Estudio del comportamiento dinámico de un modelo a escala de puente Bailey aplicando el teorema Π de Vaschy - Buckingham

Abstract

Esta tesis estudió el comportamiento dinámico de un modelo físico de puente modular Bailey a escala 1:10 mediante el teorema Π de Vaschy–Buckingham. El prototipo midió 21.28 m y pesó 31 702.75 kg. El modelo, fabricado en acero ASTM A36, midió 2.128 m y pesó 31.70 kg. Se realizó análisis modal experimental mediante martillo de impacto, acelerómetros triaxiales y funciones de respuesta en frecuencia. Las frecuencias naturales fueron 60.87, 78.02 y 120.35 Hz, con amortiguamientos de 1.532 %, 1.406 % y 0.319 %, respectivamente. En ensayos próximos a resonancia, la máxima velocidad RMS alcanzó 65.70 mm/s a 120 Hz; el esfuerzo equivalente máximo de von Mises fue 186.231 MPa a 78 Hz en SG-02, con factor de seguridad de 1.34. El daño por fatiga, calculado mediante Rainflow y Palmgren–Miner, fue 4.601 × 10⁻³. La verificación de tres tornillos pretensados M3 clase 8.8, sometidos a una carga combinada de 579.7 N, obtuvo un margen contra deslizamiento de 1.59 y daño preliminar por fatiga de 7.88 × 10⁻⁴ por bloque. Se compararon los resultados experimentales con una formulación matricial en Python y un modelo de elementos finitos (FEM) en ANSYS Workbench. Los errores medios de frecuencia fueron 1.89 % y 4.47 %, mientras que los errores porcentuales absolutos medios de velocidad fueron 13.23 % y 9.44 %, respectivamente. Los tres métodos reprodujeron coherentemente los modos globales del sistema. Sin embargo, extrapolar los resultados al prototipo requiere validar conexiones, apoyos, amortiguamiento y cargas de servicio.