METODOS AVANZADOS DE CALCULO DE PRESIONES ESTATICAS EN SILOS CILINDRICOS Y PRISMATICOS CON TOLVA EXCENTRICA MEDIANTE EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS.

Autor: COUTO YAÑEZ ANGEL
Año: 1999
Universidad: SANTIAGO DE COMPOSTELA
Centro de realización:
Centro de lectura: INGENIEROS AGRONOMOS
Director: GUAITA FERNANDEZ MANUEL
Tribunal: MASEDA EIMIL FRANCISCO , ARGUELLES ALVAREZ RAMON , CAÑAS GUERRERO IGNACIO , AGUADO RODRIGUEZ PEDRO , LOPEZ VILLAR MARIA JOSE
Resumen de la tesis

Existen aún hoy en día muchas incógnitas por desvelar hasta llegar a la elaboración de un modelo matemático que nos permita predecir con fiabilidad las acciones debidas al material ensilado. En España no existe normativa específica sobre el tema. A nivel Europeo las acciones se recogen en la norma Europea (Eurocódigo 1. Parte IV. Acciones en silos y depósitos), en el cual se propone un método de cálculo basado en la ecuación de JANSSEN (1895), con numerosas limitaciones y en elcualse recurre a coeficientes de mayoración basados en la experimentación para solventar determinados obstáculos. Con esta tesis se continúa con las investigaciones sobre silos empleando el M.E.F. e iniciadas en el ámbito de una escuela de ingeniería agronómica, concretamente en el Departamento de Construcción y Vías Rurales de la Universidad Politécnica de Madrid, bajo la dirección del profesor titular D. Francisco Ayuga. En dichas investigaciones se usa el programa comercial ANSYS, hecho que facilita el acceso a los trabajos a otros ingenieros. Se trata de un programa que han ido evolucionando desde la década de los 60, se dispone de una mayor capacidad de análisis, pudiéndose incorporar nuevos aspectos del estudio con facilidad. Para el análisis de las acciones en silos con tolvas excéntricas y formas no cilíndricas fue preciso el empleo del M.E.F. en tres dimensiones. Las primeras investigaciones fueron encaminadas a la elección de los elementos idóneos para modelizar el material ensilado así como el rozamiento grano-pared. Una vez dado con los mismos, se elaboró un primer modelo de silo con un comportamiento conocido, y se compararon los resultados obtenidos con otros métodos de cálculo y normativa existente, con el objeto de asegurarnos de que estbabamos haciendo un buen uso del M.E.F. en tres dimensiones en su aplicación al cálculo de este tipo de estructuras. Una vez validado el método, se construyeron una serie de modelos automatizados con dos finalidades, en primer lugar, nos permitirían realizar el análisis de la distribución de los empujes bajo determinadas condiciones, y en segundo lugar, quedarían a disposición del colectivo de ingenieros a modo de programa de cálculo de silos, permitiéndoles la obtención de resultados sin que éstos posean amplios conocimientos en elementos finitos. En el primer modelo se simula un silo cilíndrico con tolva excéntrica, pared rígida y comportamiento elástico del material almacenado,en él se estudian parámetros propios del M.E.F. como es el tipo de mallado a emplear, se compara con otros m(etodos de cálculo y normativa existente, y se realiza una discusión sobre la excentricidad recogida en el Eurocódigo. A continuación se pasa el análisis de la influencia de la excentricidad de la tolva en los empujes estáticos, analizando el problema en conjunción con otros parámetros como es el factor K (relación entre presiones horizontales y verticales), el rozamiento grano-pared y el coeficiente de Poisson. En el segundo modelo se realiza un planteamiento elasto-plástico en silos cilíndricos con tolva excéntrica y pared rígida, usando el criteriode CRUCKER-PRAGER. En este modelo se analiza la distribución de zonas plásticas según la excentricidad de la tolva y el ángulo de rozamiento interno del material almacenado. También se realiza el estudio de la influencia en los empujes estáticos del ángulo de rozamiento interno conjuntamente con la variación de la excentricidad de la tolva. Los resultados obtenidos se comparan con el comportamiento elástico. Se elabora además un modelo de silo prismático con pared rígida y comportamiento clásico del material almacenado, analizando en el mismo los empujes estáticos para distintas relaciones de medidas entre los lados de la base, y realizando una comparación y discusión sobre el EUROCODIGO. Tambien se iniciaron los estudios de empujes bajo condiciones de descarga, apoyándose en los modelos anteriores, mencionándose los obstáculos encontrados y dejando planteado propuestas para futuras investigaciones.
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