Creación de modelos numéricos para el dimensionado de uniones con cola de milano entre vigas de madera estructural

Zusammenfassung

La unión en cola de milano redondeada se ha convertido en una de las uniones habituales para resolver encuentros entre viguetas y vigas de forjado así como correas y vigas de cubierta. La reducción del tiempo de montaje, su estética y la introducción de la maquinaria de control numérico en los procesos de mecanizado han sido los principales artífices del incremento de su utilización. La falta de normativas y especificaciones técnicas sobre su funcionamiento hacen que las empresas y los técnicos dedicados al diseño de estructuras de madera asuman geometrías determinadas normalmente definidas sin considerar la optimización en cuanto a la distribución tensional dentro de la unión. Esto se debe a que su funcionamiento basado en la transmisión de esfuerzos mediante contacto entre superficies dificulta el conocimiento del estado tensional interno. Los métodos basados en la simulación numérica mediante elementos finitos permiten analizar las tensiones internas en este tipo de casos. Con el principal objetivo de crear una herramienta útil para el cálculo de estructuras de madera, se generó un modelo de simulación numérica en tres dimensiones introduciendo las propiedades del material en su fase de comportamiento elástica y validado mediante la realización de ensayos experimentales. Este modelo se utilizó para analizar el desplazamiento de la espiga, la influencia en la flecha máxima de la unión mediante la determinación del grado de empotramiento y el estado tensional, tanto en la espiga como en la caja. Introduciendo el criterio cuadrático de rotura de Tsai Wu (no considerado hasta ahora en la simulación de la unión), se discute la capacidad de carga en función de la geometría aportando como novedad la detección del momento de entrada en plastificación de la madera.