Modelado de Falla en Uniones Tipo Clavija de Elementos Estructurales de Madera Sometidas a Corte

Abstract

Se presenta en este trabajo una metodología para modelar la falla en uniones tipo clavija de miembros estructurales de madera sometidas a corte simple. Se utilizó un código comercial de elementos finitos para la construcción del modelo, en el que se incluyeron elementos hexaédricos isoparamétricos de 20 nodos para la geometría y elementos superficiales de 8 nodos para representar los pares de contacto friccionales. Se asignaron las propiedades de los materiales definiendo la ley constitutiva de los tensores elásticos según la simetría de cada material: transversalmente isotrópico para la madera e isotrópico para el acero. Se propone una estrategia para representar el aplastamiento de la madera en la cercanía a la unión por medio de una zona de transición que plastifica isotrópicamente. En el modelo de elementos finitos se utilizó un algoritmo de contacto tipo Lagrange Aumentado entre la clavija y la madera el cual se calibró ajustando el factor de rigidez normal así como también el coeficiente de fricción de Coulomb. Los modelos así construidos reproducen los patrones de carga- desplazamiento típicos para este tipo de uniones así como los valores de carga en el límite proporcional y carga de fluencia según las ecuaciones provistas por la norma NDS Wood Construction 2005. Adicionalmente fue posible representar el mecanismo de formación de rótulas plásticas en el elemento metálico y el aplastamiento en la madera según los modos de falla que predice el Modelo Europeo de Fluencia. El modelo desarrollado en este trabajo constituye un marco de referencia adecuado para el estudio de problemas estructurales y constructivos que se presentan en las uniones mecánicas tipo clavija de las estructuras de madera.