Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac-2018

Abstract

En esta tesis se estudió el estado situacional de la integridad de un sistema estructural construido, como lo es el puente colgante vehicular Cunyac, el cual, posee desde su concepción a la actualidad, una antigüedad próxima a los 50 años; se desconocía el estado situacional de funcionamiento de sus diferentes componentes principales, por lo que se llevó a cabo una evaluación a gran escala, bajo la metodología de la prueba de vibración ambiental, la cual demostró gran precisión en puentes de importancia y gran vano alrededor del mundo, se identificó que no existían antecedentes que probaran su aplicabilidad en puentes colgantes de tramo corto. Para desarrollo de esta tesis, se llevó a cabo el análisis modal, luego, la medición de vibraciones ambientales con acelerómetros triaxiales de baja frecuencia, de los cuales se obtuvieron las aceleraciones, bajo dos condiciones, la primera debido al paso de vehículos y la segunda sin el paso de vehículos ni peatones, las aceleraciones fueron procesadas mediante la Transformada de Fourier TFT, para obtener las frecuencias de vibración del puente, posteriormente se llevó a cabo un estudio de sensibilidad, en el cual se fueron reajustando parámetros de masa, rigidez y condiciones de condiciones de frontera que rigen el comportamiento mecánico y dinámico del puente hasta lograr similitud de las frecuencias de vibración; luego de este procedimiento, se logró obtener un modelo numérico calibrado de elementos finitos del puente Cunyac, cuyo comportamiento modal, frecuencias y periodos asociados se aproximan a los medidos directamente sobre la estructura, cuyos márgenes de diferencia son inferiores al 0.85 %, sobre el modelo numérico representativo de la estructura del puente, se realizó el análisis estructural, del cual se obtuvieron ratios derivados de los factores de resistencia mediante reglamento AASHTO LRFD Bridge Design 2017 y Manual de Puentes 2018, se evaluó los perfiles estructurales bajos el enfoque de Factores de Carga y Resistencia y Esfuerzos Admisibles ASD para evaluar los cables, obteniéndose que existen elementos cuyos ratios superan los parámetros establecidos o que cumplen muy cerca de los valores límite de seguridad recomendados.