Aprèn - Itsaso Arrayago Luquin

El acero inoxidable ha ganado relevancia en la ingeniería estructural por su resistencia a la corrosión, durabilidad y propiedades mecánicas, entre las que destacan la ductilidad y capacidad de disipación de energía, lo que lo convierten en una opción ideal para estructuras en ambientes agresivos y regiones con alta actividad sísmica. Sin embargo, su aplicación en diseño sísmico sigue siendo limitada debido a la falta de directrices específicas que consideren sus particularidades, especialmente frente a efectos de segundo orden, por falta de estudios que permitan desarrollar directrices normativas propias. Con el objetivo de contribuir al desarrollo de normativas sismoresistentes específicas para el acero inoxidable estructural, en esta tesis se analiza el comportamiento sísmico de pórticos resistentes a momentos fabricados en acero inoxidable austenítico, ferrítico y dúplex bajo la normativa prEN 1998-1-1 (2021). La metodología incluye simulaciones numéricas avanzadas mediante análisis no lineales geométricos y de material con imperfecciones (GMNIA, por sus siglas en inglés: Geometrically and Materially Nonlinear Analysis with Imperfections) como referencia, complementadas con cálculos iterativos para evaluar factores de amplificación y coeficientes de sensibilidad a la deriva θ, y analizar la precisión de las expresiones existentes para estructuras de acero al carbono cuando se aplican a los pórticos analizados. Los resultados demuestran que el acero inoxidable dúplex ofrece mayor rigidez y estabilidad frente a los efectos de segundo orden, seguido del ferrítico y, finalmente, el austenítico, que destaca por su mayor flexibilidad y sensibilidad. También se evalúan variaciones en altura y carga, destacando el impacto de los factores de comportamiento ajustados para cada material. El análisis estadístico de los coeficientes de sensibilidad de los pórticos de acero inoxidable analizados θss permitió identificar configuraciones críticas.

Predicción de la capacidad última de pórticos de acero mediante la combinación de un análisis global plástico y de inestabilidad

Projecte Final de Màster Oficial

Serrón Silveira, Pablo Guillermo

Tutor/a - Director/a: Mirambell Arrizabalaga, Enrique; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2025

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

En aquest treball es presenta una metodologia de càlcul alternativa al clàssic resultat de Merchant-Rankine per a la predicció de la càrrega última de pòrtics d'acer no arrossegats en funció dels factors de càrrega crítica de pandeig elàstic i de col·lapse plàstic en teoria de primer ordre . La necessitat de buscar un enfocament alternatiu al de Merchant-Rankine sorgeix de l'avaluació de la predicció d'aquesta equació a les estructures estudiades en aquest treball, on s'observa que la predicció de Merchant és insegura, és a dir, prediu una càrrega última més gran a la càrrega darrera de referència, resultant de l'anàlisi GMNA, per a la majoria dels casos estudiats. En aquest estudi s'analitzen 33 pòrtics metàl·lics, d'un, tres i set nivells i una única obertura, amb seccions classe 1, de les sèries HEB i IPE i conformats per acer S235. El mètode introdueix com a novetat l'ús de l'anàlisi rígid-plàstic en teoria de segon ordre (RPSOA), i la seva interrelació amb l'anàlisi no lineal geomètrica (GNA) a partir del factor de càrrega associat a la intersecció de les dues anàlisis en una corba factor de càrrega-desplaçament. La metodologia seguida a la feina implica l'anàlisi de les estructures amb un programa d'elements finits avançat com Abaqus, per obtenir les corbes de les anàlisis no lineal geomètrica (GNA) i no lineal geomètric i material (GMNA), i l'ús d'un programa comercial, Consteel, per a l'anàlisi de ròtules plàstiques en teoria de primer ordre. Després, utilitzant una formulació analítica, s'obté la corba de l'anàlisi rígid-plàstica en teoria de segon ordre (RPSOA). A partir d'aquests resultats, s'utilitza el punt de tall de les dues corbes, la corba GNA i la corba RPSOA, com a paràmetre per obtenir la formulació de la càrrega última de les estructures. S'obté una formulació que, aplicada als pòrtics estudiats, proporciona una estimació del costat de la seguretat de la càrrega última de pòrtics metàl·lics no arriostrats.

En este trabajo se presenta una metodología de cálculo alternativa al clásico resultado de Merchant-Rankine para la predicción de la carga última de pórticos de acero no arriostrados en función de los factores de carga crítica de pandeo elástico y de colapso plástico en teoría de primer orden. La necesidad de buscar un enfoque alternativo al de Merchant-Rankine surge de la evaluación de la predicción de esta ecuación en las estructuras estudiadas en este trabajo, en donde se observa que la predicción de Merchant es insegura, es decir, predice una carga última mayor a la carga última de referencia, resultante del análisis GMNA, para la mayoría de los casos estudiados. En este estudio se analizan 33 pórticos metálicos, de uno, tres y siete niveles y un único vano, con secciones clase 1, de las series HEB e IPE y conformados por acero S235. El método introduce como novedad el uso del análisis rígido-plástico en teoría de segundo orden (RPSOA), y su interrelación con el análisis no lineal geométrico (GNA) a partir del factor de carga asociado a la intersección de ambos análisis en una curva factor de carga-desplazamiento. La metodología seguida en el trabajo implica el análisis de las estructuras con un programa de elementos finitos avanzado como Abaqus, para obtener las curvas de los análisis no lineal geométrico (GNA) y no lineal geométrico y material (GMNA), y el uso de un programa comercial, Consteel, para el análisis de rótulas plásticas en teoría de primer orden. Luego, utilizando una formulación analítica, se obtiene la curva del análisis rígido-plástico en teoría de segundo orden (RPSOA). A partir de estos resultados, se utiliza el punto de corte de ambas curvas, la curva GNA y la curva RPSOA, como parámetro para la obtención de la formulación de la carga última de las estructuras. Se obtiene una formulación que, aplicada a los pórticos estudiados, proporciona una estimación del lado de la seguridad de la carga última de pórticos metálicos no arriostrados.

This paper presents an alternative calculation methodology to the classic Merchant-Rankine result for the prediction of the ultimate load of unbraced steel frames based on the critical load factors of elastic buckling and plastic collapse in first-order theory. The need to find an alternative approach to Merchant-Rankine arises from the evaluation of the prediction of this equation in the structures studied in this paper, where it is observed that Merchant's prediction is unsafe, that is, it predicts an ultimate load greater than the reference ultimate load, resulting from the GMNA analysis, for most of the cases studied. This study analyzes 33 steel frames, with one, three and seven levels and a single span, with class 1 sections, of the HEB and IPE series and made of S235 steel. The method introduces the use of rigid-plastic analysis in second-order theory (RPSOA) as a novelty, and its interrelation with geometric nonlinear analysis (GNA) based on the load factor associated with the intersection of both analyses in a load-displacement factor curve. The methodology followed in the work involves the analysis of the structures with an advanced finite element program such as Abaqus, to obtain the geometric nonlinear analysis (GNA) and geometric and material nonlinear analysis (GMNA) curves, and the use of a commercial program, Consteel, for the analysis of plastic hinges in first-order theory. Then, using an analytical formulation, the rigid-plastic analysis in second-order theory (RPSOA) curve is obtained. From these results, the intersection point of both curves, the GNA curve and the RPSOA curve, is used as a parameter to obtain the formulation of the ultimate load of the structures. A formulation is obtained which, applied to the studied frames, provides an estimate of the safety side of the ultimate load of unbraced metal frames.

Análisis de la Fiabilidad Estructural de un Almacén construido con Elementos de Acero Reutilizado

Projecte Final de Màster Oficial

Rega Sarasola, Claudia

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2025

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

En un contexto global donde la sostenibilidad se ha convertido en una prioridad, la industria de la construcción enfrenta el desafío de reducir su impacto ambiental y avanzar hacia modelos más circulares. La reutilización de materiales, como elementos estructurales y subproductos industriales, emerge como una estrategia clave para disminuir las emisiones de carbono, reducir la extracción de materias primas y fomentar la economía circular. En este marco, el proyecto DRASTIC, financiado por el programa Horizon Europe, busca liderar la transformación del sector mediante soluciones innovadoras que integren sostenibilidad, viabilidad económica y circularidad. A través de la colaboración de 23 socios de ocho países europeos, DRASTIC desarrolla y valida estrategias prácticas en cinco demostradores, promoviendo un enfoque integral para la descarbonización del parque inmobiliario europeo hacia 2050. El objetivo de este trabajo es evaluar la fiabilidad estructural de un almacén de acero construido con elementos de acero reutilizados. Dado que los elementos de acero reutilizados presentan imperfecciones geométricas iniciales y niveles de tensiones residuales diferentes a los de los productos estructurales nuevos, la fiabilidad de las estructuras construidas con este tipo de elementos puede diferir de los requisitos prescritos en los códigos actuales.

In a global context where sustainability has become a priority, the construction industry faces the challenge of reducing its environmental impact and moving towards more circular models. The reuse of materials, such as structural elements and industrial by products, emerges as a key strategy to reduce carbon emissions, reduce the extraction of raw materials and promote the circular economy. In this framework, the DRASTIC project, funded by the Horizon Europe program, seeks to lead the transformation of the sector through innovative solutions that integrate sustainability, economic viability and circularity. Through the collaboration of 23 partners from eight European countries, DRASTIC develops and validates practical strategies in five demonstrators, promoting a comprehensive approach to the decarbonization of the European housing stock towards 2050. The objective of this work is to evaluate the structural reliability of a steel warehouse built with reused steel elements. Since reused steel elements exhibit initial geometric imperfections and different levels of residual stresses than new structural products, the reliability of structures built with these types of elements may differ from the requirements prescribed in current codes.

Influence of the joint's stiffness in the global response of steel structures

Projecte Final de Màster Oficial

Meneces Cárdenas, Bryan Iván

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Mirambell Arrizabalaga, Enrique

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Extension of CSM provisions for the design of high-strength steel members

Projecte Final de Màster Oficial

Estrella Reinoso, Steven Jair

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Análisis del proceso de reutilización de acero estructural: sostenibilidad y desafíos técnicos

Projecte Final de Màster Oficial

Hernando Sánchez, Julen

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Real Saladrigas, Esther

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Simulación del comportamiento estructural de piezas de acero inoxidable fabricadas con impresión 3D

Projecte Final de Màster Oficial

Rabasseda i Alcaide, Sergi

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Real Saladrigas, Esther

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Avui dia, l'acer inoxidable imprès en 3D “Additive Manufactured”s'està desenvolupant i investigant com a mètode de fabricació alternatiu per a materials estructurals en la construcció. Aquesta tècnica de fabricació permet llibertat de disseny i iteració en el seu procediment de producció, cosa que habilita el desenvolupament de geometries complexes en peces úniques i personalitzades, alhora que redueix les necessitats de material. Dins del desenvolupament d'aquesta nova tècnica de fabricació, ACERINOX, en col·laboració amb altres socis industrials i acadèmics inclosa la UPC, treballa en el projecte DWYN “Desenvolupament experimental de nova tecnologia d'impressió dual 3D per a l'obtenció de peces estructurals d'acers inoxidables” . El projecte DWYN té com a objectiu aconseguir el desenvolupament experimental d'una nova tecnologia de fabricació additiva, TIG-WAAM, mitjançant l'ús de dos capçals per imprimir elements estructurals d'acer inoxidable. En aquest context, aquesta tesi estudia les característiques i el comportament de provetes d'acer inoxidable impreses en 3D o a través de la simulació mitjançant models numèrics d'elements finits per proposar un conjunt de geometries a fabricar mitjançant la nova tecnologia TIG-WAAM a desenvolupament com a demostrador, que Posteriorment serà provat experimentalment al laboratori.

Hoy en día, el acero inoxidable impreso en 3D o “Additive Manufactured” se está desarrollando e investigando como un método de fabricación alternativo para materiales estructurales en la construcción. Esta técnica de fabricación permite libertad de diseño e iteración en su procedimiento de producción, lo que habilita el desarrollo de geometrías complejas en piezas únicas y personalizadas, al tiempo que reduce las necesidades de material. Dentro del desarrollo de esta nueva técnica de fabricación, ACERINOX, en colaboración con otros socios industriales y académicos incluida la UPC, está trabajando en el proyecto DWYN “Desarrollo experimental de nueva tecnología de impresión dual 3D para la obtención de piezas estructurales de aceros inoxidables”. El proyecto DWYN tiene el objetivo de conseguir el desarrollo experimental de una nueva tecnología de fabricación aditiva, TIG-WAAM, mediante el uso de dos cabezales para la impresión de elementos estructurales de acero inoxidable. En este contexto, esta tesis estudia las características y el comportamiento de probetas de acero inoxidable impresas en 3D a través de su simulación mediante modelos numéricos de elementos finitos para proponer un conjunto de geometrías a fabricar mediante la nueva tecnología TIG-WAAM en desarrollo como demostrador, que posteriormente será probado experimentalmente en el laboratorio.

3D printed or additive-manufactured stainless steel is nowadays being developed and investigated as an alternative fabrication method for structural material in construction. This manufacturing technique allows for design freedom and iteration on its producing procedure that permits the development of complex geometries on single and bespoke pieces while reducing the material needs. Within the development of this new manufacturing technique, ACERINOX, in cooperation with other industrial and academic partners including UPC, are working on the DWYN project “Desarrollo experimental de nueva tecnología de impresión dual 3D para la obtención de piezas estructurales de aceros inoxidables”. The DWYN project has the objective of achieving the experimental development of a new additive manufacturing technology, TIG-WAAM, by using two heads for the printing of structural stainless steel elements. Within this context, this thesis studies the characteristics and behaviour of 3D printed or additively manufactured stainless steel specimens through their simulation using finite element numerical models to propose a set of geometries to be manufactured by the new TIG-WAAM technology under development as demonstrator, which will be posteriorly tested experimentally in the laboratory.

Combinación de imperfecciones iniciales en pórticos arriostrados de acero

Projecte Final de Màster Oficial

Bonilla Silva, Ronny Gabriel

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Les imperfeccions geomètriques inicials són un factor constant en el disseny d'estructures d'acer tant globalment, en el context de pòrtics, com a nivell local, considerant els elements individuals. Aquestes imperfeccions, que es poden manifestar com la caiguda global de l'estructura, la manca de rectitud en els elements o les imperfeccions a la secció transversal, exerceixen un impacte significatiu en la resposta i la capacitat resistent de les estructures d'acer. Per tant, cal tenir en compte en el projecte de les esmentades estructures. A l'hora d'abordar la modelització d'aquestes imperfeccions inicials, hi ha diverses aproximacions, però la més pràctica i senzilla implica fer una superposició lineal i escalada de les maneres pròpies de l'estructura, obtingudes prèviament mitjançant una anàlisi de pandeig elàstic. Els codis internacionals especifiquen la magnitud i la manera com s'han d'assumir les imperfeccions; no obstant, no proporcionen una guia clara sobre com combinar-les. En general, els codis requereixen considerar totes les combinacions possibles i seleccionar la més crítica, cosa que resulta poc pràctica a causa del gran nombre de possibles combinacions, fins i tot en casos d'estructures simples. Fins ara, s'ha demostrat que, per a pòrtics no arriostrats, el cas d'imperfecció inicial més crític sol estar associat amb la primera manera de pandeig, relacionat amb la caiguda global del pòrtic. Per tant, considerar una combinació arbitrària d'imperfeccions (per exemple, amb amplituds positives d'imperfeccions) pot ser suficient i permet simplificar l'anàlisi. No obstant això, aquesta afirmació no és directament extrapolable a pòrtics arriostrats, ja que no hi ha risc de caiguda, i la influència de la combinació d'imperfeccions en aquest tipus de pòrtics encara no ha estat estudiada.

Las imperfecciones geométricas iniciales son un factor constante en el diseño de estructuras de acero tanto a nivel global, en el contexto de pórticos, como a nivel local, considerando los elementos individuales. Estas imperfecciones, que pueden manifestarse como el desplome global de la estructura, la falta de rectitud en los elementos o las imperfecciones en la sección transversal, ejercen un impacto significativo en la respuesta y la capacidad resistente de las estructuras de acero. Por lo tanto, deben tenerse en cuenta en el proyecto de dichas estructuras. A la hora de abordar la modelización de estas imperfecciones iniciales, existen diversas aproximaciones, pero la más práctica y sencilla implica realizar una superposición lineal y escalada de los modos propios de la estructura, obtenidos previamente mediante un análisis de pandeo elástico. Los códigos internacionales especifican la magnitud y la forma en que se deben asumir las imperfecciones; sin embargo, no proporcionan una guía clara sobre cómo combinarlas. En general, los códigos requieren considerar todas las combinaciones posibles y seleccionar la más crítica, lo cual resulta poco práctico debido al gran número de posibles combinaciones, incluso en casos de estructuras simples. Hasta la fecha, se ha demostrado que, para pórticos no arriostrados, el caso de imperfección inicial más crítico suele estar asociado con el primer modo de pandeo, relacionado con el desplome global del pórtico. Por lo tanto, considerar una combinación arbitraria de imperfecciones (por ejemplo, con amplitudes positivas de imperfecciones) puede ser suficiente y permite simplificar el análisis. Sin embargo, esta afirmación no es directamente extrapolable a pórticos arriostrados, ya que no hay riesgo de desplome, y la influencia de la combinación de imperfecciones en este tipo de pórticos aún no ha sido estudiada.

Initial geometric imperfections are a constant factor in the design of steel structures both globally, in the context of frames, and locally, considering individual elements. These imperfections, which can manifest as frame out-of-plumbness, lack of straightness in members or local imperfections in cross-sections, have a significant impact on the response and strength of steel structures. Therefore, they must be taken into account in design. When approaching the modeling of these initial imperfections, there are various approaches, but the most practical and simple involves performing a linear superposition of scaled eigenmodes, previously obtained from an elastic buckling analysis. International design codes specify the magnitude and shape of imperfections that should be assumed in design. However, they do not provide clear guidance on how this combination should be carried out. In general, design codes require considering all possible imperfection combinations and selecting the most critical one, which is impractical due to the large number of possible combinations, even for simple cases. To date, it has been proven that, for unbraced frames, the most critical imperfection case is usually associated with the first buckling mode, related to the global frames out-of-plumbness. Therefore, considering an arbitrary combination of imperfections (e.g. all positive imperfection amplitudes) is usually sufficient and allows simplifying the analysis. However, this statement cannot be directly extended to braced frames because the governing sway imperfection is not present, and the influence of initial imperfection combinations in the collapse of such structures has not been investigated yet.

Estudio comparativo entre métodos de cálculo tradicionales y avanzados para estructuras de acero en términos de coste y sostenibilidad

Treball Final de Grau

El Haddadi Serraj, Dunia

Tutor/a - Director/a: Real Saladrigas, Esther; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

En l'àmbit de l'enginyeria estructural, el disseny i càlcul d'estructures d'acer s'enfronta a reptes a causa de la complexitat del seu comportament. En aquest context, el progrés en les eines d'anàlisi i modelització possibilita una predicció més exacta d'aquestes complexitats, permetent així el disseny d'estructures més eficients i sostenibles a partir d'eines i metodologies avançades de càlcul. No obstant això, en el panorama actual, l'aplicació real d'aquests avanços en l'enginyeria estructural continua sent un repte, a causa del seu estat de desenvolupament, adopció limitada per part de la professió i la falta d'adaptació a les normatives existents. El present treball se centra en la comparació de dues metodologies de càlcul en el disseny d'estructures d'acer: el mètode tradicional de càlcul basat en elements (two-step method) i el mètode avançat basat en sistemes (one-step method o advanced method). Utilitzant el cas d'estudi concret d'una estructura porticada, s'analitzen i comparen ambdues metodologies en funció de diversos criteris com l'eficiència material, el cost, la complexitat tècnica, el temps d'execució i la petjada de carboni a partir d'una anàlisi multicriteri robusta. Mitjançant tots els escenaris contemplats en la comparativa, es conclou que el mètode one-step és més adequat en termes d'eficiència, sostenibilitat i innovació. La metodologia implementada inclou el dimensionament tradicional fent servir el software ConSteel, i el dimensionament avançat amb ABAQUS. És important ressaltar que les conclusions d'aquest estudi són independents de les eines de software específiques emprades per a cada metodologia de càlcul, donat que el treball se centra a comparar les metodologies de càlcul, i no les eines.

En el ámbito de la ingeniería estructural, el diseño y cálculo de estructuras de acero se enfrenta a desafíos debido a la complejidad de su comportamiento. En este contexto, el avance en las herramientas de análisis y modelización permite una predicción más exacta de estas complejidades, posibilitando así el diseño de estructuras más eficientes y sostenibles a partir de herramientas y metodologías avanzadas de cálculo. No obstante, en el panorama actual, la aplicación real de estos avances en la ingeniería estructural sigue siendo un desafío, debido a su estado de desarrollo, limitada adopción por parte de la profesión y la falta de adaptación en las normativas existentes. El presente trabajo se enfoca en la comparación de dos metodologías de cálculo en el diseño de estructuras de acero: el método tradicional de cálculo basado en elementos (two-step method) y el método avanzado basado en sistemas (one-step method o advanced method). Utilizando el caso de estudio concreto de una estructura metálica aporticada, se analizan y comparan ambas metodologías en función de diversos criterios como la eficiencia material, el coste, la complejidad técnica, el tiempo de ejecución y la huella de carbono a partir de un robusto análisis multicriterio. A través de todos los escenarios contemplados en la comparativa, se concluye que el método one-step es más adecuado en términos de eficiencia, sostenibilidad e innovación. La metodología implementada incluye el dimensionamiento tradicional utilizando el software ConSteel, y el avanzado con ABAQUS. Cabe destacar que las conclusiones de este estudio son independientes de las herramientas de software específicas empleadas para cada metodología de cálculo, puesto que el trabajo se centra en comparar las metodologías de cálculo, y no las herramientas.

In the field of structural engineering, the design and calculation of steel structures faces challenges due to the complexity of their behavior. In this context, advancements in analysis and modelling tools enable more accurate predictions of these complexities and, thus, enabling the design of more efficient and sustainable structures. This is accomplished through the application of advanced calculation tools and methodologies. However, in the current situation, the real-world application of these advances remains a challenge due to their developmental stage, limited adoption within the profession, as well as the lack of adaptation in existing regulations. This study focuses on comparing two calculation methodologies in the design of steel structures: the traditional element-based calculation method (two-step method) and the advanced system-based method (one-step method or advanced method). Using the specific case study of a framed steel structure, both methodologies are analyzed and compared. Key criteria considered include material efficiency, cost, technical complexity, execution time, and carbon footprint, all evaluated through a robust multicriteria analysis. Across all the scenarios considered in the comparison, it is concluded that the one-step method is more suitable in terms of efficiency, sustainability, and innovation. The methodology adopted in this research includes a conventional design process using ConSteel software, along with an advanced approach using ABAQUS. It is important to note that the outcomes of this study are not reliant on the specific software chosen for each calculation approach. The emphasis of this work lies in the comparative analysis of the calculation methodologies themselves, rather than the particular software tools used.

Estimación de la capacidad de rotación de elementos estructurales de acero inoxidable bajo cargas cíclicas

Projecte Final de Màster Oficial

Bustamante Mora, Boris Andre

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; González de León, Isabel

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

L'acer inoxidable és un material estructural amb una demanda creixent per les seves propietats estètiques i mecàniques, a més del seu gran potencial en disseny sísmic a causa de la seva ductilitat i enduriment per deformació. Actualment, es coneix el seu comportament sota càrregues estàtiques, però, la investigació sobre el seu comportament sota càrregues cícliques és molt incipient. En aquest context, aquesta investigació proposa expressions analítiques senzilles per predir la capacitat de rotació dels elements de secció buida d'acer inoxidable austenític sota càrregues axials i flexió cíclica, a més de considerar els efectes del pandeig. La proposta es basa en un estudi paramètric de 175 elements de secció buida d'acer inoxidable austenític, sotmesos a diferents nivells de flexió axial i cíclica constant. S'espera que tant la metodologia com les expressions proposades serveixin de punt de partida per a futures investigacions centrades en la caracterització de frontisses de plàstic considerant altres graus d'acer inoxidable, seccions transversals i càrregues, aconseguint procediments més eficients per al disseny sísmic d'estructures d'acer inoxidable.

El acero inoxidable es un material estructural en creciente demanda por sus propiedades estéticas, mecánicas y su gran potencial en el diseño sísmico debido a su ductilidad y su endurecimiento por deformación. Actualmente, se conoce su comportamiento bajo cargas estáticas, sin embargo, las investigaciones sobre su comportamiento bajo cargas cíclicas son muy incipientes. En este contexto, esta investigación propone expresiones analíticas sencillas para predecir la capacidad de rotación de elementos de acero inoxidable de sección hueca bajo cargas axiles y de flexión cíclica, además de considerar los efectos de pandeo del elemento. La propuesta se basa en un estudio paramétrico de 175 elementos de acero inoxidable austenítico de sección hueca, sometidos a distintos niveles de axil constante y flexión cíclica. Se espera que tanto la metodología como las expresiones propuestas sirvan de punto de partida para futuras investigaciones centradas en la caracterización de las rótulas plásticas considerando otros grados de acero inoxidable, secciones transversales y cargas; favoreciendo así el diseño sísmico eficiente de estructuras de acero inoxidable.

Stainless steel is a structural material in increasing demand for its aesthetic and mechanical properties, in addition to its great potential in seismic design due to its ductility and strain hardening. Currently, its behavior under static loads is known, however, research on its behavior under cyclical loads is very incipient. In this context, this research proposes simple analytical expressions to predict the rotation capacity of austenitic stainless steel hollow section elements under axial loads and cyclical bending, in addition to considering the effects of buckling. The proposal is based on a parametric study of 175 austenitic stainless steel hollow section elements, subjected to different levels of constant axial and cyclical bending. It is expected that both the methodology and the proposed expressions serve as a starting point for future research focused on the characterization of plastic hinges considering other grades of stainless steel, cross sections and loads, achieving more efficient procedures for the seismic design of stainless steel structures.

Extension of CSM provisions for the design of stainless steel I-section unrestrained beams

Projecte Final de Màster Oficial

Milón Zevallos, Andreé

Tutor/a - Director/a: Real Saladrigas, Esther; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

L'ús de l'acer inoxidable a la construcció és cada vegada més habitual, utilitzant-se com a elements estructurals a causa de les seves immillorables propietats, com la resistència a la corrosió, la seva gran ductilitat i un cost de manteniment econòmic. El comportament estructural d'aquest material és diferent del que presenta l'acer convencional, ja que està marcat per una resposta no lineal i un enduriment important per deformació. Recentment diverses investigacions sobre l'acer inoxidable han portat al desenvolupament d'un nou mètode de disseny, el Continuous Strength Method (CSM), capaç de considerar aquestes particularitats. El CSM és un mètode de càlcul basat en criteris deformacionals que té en compte l'enduriment per deformació, el qual ha demostrat un exercici excel·lent en la predicció de les resistències de la secció transversal. Tot i això, encara es requereixen noves investigacions per al seu ús en la predicció de la capacitat resistent d'elements sotmesos a inestabilitats globals. En aquesta investigació s'ha aconseguit plantejar una proposta per estendre, per primera vegada, els lineaments que brinda el CSM en la predicció de la capacitat resistent de bigues de secció a I d'acer inoxidable davant dels efectes de vinclament lateral. Per aquest motiu, es va fer un estudi paramètric amb 56 bigues d'acer inoxidable austenític i dúplex de diferents seccions i longituds, basat en un model d'elements finits prèviament validat. Aquestes bigues van ser sotmeses a flexió pura amb finalitat obtenir la capacitat de resistència, per després plasmar aquests resultats en funció de l'esveltesa local, global i el coeficient de reducció per pandeig lateral. Finalment es va realitzar una valoració en la precisió de les prediccions de resistència entre les disposicions existents al codi de disseny europeu EN 1993-1-4 i la proposta de millora per mitjà del CSM, millorant considerablement l'actual proposta normativa.

El uso del acero inoxidable en la construcción es cada vez más habitual, utilizándose como elementos estructurales debido a sus inmejorables propiedades, como la resistencia a la corrosión, su gran ductilidad y un costo de mantenimiento económico. El comportamiento estructural de este material es diferente al que presenta el acero convencional, puesto que está marcado por una respuesta no lineal y un importante endurecimiento por deformación. Recientemente, diversas investigaciones sobre el acero inoxidable han llevado al desarrollo de un nuevo método de diseño, el Continuous Strength Method (CSM), capaz de considerar estas particularidades. El CSM es un método de cálculo basado en criterios deformacionales que tiene en cuenta el endurecimiento por deformación, el cual ha demostrado un excelente desempeño en la predicción de las resistencias de la sección transversal. Sin embargo, aún se requieren nuevas investigaciones para su uso en la predicción de la capacidad resistente de elementos sometidos a inestabilidades globales. En la presente investigación se ha logrado plantear una propuesta para extender, por primera vez, los lineamientos que brinda el CSM en la predicción de la capacidad resistente de vigas de sección en I de acero inoxidable ante los efectos de pandeo lateral. Por tal motivo, se realizó un estudio paramétrico con 56 vigas de acero inoxidable austenítico y dúplex de diferentes secciones y longitudes, basado en un modelo de elementos finitos previamente validado. Estas vigas fueron sometidas a flexión pura con finalidad obtener la capacidad de resistencia, para luego plasmar estos resultados en función de la esbeltez local, global y el coeficiente de reducción por pandeo lateral. Finalmente se realizó una valoración en la precisión de las predicciones de resistencia entre las disposiciones existentes en el código de diseño europeo EN 1993-1-4 y la propuesta de mejora por medio del CSM, mejorando considerablemente la actual propuesta normativa.

The use of stainless steel in the construction sector is becoming more common, being used in structural elements as well as for ornamental purposes due to its excellent properties such as corrosion resistance, high ductility and low maintenance cost. The structural behaviour of this material is, however, different from that of conventional steel, since it is characterized by a nonlinear stress-strain response with significant strain hardening. Recent research on stainless steel has led to the development of a new design method, the Continuous Strength Method (CSM), capable of taking these particularities into account. The CSM is a deformation-based design method that takes into account strain hardening effects, which has demonstrated excellent results when predicting the resistance of stainless steel cross-sections. However, further research is still required for its use in the prediction of the resistance capacity of members subjected to global instabilities. In the present research, a proposal has been made to extend, for the first time, the guidelines provided by the CSM to the prediction of the lateral-torsional buckling resistance of unrestrained stainless steel I-section beams. For this, a parametric study of 56 austenitic and duplex stainless steel unrestrained beams with different cross-sections and lengths was carried out, based on a previously validated finite element model. These unbraced beams were subjected to a pure bending moment in order to obtain their lateral-torsional buckling resistance, to then analyse these results in terms of local slenderness, global slenderness and the reduction coefficient for lateral- torsional buckling for the development of the new design proposal. Finally, strength predictions according to the existing European design provisions EN 1993-1-4 were compared with those obtained using the developed CSM-based approach, which was found to enhance consistency and provide more accurate strength predictions.

Análisis del efecto del endurecimiento por deformación y la ductilidad del material en pórticos de acero inoxidable

Projecte Final de Màster Oficial

Alonso, Luciano

Tutor/a - Director/a: Real Saladrigas, Esther; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2020

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Propuesta de diseño de pilares de acero inoxidable sometidos a flexo-compresión utilizando el Continuous Strengh Method

Projecte Final de Màster Oficial

Shoghi Moreno, Nur Esteban

Tutor/a - Director/a: Real Saladrigas, Esther; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2020

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Desarrollo de interfaces gráficas en tiempo real para ensayos de vigas de acero inoxidable

Treball Final de Grau

Fornés Christensen, Karen Cecilie

Tutor/a - Director/a: Chacón Flores, Rolando Antonio; Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Estudio experimental del comportamiento de secciones huecas rectangulares de acero inoxidable austenítico

Projecte Final de Màster Oficial

Torres Rubio, Maria Doménica

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Evaluación de los efectos de la no linealidad geométrica y del material en pórticos de acero inoxidable

Projecte Final de Màster Oficial

López Álvarez, María

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Real Saladrigas, Esther

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Flexural buckling of stainless steel angle columns

Projecte Final de Màster Oficial

Gouveia Rada, Maria Fernanda

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Real Saladrigas, Esther

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Estudio experimental del comportamiento de pilares de acero inoxidable austenítico con sección rectangular

Projecte Final de Màster Oficial

Elvira i Setó, Laia

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Estudio sobre la interacción flector-cortante en perfiles estructurales de acero

Projecte Final de Màster Oficial

Jiménez Torres, Adrià

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Mirambell Arrizabalaga, Enrique

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Study on the application of the CSM to stainless steel cross-sections under compression and biaxial bending

Tesina

Sastre Segui, Antonio

Tutor/a - Director/a: Arrayago Luquin, Itsaso; Real Saladrigas, Esther

Data de publicació: 2014

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Accés al text complet

Filtra els resultats

Tipus

Projecte Final de Màster Oficial 17

Treball Final de Grau 2

Tesina 1

+ Data

2025 3

2024 6

2023 2

Marc acadèmic

Professorat
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pel professorat que ha participat en l’elaboració d’algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat del professorat que ha participat més en l’elaboració dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada professor o professora hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del professor o professora dins de l’Aprèn.

Arrayago Luquin, Itsaso 20

Real Saladrigas, Esther 9

Mirambell Arrizabalaga, Enrique 3

González de León, Isabel 2

Chacón Flores, Rolando Antonio 1

Centre Docent
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pels centres docents relacionats amb algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat dels centres docents que estan relacionats amb més dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada centre docent hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest centre docent i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del centre docent dins de l’Aprèn.

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB) 20

GRAU EN ENGINYERIA D'OBRES PÚBLIQUES - (2010) 1

Titulació no activa
Informació
Filtre que permet refinar la cerca per les titulacions no actives relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada titulació no activa hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de la titulació no activa dins de l’Aprèn.

ENGINYERIA DE CAMINS, CANALS I PORTS - (1995) 1

APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Itsaso Arrayago Luquin

Tipus de document i data

Condicions d'accés

Contingut docent

Filtra els resultats

Tipus

+ Data

Condicions d'accés

Idiomes

Àrees temàtiques

Marc acadèmic

Departament

Campus

Titulació