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Comportamiento a flexión de conexiones apernadas tipo Brida en estructuras de telecomunicaciones tipo monopolo, empleando el método de elementos finitos y validación con prototipo a escala

Abstract:

La presente investigación, se desarrolla con el fin de identificar las causas primordiales de falla en las conexiones apernadas tipo brida utilizadas en estructuras tipo monopolo sometidas a flexión debido a la incidencia de cargas de viento según las consideraciones de diseño y análisis propuestos por la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones en la norma TIA-222-G. La recopilación de información se realizó mediante la revisión teórica-técnica de las características funcionales y de servicio a las que se encuentran expuestas las conexiones haciendo uso de recursos bibliográficos y mediciones en campo, además se analizó el comportamiento a flexión mediante el método de elementos finitos de una estructura de 6 secciones utilizando elementos sólidos y elementos shell con la finalidad de comprobar la metodología de análisis propuesta. El análisis experimental incluye ensayos a flexión del prototipo a escala en un banco de pruebas. Dicho ensayo se realizó en diez etapas: 1) Toma de datos del Análisis por elementos finitos, 2) Determinación de la relación altura-desplazamiento, 3) Modelado geométrico 3D de varios prototipos, 4) Ensayo por elementos finitos de los prototipos, 5) Análisis de resultados del ensayo de elementos finitos de los prototipos, 6) Selección del prototipo más optimo, 7) Diseño y construcción del banco de pruebas, 8) Ensayos experimentales en el banco de pruebas, 9) Toma y registro de datos de parámetros de carga y desplazamiento por medio de una balanza tipo grúa y un reloj comparador, 10) comparación de los resultados obtenidos mediante el análisis por elementos finitos y el ensayo físico. Con el fin de optimizar las juntas estudiadas, se realizó un ensayo experimental mediante software de elementos finitos variando los espesores y el número de pernos de las juntas en la estructura de 6 secciones y el prototipo que permitan elaborar un modelo simplificado mediante la obtención de las características del comportamiento y de las ecuaciones que posibiliten reproducir la no linealidad presente en este tipo de estructuras con la ayuda de un software para resolución matricial. Finalmente, se verificó los resultados obtenidos mediante la comprobación de la desviación de los resultados obtenidos en el metamodelo, los ensayos experimentales y del análisis FEA, optimizando el análisis a flexión de las juntas bridadas de estructuras tipo monopolo, reduciendo el tiempo de procesamiento y el costo computacional.