Estudio y diseño de una pantalla dinámica contra caída de rocas empleando modelos dinámicos en software de elementos finitos.

Abstract

RESUMEN: Esta tesis doctoral presenta el diseño de una nueva pantalla dinámica para retención de rocas de baja-media energía mediante el estudio y desarrollo de cada uno de sus componentes separadamente, y finalmente, el estudio de su comportamiento en conjunto. Para ello se han empleado ensayos experimentales de componentes individuales (disipadores de energía, cables…) así como simulaciones numéricas empleando softwares de elementos finitos para cálculos dinámicos. La ausencia de regularidad en el comportamiento de los disipadores de energía ya existentes ha incentivado la creación de un nuevo diseño que elimina este problema, consiguiendo curvas carga-desplazamiento similares procedentes de ensayos de disipadores de idénticas dimensiones. Tras el Diseño de Experimentos (DoE), por el que se ha optimizado el diseño de la pantalla, se han construido dos pantallas, una de 250 kJ y otra de 500 kJ, para su posterior ensayo experimental, siguiendo el procedimiento de la Guía ETAG027. Por último, se comparan los resultados experimentales con las simulaciones numéricas, y se proponen ideas que facilitan la instalación y mejoran el funcionamiento de la pantalla a comercializar.

ABSTRACT: This thesis presents the design of a new flexible barrier for low-medium energy impacts through the research and development of each component separately and, eventually, the study of the overall behaviour. To do that, both experimental tests of individual components -energy dissipators, cables…- and numerical simulation using finite element software in dynamic conditions have been carried out. The absence of regularity in the behaviour of existent brakes has encouraged the creation of a new design that completely eliminates this problem, reaching load-displacement curves with similar shape and values from tests of brakes of identical dimensions. After the performance of a Design of Experiments (DoE) for the optimization of the complete structure, two barriers of 250 kJ and 500 kJ have been built and experimentally tested following the procedure recommended by ETAG027. Finally, experimental tests and numerical simulations are compared, and new ideas are proposed that will help to improve the installation and the working performance of the barrier to be commercialized.