Daño superficial asimétrico en cables: aplicación método de perturbaciones

Abstract

El presente trabajo de título consiste en estudiar cómo el corte de hebras exteriores de un cable afecta en su respuesta, es decir, la capacidad de carga y campos de tensiones y deformaciones a lo largo de la totalidad del cable. Se analizan diferentes daños en un cable de poliéster según disposiciones asimétricas de cortes de hebras en su sección transversal, que transfieren concentraciones de deformaciones y tensiones normales oscilantes a lo largo del modelo por la disposición helicoidal de las fibras dañadas. El objetivo principal es estudiar el comportamiento especialmente cercano a las condiciones de apoyo, que difieren del comportamiento en medio del cable por un efecto de Capa Límite, CL, en sus extremos. Se comienza demostrando la existencia de dicho efecto mediante un estudio diferencial de un modelo de cable rígido, doblemente empotrado y estirado, sometido a tracción y flexión biaxial, de donde es posible determinar la respuesta para todo rango en su recorrido. Su desplazamiento transversal se obtiene por el acoplamiento de desplazamientos transversales dentro y fuera de las CL, que se acoplan en una única respuesta, mediante la teoría del Método de las Perturbaciones. Se valida el uso de esta solución propuesta comparándola con modelos exactos y caracterizando paramétricamente las zonas críticas bajo el efecto de CL. Finalmente se comparan los resultados con modelos de elementos finitos previamente realizados, notando el porcentaje de incidencia al incorporar efecto. Se concluye que el desarrollo de la CL depende de la rigidez transversal de la sección transversal del cable, largo inicial y carga axial aplicada; siendo este último el factor preponderante que determina extensiones del efecto de entre 2 y 14 % sobre el recorrido del modelo. Mientras que el Modelo Propuesto entrega respuestas de capacidad que varían entre 9 y 21 % a las estimaciones por elementos finitos, dependiente del daño estudiado.