La ingeniería de puentes en México ha logrado la construcción de grandes puentes, muchos de éstos han sido puentes atirantados. Uno de los elementos principales de los puentes atirantados son los tirantes. Los tirantes son elementos muy esbeltos y con muy bajo amortiguamiento, lo anterior hace que éstos sean susceptibles a mecanismos de vibración como: la turbulencia atmosférica, el desprendimiento de vórtices, la combinación de viento y lluvia, entre otros. La combinación de viento y lluvia es el efecto que ha causado más del 95% de vibraciones excesivas en los tirantes. A pesar que la ingeniería de puentes ha logrado la construcción de grandes puentes, el escaso o nulo mantenimiento de éstos, aunado a la falta de lineamientos para el análisis y verificación de los tirantes para el ingeniero de la práctica son aún grandes obstáculos en el desarrollo de esta rama de la ingeniería. Los daños en los tirantes por la vibración excesiva pueden generar grandes gastos de reparación, los cuales son muy limitados en nuestro país. Lo anterior evidencia la necesidad de estudiar el comportamiento estructural de los tirantes ante los mecanismos de vibración que podrían ocasionar los daños más severos en los tirantes. Lo anterior permitirá prever y evitar posibles daños en los tirantes, incluso antes de la construcción del puente. Los objetivos principales de esta investigación son estudiar el comportamiento estructural de los tirantes ante los mecanismos de vibración inducidos por la turbulencia atmosférica, el desprendimiento de vórtices y la combinación de viento y lluvia, e identificar posibles fallas en los modelos de los tirantes analizados. Con la finalidad de validar las pruebas que actualmente se llevan a cabo en campo para la identificación de las propiedades dinámicas de los tirantes, esta investigación también tiene como objetivo realizar pruebas de campo de tirantes de puentes mexicanos para identificar sus propiedades dinámicas y comparar los resultados de pruebas de campo con los obtenidos a partir de los modelos matemáticos. Lo anterior permitirá sustentar que la actual técnica para probar los tirantes es adecuada, aunque los tirantes estén conformados de diferentes elementos. Para la elaboración de los modelos matemáticos de tirantes típicos empleados en puentes mexicanos, se empleará el programa ANSYS, con su lenguaje Ansys Parametric Design Lenguage (APDL) y su interface Workbench. Los mecanismos de vibración de turbulencia atmosférica y desprendimiento de vórtices se simularán empleando un modelo de autorregresión de media móvil. Para el estudio de los efectos de la combinación viento y lluvia en los tirantes, se adoptan dos de los modelos más populares de la literatura. Para las pruebas de campo para identificar las propiedades dinámicas de los tirantes se emplearán acelerómetros triaxiales inalámbricos, colocados a lo largo de los tirantes. Los resultados de las pruebas serán analizados con métodos espectrales para identificar las propiedades de los tirantes considerados.

El proyecto propuesto es de toral importancia, ya que permitirá implementar una metodología nueva para el desarrollo de los análisis de los tirantes ante los mecanismos de vibración más perjudiciales para éstos: turbulencia atmosférica, desprendimiento de vórtices y combinación de viento y lluvia, este último es el responsable de causar cerca del 95% de los problemas de vibración en tirantes. Asimismo, proporcionará elementos técnicos para validar o no las pruebas desarrollados comúnmente para identificar las propiedades dinámicas de los tirantes. Los modelos matemáticos detallados de los tirantes y la simulación de los mecanismos de vibración de interés, coadyuvarán a avanzar en el empleo de nuevas técnicas matemáticas aplicadas a la ingeniería. Lo anterior es sumamente importante, ya que permitirá el desarrollo de metodologías de análisis e identificar nuevas hipótesis de modelación que contribuirán al estudio y desarrollo de esta línea de investigación. El impacto de esta investigación es inmediato, ya que los análisis permitirán identificar posibles casos de falla de los tirantes ante los efectos de vibración considerados. La identificación de posibles casos de falla permitirá sugerir soluciones prácticas para evitar dicha falla o sugerir medidas preventivas. Esta investigación beneficiará a la sociedad grandemente, ya que con el desarrollo de nuevas metodologías de análisis y modelación, será posible sugerir lineamientos para el análisis y verificación de tirantes en los puentes mexicanos para ser implementados por parte de las autoridades, y empleados por los ingenieros de la práctica. Lo anterior podría dar lugar a recomendaciones nacionales para el análisis y verificación de tirantes ante los mecanismos de vibración estudiados. La verificación y prevención de posibles fallas evitará excesivos costos de reparación, y permitirá invertir los recursos limitados de forma más racional. Los desarrollos de esta investigación, con duración de dos años, serán empleados para la elaboración de lineamientos generales para el análisis y modelación de tirantes. Dichos lineamientos también incluirán algunas sugerencias con respecto a las pruebas de campo de tirantes. Asimismo, se enviarán manuscritos para su evaluación a revistas de alto impacto (ISI), así como congresos de la especialidad.