Análisis y simulación de las cargas de servicio de un prototipo de puente de arco parabólico realizado con paletas de helado

Abstract

[ES]La celebración anual de un Concurso de Maquetas de Puentes en la Escuela de Ingenieros de Bilbao (UPV/EHU) y el hecho de que en la convocatoria del curso 2014-2015 no se pudiese declarar un ganador ante la imposibilidad física de cargar hasta el colapso las propuestas finalistas, ha llevado al planteamiento de la realización de un análisis exhaustivo de una de las maquetas para determinar sus características estructurales. El objetivo de este trabajo es, por tanto, tomar uno de los dos puentes ganadores y analizar cuál es el peso teórico máximo que podría aguantar. Para ello inicialmente se analiza el diseño del puente haciendo referencia a los conceptos básicos presentes y justificando razonadamente su utilización. Posteriormente se analizan los materiales utilizados (madera y pegamento) en la construcción de la maqueta. Con estos datos se elabora un modelo CAD que se analiza en un programa de Elementos Finitos para el cálculo de la carga máxima que debería haber soportado. A partir de ese modelo se analizan otras posibles alternativas de mejora, principalmente en los materiales de construcción utilizados, pero también en el diseño, para concluir con una propuesta de modificación de bases del concurso que eviten situaciones como lo ocurrido en el curso académico 2014-2015. La propuesta se completa introduciendo nuevos parámetros de diseño de las maquetas para posibilitar otros diseños y prestaciones, que actualmente parecen haber llegado a su techo máximo por razones prácticas de entorno.

[EN]Making reference to the annual Model Bridge Contest of the Bilbao Faculty of Engineering (UPV/EHU) and the fact that during the contest of 2014-2015 there was not a clear winner, as it was not possible to load the finalist models to their maximum load because of safety reasons, this has lead to performing a thorough analysis of one of the models to determine its structural properties. The aim of this project is to take one of these two 'winners' and to analyze which theoretical maximum load it would withstand. Therefore, initially the bridge's design is studied, referring to the basic concepts and justifying their usage. Afterwards, the materials used to construct the bridge are analyzed. (wood and glue) Using this information a CAD model is made and solved using a finite element program, to calculate the maximum load it should have withstood. From this model other improvement alternatives are analyzed, mainly related to materials used, but also to the design and concluding with a proposal to modify the rules of the contest, in order to avoid what happened in the aforementioned year occurring in future contests. The proposal is completed by introducing new design parameters for the models, to allow other designs and features, as it seems like these bridges have reached loading values that exceed the safety limits of the surroundings.

[EU]Urtero Bilboko Ingenieritza Eskolan (UPV/EHU) egiten den Zubi Maketen Leihaketa eta 2014-2015 urtean irabazle argirik ez egoteak, finalisten zubiak apurtzen zituen kargara fsikoki iristea ezinezkoa izan zelako, maketa hauetako baten analisia egitera eta karakteristika estrukturalak zehaztera eraman du. Lan honen helburua, beraz, maketa irabazle hauetako bat hartzea eta teorikoki zein karga maximo jasan zezakeen zehaztea da. Horretarako, lehenik, diseinua analizatu eta bertan agertzen diren kontzeptu basikoak azaldu eta baliozkatu dira. Ondoren, maketaren eraikitzean erabilitako materialak aztertu dira (egurra eta itsasgarria). Datu hauekin CAD modelo bat egin eta EF programa batean, teorikoki zein karga máximo jasan beharko lukeen kalkulatu da. Modelo hau erabiliz maketa hobetzeko beste alternatiba batzuk analizatu dira, gehienbat erabilitako materialen inguruan, baina diseinuaren aldetik ere, eta leihaketaren arauen aldaketa batekin amaituko da, 2014-2015 urtean gertatu zena errepika ez dadin. Maketen diseinu parametro berriak zehaztearekin batera proposamenari amaiera emango zaio, ingurumenaren praktikotasuna dela eta, maketak euren posibilitate maximoetara iritsi baitira.