Análisis computacional y experimental sobre el comportamiento mecánico de las juntas no convencionales en los perfiles de aluminio estructural V-Slot

Abstract

Los perfiles de aluminio estructural son normalmente obtenidos a partir de la extrusión, mediante este proceso se puede obtener distintas formas geométricas en la sección transversal del perfil, esto conlleva a que se desarrollen nuevas soluciones de juntas, que estén de acuerdo a los requerimientos de diseño. Es por ello que, el cumplimiento de las distintas solicitudes de diseño dependerá en gran medida de los distintos tipos de conexiones para unir estos tipos de perfiles. Dentro de este gran grupo se encuentran las juntas no convencionales, uno de estos casos es la junta tipo escuadra, que permite la sujeción de perfiles de aluminio en ángulos de 90 grados. Asimismo, permite el manejo y desmontaje sencillo de toda la estructura, sin recurrir al mecanizado, facilitando al operario poder reutilizar el perfil y la junta. Podemos encontrar, que este tipo de junta se utiliza en diferentes aplicaciones, tal como, en robots cartesianos, estructura de impresoras 3D, etc. Donde requieren soportar cargas medias bajas a altas. Sin embargo, la acción de dichas fuerzas sobre la unión no convencional requiere de cálculo y verificación de diseño. Pero, existe muy poca investigación disponible y los principales códigos estructurales (Eurocódigo 9) no proporcionan reglas definidas de diseño. Para evaluar el comportamiento mecánico de la junta y la influencia de estos sobre los perfiles de aluminio, se han desarrollado ensayos experimentales, cálculo teórico y análisis computacional. Las pruebas experimentales se desarrollaron en la universidad (PUCP). Estas, fueron sometidas a tracción y se verifico que lo primero que fallaba eran las tuercas cabeza de martillo, mas no el bracket, quien es la parte principal de la junta no convencional. Como consecuencia, el perfil horizontal se deflectaba en un aproximado de 2% respecto a la longitud efectiva de la viga. Asimismo, la fuerza máxima que soporta las aletas (canal) del perfil era casi 4 veces mayor a lo considerado por el fabricante. En general, todos los resultados obtenidos en la parte experimental, sirvieron para poder calibrar el modelo computacional, cuyos resultados fueron los esperados, con un margen de error de 9%. Finalmente, esta investigación ayudaría a suplir la falta de información. Como también, serviría para el diseño de estas juntas, tomando en cuenta los resultados obtenidos.