El alumno David Santamaria Palomino obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE
- Título de tesis: Effect of Manufacturing Tolerances on the Initial Stiffness of Speed-Lock Beam-To-Upright Connections in Steel Storage Pallet Racks
Tribunal:
- Presidencia: Jordi Bonada Bo (Universitat Politècnica de Catalunya)
- Vocalía: Syed Naveed Raza Shah (University of Galway)
- Vocalía: Eduardo Núñez Castellanos (Universidad Católica de la Santísima Concepción)
- Vocalía: Miren Larrañaga Serna (Mondragon Unibertsitatea)
- Secretaría: Aurea Iñurritegi Marroquín (Mondragon Unibertsitatea)
Resumen:
La creciente demanda de soluciones de almacenamiento de alta densidad, impulsada por la expansión del comercio electrónico, ha consolidado los sistemas de estanterías industriales como una solución eficiente. Estos sistemas están compuestos por bastidores verticales, vigas, conexiones al suelo y uniones puntal-larguero tipo speed-lock (sin pernos). Estas uniones se caracterizan por su comportamiento semi-rígido y su alta sensibilidad a las imperfecciones de fabricación, lo que aumenta su inestabilidad estructural y, en consecuencia, modifica su respuesta mecánica, especialmente la rigidez inicial. Dado que estas estanterías son susceptibles a efectos de segundo orden, el diseño de las uniones speed-lock es crucial para la estabilidad general.
Esta tesis investiga el impacto de las tolerancias de fabricación en la rigidez inicial de las conexiones speed-lock en estanterías para palets. Se ha llevado a cabo un estudio experimental utilizando un ensayo de viga en voladizo (según norma EN15512) en nueve configuraciones diferentes. Las curvas momento-rotación han revelado desviaciones significativas en la respuesta mecánica lineal de uniones teóricamente idénticas, atribuibles a imperfecciones geométricas. Se han comparado métodos para calcular la rigidez inicial y se ha propuesto un nuevo enfoque basado en el comportamiento mecánico de la unión. Se ha observado que reducir la dispersión en el momento de fallo puede aumentar el momento de diseño hasta en un 35%, aunque con una reducción del 17% en la rigidez de diseño. Ajustando el factor de reducción del momento, se ha logrado un equilibrio óptimo entre ambos parámetros. En condiciones ideales sin imperfecciones, se han alcanzado mejoras de hasta un 30% en el momento de diseño y un 33% en la rigidez.
Posteriormente, se ha desarrollado un análisis numérico de las uniones speed-lock mediante un modelo que incorporando detalles geométricos. Este enfoque ha permitido evaluar de manera independiente los efectos de la inclinación de la pestaña del conector, la inclinación del perforado del puntal y el cordón de soldadura en 3D, identificados como los factores más influyentes. Este modelo ha mejorado la predicción de la rigidez inicial en un 60 % respecto a enfoques previos, con solo un 8% de error respecto a los datos experimentales. Se han analizado las interacciones críticas entre el conector y el puntal, destacando la pestaña-perforado superior y la interacción lateral como las más influyentes. Un estudio paramétrico sobre la altura del larguero, la posición de la soldadura, el espesor del puntal y la posición del centro de rotación ha mostrado que aumentar estas variables mejora generalmente la rigidez, aunque reducir la posición del centro de rotación la optimiza aún más. Se ha observado que esta posición varía durante la carga, afectando la contribución relativa de las interacciones.
El impacto de las tolerancias de fabricación en la rigidez inicial se ha evaluado combinando mediciones experimentales de imperfecciones con predicciones numéricas. Se han cuantificado diferencias notables entre uniones a derecha e izquierda, evidenciando la necesidad de un análisis individualizado. La inclusión de errores geométricos en el modelo modifica la curva momento-rotación en todos los casos. Un estudio paramétrico sobre las tolerancias geométricas más críticas del puntal y el conector ha mostrado que las holguras en la interacción pestaña-perforado superior pueden reducir la rigidez en casi un 60%, mientras que el aumento del ángulo de perforación puede mejorarla hasta en un 20%.
Estos hallazgos proporcionan información clave para la optimización de procesos de fabricación y normativas de diseño, permitiendo mejorar las propiedades mecánicas de las uniones speed-lock, minimizar inestabilidades y aumentar la estabilidad global de las instalaciones de almacenamiento.