Diseño de un puente peatonal desplegable a base de elementos tijera de 40 metros de claro

Abstract

En un futuro cercano las estructuras desplegables serán más comunes y tendrán un mayor rango de aplicaciones en las actividades diarias del ser humano. Muchas de ellas tendrán usos para beneficio comunitario tales como los puentes plegadizos. Por tal motivo el presente trabajo trata sobre la investigación de estructuras desplegables, en particular sobre el análisis y diseño de un puente desplegable peatonal portable. También se presentan pruebas experimentales de carga sobre un modelo a escala 1:10. Su diseño está basado en el sistema elementos tijera. Éste consta de dos barras conectadas en su parte central por un pivote rotacional, y el extremo de cada barra conectado con otros extremos de barra de elementos tijera por medio de juntas rotacionales; también llamado sistema pantógrafico por su creador, el Arq. Emilio Pérez Piñero. La armadura principal del puente está basada de una serie de elementos tijera interconectados entre sí, la cual consta de dos cuerpos que están unidos mediante barras separadoras y placas en su parte inferior y superior, las cuales se despliegan con ayuda de un brazo articulado que levanta ambas placas. Consta de una torre pilón, contrapeso, rieles desplegables y cables que harán la función de atirantar la estructura en su función de servicio. En el presente estudio se entrega una base teórica sobre estructuras desplegables, su funcionamiento, comportamiento estructural, y las consideraciones que se deben tomar en su diseño como la fricción y desgaste en sus juntas. También se ha realizado un análisis estructural utilizando el software STAAD.PRO para la condición de servicio, simplemente apoyado totalmente desplegado; y se ha fabricado un modelo a escala para pruebas experimentales. El material utilizado para el análisis, y para la fabricación a escala es aluminio debido a su resistencia y ligereza. Por último, se han hecho comparaciones entre los resultados obtenidos en el prototipo teórico y el modelo a escala 1:10, tales como los esfuerzos en las tijeras, esfuerzos en las placas y deflexiones al centro del claro. Se realizan tres tipos de pruebas: la primera con la estructura simplemente apoyada sin ayuda de cables, torre y contrapeso, incrementando una carga puntual al centro del claro; la segunda con el puente montado sobre rieles para su deslizamiento durante sus fases de despliegue; y la última con el puente totalmente desplegado sobre el riel con la ayuda de los cables atirantados de la torre pilón aplicando cargas sobre toda su longitud. Con los resultados obtenidos se ha aprendido sobre el comportamiento de este tipo de estructuras brindándonos valiosa información para investigaciones posteriores. Investigaciones tales como los mecanismos de despliegue, perfeccionamiento de juntas rotacionales, simulación ante cargas de viento y sismo, formas de energía para el despliegue, son necesarias para que este proyecto sea viable en el futuro. Así el presente trabajo impulsa la investigación sobre puentes desplegables en el Tecnológico de Monterrey.