Simulación estática de un puente peatonal de fibra de vidrio

Abstract

El uso de materiales compuestos en estos últimos años ha estado presente en el diseño y fabricación de varias estructuras tales como los puentes, esto es debido a sus excelentes propiedades mecánicas comparado a los materiales convencionales. Sin embargo, su avance dentro de la industria ha sido limitado por falta de conocimiento en el diseño y un método para el análisis del comportamiento estructural. En la presente tesis, se realizará el estudio del comportamiento estático de una estructura tipo puente peatonal hecha de materiales compuestos mediante la teoría de elementos finitos. Del mismo modo, los lineamientos necesarios para calcular el puente peatonal, determinar la deformación máxima, los límites de esfuerzos y factores de seguridad de la estructura fueron obtenidos de la guía de especificaciones para el diseño de puentes peatonales de FRP de la norma AASHTO [1] y la ISO 12215-05 [2]. El uso de elementos finitos para el análisis fue enfocado utilizando una formulación unificada utilizando polinomios de LaGrange de elementos de nueve nodos que permite interpolar el campo desplazamiento y predecir con exactitud los desplazamientos; además, por la simplicidad del método el costo computacional es bajo comparado con los modelos 2D (placa/ Shell) o 3D (sólido). La estructura peatonal obtenida cumple con la normativa impuesta por AASHTO, con una deflexión máxima de 8.7 mm soportando carga peatonal, carga muerta y la del viento. Además, los resultados de desplazamiento obtenidos por la formulación unificada utilizando polinomios de LaGrange son valores aproximados al ANSYS usando menos grados de libertad, teniendo un costo computacional bajo.