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• MiguelAlvarez

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Modelamiento de puente peatonal ANSYS Alvarez Bermudez Miguel Angel, Ramirez Bustos Juan David Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito Método de Elementos Finitos Bogotá, Colombia [email protected], [email protected] Abstract— This article talks about the simulated process of the pedestrian bridge in Ak 45 # 205 (Bogotá), where through the ANSYS software, the complete geometry of the aforementioned was programmed and load and deformation data were analyzed on bridge. Palabras clave: Programación.

Puente,

Cargas,

Elementos,

En los costados, los perfiles verticales y los completamente diagonal cuentan con el perfil mostrado en la Figura 2, que también es un perfil cuadrado, pero de dimensiones menores.

Perfiles,

I. INTRODUCTION Este artículo presenta la simulación de un puente peatonal median el uso del software ANSYS APDL, cuya capacidad nos permite hacer un análisis sobre diferentes tipos de estructuras. Aquí se muestra en detalle el procesamiento y el análisis sobre el puente, se muestra el paso a paso que se siguió que se desarrolló para el diseño del este, con cargas estimadas durante cierto momento del día, también se muestran los resultados obtenidos como, deformaciones, reacciones por las cargas, etcétera. II.

PERFILES Y GEOMETRIA

A. Perfiles Inicialmente se estima que el material del que están hechos los perfiles metálicos es un ASTM 516, que cuenta con un módulo de elasticidad de 200GPa y un coeficiente de Poisson de 0,29. Se toman las medidas pertinentes a los perfiles estructurales del puente obteniendo 4 perfiles diferentes, el primero, como se puede observar en la Figura 1, es un perfil cuadrado, este perfil se encuentra en la parte superior e inferior del puente.

Figura 2 Perfil lateral horizontal y diagonal completo, medidas en metros. En las partes laterales del puente también se pueden observar otras secciones diagonales, sin embargo, estas no son completas, como se puede observar en la Figura 3, el perfil es de menor tamaño a comparación de los dos anteriores.

Figura 3 Perfil diagonal no completo, medidas en metros. En cuanto a las columnas que sostienen el puente, cuentan con un perfil en doble T con las medidas mostradas en la Figura 4.

Figura 1 Perfil de la parte superior e inferior, medidas en metros.

Después de la sección 19, como se ilustra en la Figura 7, se puede ver una discontinuidad en el patrón debido a que muy posiblemente se requería un poco mas o un poco menos de espacio en la longitud del puente.

Figura 7 Discontinuidad en las secciones del puente.

Figura 4 Perfil de doble T, medidas en metros. B. Geometria Los perfiles anteriormente siguen la secuencia mostrada en la Figura 5 y 6 a lo largo del puente.

III. FUERZAS Y RESTRICCIONES El Puente peatonal cuenta con 12 columnas de cemento soportándolo, para el caso de la simulación, se toma cada columna como un empotramiento, en las secciones laterales entre esos empotramientos se encuentra un perfil de doble T, dichos empotramientos se encuentran al iniciar la sección 1, a la mitad de la sección 5, al iniciar la sección 8, al iniciar la sección 14, al iniciar la sección 17 y al finalizar la sección 21. Al momento de analizar el puente, sobre el se encontraban 3 personas en la sección 4, 2 personas en la sección 13 y 4 personas en la sección 18. Se estima que cada persona tenga un peso aproximado a los 70kg, eso quiere decir que la fuerza por persona seria de 686,7N, esta fuerza será distribuida en los 6 nodos inferiores que tiene cada sección como se ilustra en la Figura 8.

Figura 5 Vista lateral de las secciones del puente, medidas en metros. Figura 8 Cargas y empotramientos en el puente. IV. ANALISIS Y RESULTADOS Ansys permite observar la estructura con sus debidos perfiles para verificar que se hallan tomado adecuadamente, en la Figura 9 se puede observar que Ansys no toma correctamente la postura del perfil de doble T, sin embargo, Ansys en el momento de calcular las fuerzas y deformaciones lo realiza correctamente.

Figura 6 Vista superior de las secciones del puente, medidas en metros.

Figura 9 Perfil doble T ubicado por Ansys. Al realizar la simulación, como se muestra en la Figura 10, se observa una gran deformación del puente, sin embargo, esta deformación no es la real, ya que al acercarse como en la Figura 11, se observa que, debido al color representado, en realidad la deformación es casi nula.

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Un puente tiene muchos mas factores de los que se pudo analizar, por lo cual no es del todo precisa la aproximación realizada. Al hacerse suposiciones como de que las vigas hacen el mismo papel que un empotramiento crece la probabilidad de error.

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Bajo las normas establecidas por las entidades a cargo de las vías en la ciudad de Bogotá, los puentes deben tener un factor de seguridad mayor a 2 estando a su máxima capacidad, por lo cual, 9 personas no afectarían notablemente el puente.

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Ante la presencia de soldaduras, oxido y desgaste se puede esperar que la resistencia de los materiales de los cuales esta hecho el puente sean menores a los esperados.

VI. ANEXOS Anexo 1 Fuerzas resultantes en los nodos que tienen alguna reacción.

Figura 10 Deformación del puente.

Figura 11 Deformación del puente a mayor escala. Las tablas de fuerzas resultantes y deformaciones unitarias de los nodos se pueden encontrar en los Anexos. V. CONCLUSIONES •

Utilizando sistemas de simulación como Ansys se puede evitar cometer errores en el momento de escoger material, diseño, perfiles y hasta longitudes, considerando esto ultimo como una de las cosas que no se tuvo en cuenta al momento de diseñar el puente y por esta razón hay una discontinuidad en la sección 19.

Anexo 2 Resultado de deformaciones y rotaciones en todos los nodos.