Esfuerzos en cables de acero impactados transversalmente por una masa puntual
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Date
2019-05
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Un mayor entendimiento del fenómeno del impacto transversal en
cables de acero es necesario para poder diseñar más y mejores estructuras
que eviten la gran cantidad de pérdida de vidas humanas en accidentes
vehiculares, accidentes por caídas de objetos en minas y por la gran
cantidad de deslizamientos de tierras y caídas de rocas omnipresentes en
toda la geografía accidentada que tenemos. Por lo anterior, en esta tesis, se
presentan los modelos matemáticos de las fuerzas en los anclajes de un
cable de acero y el movimiento del cuerpo que lo impacta transversalmente
en su punto medio. Para esto se considera rígidos a los extremos del cable,
idealizando su geometría como una cuerda unidimensional de material
elástico e idealizando al cuerpo que choca como un punto material que
puede representar a una roca, auto o maquinaria que pueda caer en una
barrera de protección sometiéndose así a una gran desaceleración lo que
provoca grandes desplazamientos y esfuerzos internos por contacto en el
cable. Luego los modelos se validan usando las ecuaciones desarrolladas
para calcular la respuesta de los cables tipo 3x7 y 1x7 suponiendo las
mismas condiciones que se impusieron en estudios previos sobre barreras
de protección. Al final se concluye que los modelos, a excepción del modelo
de los esfuerzos internos por contacto, si expresan la física de los
experimentos y simulaciones referidos de manera que si se ha contribuido a
aumentar nuestro conocimiento sobre el fenómeno del impacto transversal
en cables de acero. Además, se ha aportado con un método para poder
determinar las condiciones de frontera de una cuerda impactada
transversalmente y que se puede usar como base para solucionar problemas
más generales como el impacto oblicuo.
Description
A deeper understanding in the transversal impact of wire ropes is
required to be able to design more and improved structures to reduce the
soaring loss of human lifes in traffic accident, by fall of object in mines and
the huge amount of rockfalls and landslides ubiquitous all along the rugged
geography that we have. By all these reasons, in this thesis are given the
mathematical models of the forces in the ends of a steel wire rope and the
movement of the body that impact transversely in its middle point. To achieve
these objectives, both ends of the wire rope are considered rigidilly fixed,
reducing its geometry to an unidimensional elastic string and modeling the
body as a material point that could be a rock, automobile or any machinery
that could fall over a protection barrier, achieving this way a high level of
acceleration wath in turn induces large displacements and internal stresses
by contact in the wire rope. Next the models are validated using the
developed equations to calculate the reaction of the steel wire ropes type 3x7
and 1x7, assuming equal conditions imposed in previous investigations done
about protection barriers. At the end is concluded that all models, excepting
the model of internal stresses, express the physics present in the refered
experiments and simulations thus contributing to augment our knowledge
about the transversal impact of steel wire ropes. And additionally, it has been
contributed with a method to determine the frontier conditions in a
transversely impacted string that can also be used as basis to solve more
general problems, as the oblique impact of wire ropes.
Keywords
Impacto transversal, cables de acero