Tesis:
Estudio teórico experimental de impactos humanos contra vidrios de acristalamientos de edificación.
- Autor: POSTIGO POZO, Sergio
- Título: Estudio teórico experimental de impactos humanos contra vidrios de acristalamientos de edificación.
- Fecha: 2010
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: MECANICA ESTRUCTURAL Y CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: HUERTA GOMEZ DE MERODIO, Mª Consuelo
- Director/a 2º: PACIO ALVAREZ, Antonia
- Resumen: Este trabajo presenta el estudio del fenómeno de impacto humano contra acristalamientos en edificación. El estudio experimental y teórico, a partir de modelos de elementos finitos y modelo lineales simplificados, emplea el impacto de cuerpo blando para profundizar en el estudio de los impactos de personas sobre acristalamientos de vidrios de seguridad. Es un intento de mejorar el conocimiento del fenómeno y facilitar la optimización del diseño de estos elementos cada vez más empleados en la edificación. Para el estudio experimental se ha diseñado y construido un banco de ensayos con péndulo capaz de realizar impactos controlados sobre placas de vidrio de iguales características a las habitualmente empleadas en los acristalamientos de edificación. Se han contemplado diferentes condiciones de sujeción: apoyado en dos lados, apoyado en todo el contorno y abotonado; diferentes espesores, de 5 a 10 mm; y distintas tipologías, laminado de placas recocidas y monolítico de placa templada. El banco de ensayos y el péndulo de impacto se han diseñado cumpliendo las especificaciones de la normativa europea que lo regula, y ampliando las posibilidades del mismo con el fin de poder realizar ensayos de impactos no centrados de hasta 590 Julios. Para asegurar el buen comportamiento del banco de ensayos se han realizado campañas paralelas de ensayos modales que han permitido asegurar la estabilidad ante los impactos del banco soporte y la calidad de los ensayos de impactos. En la campaña de ensayos se han realizado un total de 240 impactos sobre 17 placas de vidrio. En cada uno de los impactos se ha medido: altura de caída del péndulo de impacto, aceleración del péndulo de impacto, aceleración en el banco de ensayos, aceleración en la placa de vidrio, deformación vertical y horizontal en el centro de la placa de vidrio y huella de contacto máxima. En paralelo a la campaña de ensayos se han implementado modelos de cálculo con elementos finitos y modelos de cálculo simplificados, que tras los ajustes oportunos, son capaces de estimar la evolución de las distintas variables medidas. Además se puede estimar un campo de probabilidad de fallo a partir del modelo de Weibull, cuyos parámetros se han calibrado con los resultados experimentales de una campaña auxiliar de ensayos de rotura con anillos concéntricos de 82 placas de vidrio. Dicha campaña se ha realizado en colaboración con el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC, siendo necesario el diseño y fabricación del útil empleado. Los 240 impactos de la campaña de ensayos han producido una gran cantidad de información que ha requerido un análisis exhaustivo y permitido sistematizarla para un uso adecuado de la misma. Se han propuesto 5 parámetros para la descripción de cada uno de los impactos, recogiéndose todos los resultados en formato de tablas y de gráficas. De los resultados, cabe destacar que a pesar de la no linealidad del fenómeno del impacto, se ha encontrado linealidad en dos parámetros: altura de recuperación del péndulo tras el contacto para las placas de vidrio sin fracturar respecto a la altura de caída y la aceleración máxima del péndulo respecto a su velocidad inicial. Es de destacar que la linealidad encontrada no depende del resto variables estudiadas en el fenómeno. Además de esto, se ha observado también que, en función de la flexibilidad de la placa impactada, se pueden producir diferente número de etapas de contacto. Los resultados de los impactos han validado los modelos de elementos finitos y modelos simplificados desarrollados en paralelo; los cuales permiten, adicionalmente a los ensayos experimentales, realizar análisis energéticos y predicciones de posibles configuraciones no ensayadas. Tanto los resultados experimentales como los modelos revelan valores de aceleración del péndulo entre 30 y 300 m/s2, valores de micro-deformaciones entre 300 y 3000 µe , y para la duración del impacto se registran dos rangos de duración, uno centrado en 45 ms para los impactos simples y otro de 120 ms para los impactos triples correspondientes a las placas de vidrio más flexibles. Con este trabajo se ha profundizado en el fenómeno del impacto de personas sobre placas de vidrio empleadas en edificación y tras su estudio experimental y teórico a través de modelos de cálculo se presenta como analizar con modelos precisos el comportamiento de cualquier configuración de acristalamiento en el marco de la normativa Europea.