Última modificación: 2016-08-19
Resumen
El estudio de estructuras metálicas es un tema apasionante tanto para profesores, como para estudiantes de pregrado debido al tipo y geometría de estructuras que se pueden lograr a nivel arquitectónico. En los últimos años, la construcción de estructuras metálicas en Colombia ha tenido un especial auge, en proyectos institucionales, educativos y de infraestructura nacional y es importante que los estudiantes más allá de clases magistrales de diseño estructural, puedan tener contacto directo con los fenómenos limitantes de diseño en columnas, vigas y conexiones. Sin embargo, es difícil en nuestro medio contar con laboratorios equipados con las máquinas y la rigurosidad necesaria para poder observar fenómenos como el pandeo de columnas, efectos de longitud en pandeo lateral torsional en vigas y más complicado aún, poder modelar ovalamiento y fractura en conexiones de este tipo de estructuras. En el periodo 2016-1 en el programa de pregrado de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá, se generó una serie de ensayos de modelos geométricos simulando elementos metálicos, con una variante desafiante: Los modelos no estaban hechos de acero, sino de cartón paja (cardboard). Se ensayaron tres tipos de modelos: i) Elementos en compresión con diferentes alturas, ii) Elementos a flexión con diferentes longitudes de apoyo y iii) conexiones con diferentes áreas de resistencia a cortante. Los resultados de los comportamientos estructurales de falla de los diferentes elementos simularon de manera precisa fenómenos que se pueden observar en elementos ensayados a escala real en estructuras hechas de acero. De la misma manera, los resultados de la falla de las conexiones, simularon el fenómeno de la fractura de una manera sorprendente y se ajustan a los resultados reportados por Bjorhovde en los ensayos reportados por la Universidad de Arizona los cuales son la base del diseño de bloque de cortante en conexiones. Los resultados específicamente de las fallas modeladas de ovalamiento y fractura siguiendo el bloque de Withmore fueron utilizados para ilustrar los conceptos en la clase de diseño de estructuras metálicas del programa.
Estudiantes de varios semestres se vieron involucrados en el desarrollo de este proyecto de aplicación de un material de uso común, para poder observar fenómenos que solo es posible observar con equipamientos especiales. Los tiempos de ensayo correspondieron a actividades extra-curriculares lo que hace la participación de los estudiantes aún más valiosa.
Los resultados muestran cómo es posible utilizar este material de manera didáctica para complementar los conceptos de diseño estructural con un bajo costo, involucrando activamente a los estudiantes y generando espacios atractivos para iniciar a estudiantes de pregrado en el mundo de la investigación experimental.