo sobre los cuatro lados, es decir, la construcción de las curvas adimensionales y su aplicación en el modelo de 2udGDL, a nuevas condiciones de contorno: placa apoyada en dos lados (2L) y placa sujeta mediante cuatro apoyos puntuales abotonados (4P).udUna vez finalizado este estudio, se presentó como alternativa otro camino para el cálculo de esta rigidez aparente, que sigue siendo no lineal, con el fin de comprobar si los nuevos resultados que se obtienen coinciden o no con los calculados a partir del análisis estático. Se realiza ahora, por tanto, un análisis dinámico por distribución de tensiones. Se calcula primero la evolución de las deformadas de las placas en función de la carga para los primeros cuatro modos de vibración, así como los valores de frecuencias y desplazamientos, que permiten observar ese comportamiento no lineal de las placas. Y después, se presentan dos métodos para el cálculo de la rigidez aparente. El primero de ellos, supone la masa del vidrio variable en cada estado de carga, suponiendo válida la calculada por el propio programa Nastran al realizar el análisis dinámico, sin embargo se observan coeficientes de rigidización demasiado elevados según se va aumentando la carga aplicada, lo que lleva a suponer que las masas aparentes que calcula Nastran no son válidas y por tanto este método queda descartado.udSe recurre, por tanto, a un segundo método. En este caso se ha aplicado la hipótesis de que la masa aparente del vidrio se mantiene constante durante todos los casos de carga, ya que se sabe a ciencia cierta que la masa aparente que calcula Nastran para el caso sin rigidizar es correcta, por lo que las rigideces modales serán calculadas a partir de esa masa. De esta forma se obtienen coeficientes de rigidización más cercanos a los obtenidos por análisis estático, dándose por válido por tanto este método.udDe esta forma se presenta un nuevo camino para el cálculo de las rigidices aparentes de las placas de vidrio en el modelo de 2 GDL, lo que abre una nueva vía de investigación futura.