ES2331237T3 - Procedimiento y dispositivo de prueba de flexion de mastiles y sistemas semejantes anclados en posicion vertical. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de prueba de un mástil (1), una antena o un sistema estructural anclado semejante que se alza en o sobre el suelo, en el que se solicita el objeto de prueba (1) con una fuerza por medio de un accionamiento lineal (4) y se mide la fuerza con un sensor de fuerza (7), caracterizado porque el accionamiento lineal (4) trabaja con velocidad uniforme y porque se determina, indica y/o evalúa la variación de la fuerza con el tiempo.

Description

Procedimiento y dispositivo de prueba de flexión de mástiles y sistemas semejantes anclados en posición vertical.

La invención concierne a un procedimiento y a un dispositivo de prueba de un mástil, una antena o un sistema estructural anclado semejante que se alza en o sobre el suelo, en los que se solicita el objeto de prueba con una fuerza por medio de un accionamiento lineal y se mide la fuerza con un sensor de fuerza.

Con este procedimiento y este dispositivo se pretende probar la aptitud de uso, la seguridad portante y la seguridad de posición (estabilidad) de instalaciones estructurales ancladas que se alzan en o sobre la superficie terrestre como las que representan los mástiles, las antenas y similares,. Los sistemas anclados en posición vertical, tales como mástiles y antenas, se utilizan para fines muy diversos. Los mástiles, por ejemplo como soportes de iluminación, señales de tráfico, semáforos, líneas aéreas y antenas para radiodifusión y equipos de emisión, se instalan sustancialmente en zonas en la que estos mástiles están expuestos a influencias medioambientales bastantes agresivas, tales como humedad del suelo, influencias climatológicas, corrientes dispersas eléctricas, emisiones del tráfico y la industria, sales desparramadas, máquinas segadoras, maniobras de aparcamiento de automóviles de turismo, vandalismo y, sobre todo, vientos racheados.

Estas influencias pueden conducir en los mástiles a corrosión, fatiga del material y formación de fisuras, mientras que, en el caso del anclaje en el suelo en, por ejemplo, cimientos, pueden conducir a la rotura de los cimientos o a la erosión del suelo. Estos daños por sí solos o acumulados pueden conducir a la reducción de la vida funcional útil y, debido a la pérdida de la aptitud de uso, pueden provocar hasta la pérdida de la capacidad portante. Los mástiles atacados de esta manera albergan un riesgo considerable para el tráfico público, ya que pueden experimentar un pandeo que va desde lento hasta repentino y pueden ocasionar así graves accidentes. Para prevenir tales riesgos y comprobar un empleo correspondiente al aprovechamiento funcional, se tienen que someter los mástiles, a intervalos de tiempo prefijados, a pruebas de su aptitud de uso y su capacidad portante (estabilidad).

Los procedimientos de prueba de mástiles conocidos hasta ahora por medio de una prueba de flexión apenas han dado buenos resultados en la práctica, ya que no han conducido a manifestaciones unitarias sobre el estado de la estabilidad de sistemas de mástiles. El problema común de los procedimientos conocidos de prueba de flexión de mástiles es que el registro de la carga durante la prueba se efectúa incorporando al menos dos o más variables. Estas variables, tales como fuerza, ángulo de desplazamiento, desviación y reposición del objeto de prueba, que se fijan en proporción con la fuerza aplicada, falsean las condiciones reales del material y de la sujeción de los objetos de
prueba.

Se conoce un procedimiento de prueba de mástiles por el documento DE-OS 15 73 752. En este procedimiento se emplea un bastidor contra el cual actúa una abrazadera/rodillo de desviación colocado alrededor del pie del mástil para introducir una carga en el sistema a una altura de aproximadamente 1,00 m a través de un macho hidráulico.

Esto da lugar a que la parte libre del mástil se curve con respecto al pie subterráneo del mástil a la altura de la cúspide, no comprobándose al mismo tiempo la sujeción. La prueba de si el mástil es también impecable se efectúa aquí por medio de la comparación de las fuerzas producidas con datos que son conocidos al través del mástil correspondiente. Si estos datos no son conocidos, no se puede hacer tampoco ninguna manifestación sobre la estabilidad. Se puede medir también solamente la parte inferior del mástil en un sitio directamente sobre el terreno, puesto que, en caso contrario, la rosca de cremallera o similar que ejerce la fuerza no puede alzarse ya sobre el terreno.

En el procedimiento ya conocido del documento DE 199 32 084 A1 se ejerce ciertamente tan sólo en un sitio una fuerza sobre el mástil, pudiendo variarse también la altura del punto de ataque. Sin embargo, para poder dictaminar sobre la calidad del mástil hay que medir el combado con ayuda de un láser y hay que determinar entonces la calidad del mástil sobre la base de varias mediciones y cálculos complicados. Debido a la múltiple carga en un lado del mástil se produce un aflojamiento del anclaje de dicho mástil y un deterioro del empotramiento en una dirección operativa.

En un procedimiento de la clase citada al principio, que es conocido por el documento DE 94 04 664 U1, se solicitan mástiles a una altura definida, ayudándose de una miniexcavadora, con una fuerza individual horizontal producida por un accionamiento lineal. Por "accionamiento lineal" se entiende en estos documentos un accionamiento con velocidad uniforme. Con un sensor se mide la fuerza ejercida y con otro sensor se mide la desviación del mástil. Por tanto, el procedimiento y el dispositivo del estado de la técnica requieren dos sensores, lo que hace que resulte muy engorrosa una medición a alturas diferentes. Se han de tener en cuenta en el análisis tanto la fuerza medida como la desviación medida.

Se tienen también comportamientos semejantes en procedimientos como los que se conocen, por ejemplo, por los documentos EP 0 638 794 B1 y WO 98/25117. Estos procedimientos de prueba allí descritos necesitan un sensor de fuerza y un sensor de recorrido para registrar un diagrama fuerza/recorrido con cuya ayuda pueda evaluarse si se trata de una deformación elástica o plástica del mástil.

El procedimiento conocido por el documento DE 20 205 899 U1 trabaja con sensores de recorrido y sondas de presión para captar estas circunstancias.

En este aspecto, es más favorable ciertamente el procedimiento conocido por el documento DE 10 146 332 A1, pero con éste no se pueden establecer los valores de resistencia necesarios para la prueba de seguridad del mástil, sino solamente un momento flector. Además, este procedimiento necesita dos accionamientos lineales.

El cometido de la invención consiste en la creación de un procedimiento y un dispositivo con los cuales puedan comprobarse mástiles y similares de una manera más sencilla y fiable. La solución según la invención consiste en que el accionamiento lineal trabaja con velocidad uniforme y determina, indica y/o evalúa la variación de la fuerza con el tiempo.

A través del accionamiento lineal se ejerce una fuerza sobre el mástil a una determinada altura. El elemento de choque o de presión correspondiente es presionado entonces contra el mástil con velocidad uniforme por medio del accionamiento lineal. Cuanto más presione el accionamiento lineal al elemento correspondiente contra el mástil, tanto más se deforma éste y tanto más crece la fuerza de reacción que se mide con el sensor de fuerza. En tanto exista un comportamiento elástico del mástil, es decir que éste se encuentre en un estado impecable, la fuerza crece linealmente con el tiempo, ya que el elemento que ejerce la fuerza sobre el mástil se mueve también linealmente en el tiempo. Se determina, indica y/o evalúa la variación de la fuerza de reacción o de la fuerza que se ejerce sobre el mástil. Si la variación con el tiempo es lineal, esto constituye una indicación de que el mástil se encuentra en estado impecable. Si la variación no es lineal o ésta comienza a hacerse no lineal a partir de una determinada magnitud de la fuerza, esto constituye una clara indicación de que el mástil no está correctamente anclado en el suelo o bien es en sí defectuoso. Por tanto, mediante una simple observación del crecimiento de la fuerza con el tiempo se puede constatar si el mástil se encuentra o no en estado impecable. Por supuesto, la fuerza no se elige aquí tan grande como se quiera, sino que crecerá a lo sumo hasta un valor que corresponda a cargas máximas que sean generadas, por ejemplo, por el viento.

La fuerza que se ejerce sobre el mástil puede ser una fuerza de compresión. Si se rodea el mástil con una abrazadera o similar en la que puede actuar también una fuerza de tracción, es posible aprovechar igualmente la fuerza de tracción para aprobar el mástil. Cuál de estas fuerzas se emplee dependerá también de la dirección de carga principal de fuerzas exteriores y de la accesibilidad del mástil para el aparato de medida. Sin embargo, es posible también realizar sucesivamente una medición con fuerza de compresión y con fuerza de tracción para comprobar así la estabilidad y la calidad en dos direcciones mutuamente opuestas.

Ventajosamente, se efectúa un aviso al producirse un crecimiento lineal de la fuerza con el tiempo. Al rebasarse un límite de tolerancia de la no linealidad se puede dar aquí como concluida la aplicación de fuerza para que el mástil no sea dañado, destruido o derribado.

Un dispositivo de prueba de un mástil se caracteriza porque su accionamiento lineal puede hacerse funcionar con velocidad uniforme y presenta equipos de determinación, indicación y/o evaluación para la variación de la fuerza con el tiempo. El dispositivo está ubicado aquí convenientemente sobre un vehículo con el cual puede ser fácilmente aproximado después a los mástiles o similares que se han de examinar. Convenientemente, el dispositivo está ubicado aquí en un aguilón del vehículo, de modo que se puede llegar con el vehículo hasta tan cerca de un mástil como se quiera y se puedan efectuar las mediciones a alturas diferentes.

Cuando el dispositivo presenta un elemento que abraza al mástil, se puede ejercer y evaluar no sólo una fuerza de compresión, sino también una fuerza de tracción. El que se emplee una fuerza de tracción o una fuerza de compresión dependerá también de la accesibilidad geométrica del mástil y de las direcciones de carga principales a las que esté expuesto normalmente el mástil. Sin embargo, cuando el mástil sea correspondientemente accesible, la carga puede efectuarse también en dos direcciones opuestas durante un breve tiempo para probar la calidad en estas dos direcciones opuestas. Como es natural, mediante un sencillo desplazamiento del dispositivo o del vehículo se puede efectuar entonces también una medición en las direcciones perpendiculares a ellas o en otras direcciones.

Convenientemente, el accionamiento lineal es impulsado por vía mecánica. Sin embargo, es posible también una impulsión eléctrica o una impulsión hidráulica.

La ventaja del procedimiento según la invención y del dispositivo según la invención consiste, por un lado, en que se tiene que medir solamente una variable, concretamente la fuerza, mientras que en el estado de la técnica se tienen que medir diversas variables. Se simplifica así el desarrollo de la prueba y se evitan los errores metrotécnicos que se han originado por la instalación de sensores de medida especiales en el mástil. Éstos son afectados por la humedad, las fluctuaciones de la temperatura, las condiciones inhomogéneas del suelo, las influencias medioambientales exteriores, etc. El diagrama fuerza-tiempo está exento de superposiciones en la evaluación, de modo que es posible una clara manifestación sí-no para dictaminar sobre la estabilidad del mástil. Otra mejora está representada por el cálculo de carga que se tiene que realizar a pie de obra.

Por medio de un programa de simulación de carga del viento se calcula la carga actuante sobre un sistema de mástil cualquiera según las normas DIN correspondientes, incluyendo las partes añadidas del mismo, antes de la prueba. La carga calculada del viento más un coeficiente de seguridad prefija la carga de prueba que se debe alcanzar. Una ventaja esencial de este procedimiento es que se eliminan con seguridad la imprecisión de pruebas realizadas hasta ahora que se han servido de estáticas tipo, catálogos o valores experimentales comparativos. Se asegura así al mismo tiempo una reproducibilidad de los supuestos de carga.

En lo que sigue se describe la invención a título de ejemplo ayudándose de una forma de realización ventajosa y haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:

La figura 1, en representación esquemática, un dispositivo según la invención con el que se prueba un mástil;

La figura 2, el diagrama fuerza-tiempo de un mástil impecable; y

La figura 3, el diagrama fuerza-tiempo de un mástil defectuoso.

En la figura 1 se muestra un mástil 1 que debe someterse a prueba. A este fin, se emplea un vehículo de orugas 2 con un aguilón 3 en el que está dispuesto, en su parte delantera, un accionamiento lineal 4 con el cual se puede ejercer una fuerza sobre el mástil 1. Este mástil 1 está rodeado con este fin por una abrazadera 5, de modo que con el accionamiento lineal 4 pueden ejercerse tanto una fuerza de compresión como una fuerza de tracción. Estas fuerzas o movimientos del accionamiento lineal están insinuados por medio de la flecha doble 6. Entre el accionamiento lineal 4 y la abrazadera 5 está dispuesto un sensor de fuerza insinuado en 7. El aguilón 3 o la disposición puede ser basculado o bien elevado o bajado en la dirección de las flechas dobles 8, con lo que pueden realizarse mediciones en sitios diferentes del mástil 1. En 9 se insinúan todavía los equipos de determinación, indicación y/o evaluación para la variación de la fuerza con el tiempo.

La figura 2 muestra el diagrama fuerza-tiempo de un sistema de mástil impecable. Dado que, debido al accionamiento lineal, se presenta un desplazamiento linealmente creciente de los elementos que atacan en el mástil 1 y, por tanto, dado que en un mástil elástico 1, se presenta también un incremento lineal de la fuerza contraria, el diagrama fuerza-tiempo de un sistema de mástil impecable es lineal, tal como se muestra en la figura 2.

Si el sistema de mástil no se encuentra en un estado impecable, por ejemplo a partir de una fuerza determinada después de la cual el mástil ya no cede elásticamente, la curva ya no es entonces lineal, tal como se muestra en la parte superior de la curva de la figura 3. Por tanto, se presenta un defecto del sistema de mástil.

Claims (16)

1. Procedimiento de prueba de un mástil (1), una antena o un sistema estructural anclado semejante que se alza en o sobre el suelo, en el que se solicita el objeto de prueba (1) con una fuerza por medio de un accionamiento lineal (4) y se mide la fuerza con un sensor de fuerza (7), caracterizado porque el accionamiento lineal (4) trabaja con velocidad uniforme y porque se determina, indica y/o evalúa la variación de la fuerza con el tiempo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se puede elegir la velocidad del accionamiento lineal (4).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se emplea una fuerza de compresión.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se emplea una fuerza de tracción.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se emplean una fuerza de compresión y una fuerza de tracción.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en caso de un crecimiento no lineal de la fuerza con el tiempo, se efectúa un aviso.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque, en caso de que se sobrepase un límite de tolerancia de la no linealidad, se pone fin a la aplicación de fuerza.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, en caso de un crecimiento lineal de la fuerza con el tiempo, se realiza la prueba hasta la carga de prueba.

9. Dispositivo de prueba de un mástil (1), una antena o un sistema anclado semejante que se alza en o sobre el suelo, cuyo dispositivo comprende un accionamiento lineal (4) con el cual se puede ejercer una fuerza sobre el mástil, la antena o el sistema semejante, y un sensor (7) para la fuerza ejercida, caracterizado porque el accionamiento lineal (4) puede ser hecho funcionar con velocidad uniforme y porque presenta equipos de determinación, indicación y/o evaluación (9) para la variación de la fuerza con el tiempo.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque está ubicado sobre un vehículo (2).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque está ubicado en un aguilón (3) del vehículo (2).

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque presenta un elemento (5) que abraza al mástil (1).

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el accionamiento lineal (4) es impulsado por vía mecánica.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el accionamiento lineal (4) es impulsado por vía eléctrica.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el accionamiento lineal (4) es impulsado por vía hidráulica.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque se puede elegir la velocidad del accionamiento lineal (4).