Sobre el proyecto
El recálculo del puente se realizó a petición de la Oficina de Ingeniería Civil del Cantón de Zúrich. En el marco de una evaluación pericial de la seguridad frente a cortante del puente, se determinó que el anclaje específico del tendón del sistema de postensado era insuficiente en uno de los apoyos de esquina de la superestructura del puente esviado.
Retos de ingeniería
La superestructura presenta diversas características relevantes desde el punto de vista estático, como un detallado inadecuado de la armadura de cortante y la influencia del singular sistema de postensado sobre los apoyos de las vigas. Todos estos aspectos se tuvieron en cuenta en el posterior análisis estructural detallado.
Las almas de las vigas longitudinales están armadas a cortante con estribos. Algunos ramales están anclados solo parcialmente en la parte superior de la sección transversal, mientras que están completamente anclados mediante dobleces en la parte inferior. El resto de los estribos cumple los requisitos de detallado según el código suizo.
La zona de apoyo del alma más cargada se analizó en detalle mediante un enfoque por niveles de aproximación con un grado de sofisticación creciente. En primer lugar, se utilizaron las ecuaciones de diseño del código suizo para estimar la resistencia a cortante. Este enfoque estándar tuvo que modificarse a partir de la literatura científica y la investigación experimental para tener en cuenta el detallado inadecuado de los estribos. Los análisis se refinaron posteriormente mediante modelos de celosía detallados. Como paso final, el flujo de fuerzas local se analizó mediante análisis de elementos finitos no lineales (EF) basados en el método de campos de tensiones elasto-plásticos utilizando IDEA StatiCa Detail.
El análisis de EF inelástico proporcionó una verificación importante de los resultados anteriores, obtenidos a partir de los modelos de biela-y-tirante. Consideró la armadura de cortante distribuida de forma más detallada y, al mismo tiempo, investigó automáticamente el estado tensional correspondiente en el hormigón utilizando las inclinaciones locales óptimas del campo de compresión. Basándose en el modelado explícito de la adherencia de la armadura, este enfoque permitió considerar en detalle las condiciones específicas de anclaje de los estribos. En este sentido, representó un refinamiento adicional de los análisis de biela-y-tirante.
Fue valioso realizar esta verificación en IDEA StatiCa Detail para confirmar las consideraciones teóricas que realizamos en los cálculos manuales utilizando modelos de biela-y-tirante.
Dr. Martin Bimschas
Ingeniero estructural sénior – dsp Ingenieure + Planer AG
Suiza
Dado que IDEA StatiCa Detail tiene en cuenta el comportamiento deformacional y la compatibilidad de deformaciones, también proporcionó información valiosa sobre la demanda de deformación de los materiales. Especialmente en elementos con una baja cuantía de armadura de cortante, es probable que se produzcan ángulos muy reducidos del campo de compresión del hormigón. Por un lado, las grandes deformaciones transversales correspondientes reducen la resistencia a compresión del hormigón. Por otro lado, las deformaciones de los estribos resultantes pueden alcanzar un nivel crítico y, por tanto, ser determinantes para la capacidad última de la viga. Mientras que ambos efectos dependientes de la deformación son difíciles de considerar en un modelo de biela-y-tirante, se tienen en cuenta de forma explícita en IDEA StatiCa Detail. El programa redujo la resistencia a compresión del hormigón en función del estado de deformación transversal local y también verificó las deformaciones de los estribos. La implementación del modelo de cordón en tracción en IDEA StatiCa Detail fue de gran valor para la cuantificación de la concentración de deformaciones de la armadura en las fisuras y, por tanto, para la evaluación realista de la demanda de deformación con ángulos bajos del campo de compresión.
Resultados y soluciones
Para una gran parte de la estructura, fue posible demostrar una seguridad estructural suficiente a partir de los análisis detallados. Sin embargo, en uno de los 10 apoyos del puente persistió una deficiencia debida al anclaje inadecuado de la armadura de flexión en el apoyo. Este punto débil conceptual fue reforzado con una medida de refuerzo desarrollada específicamente para garantizar una operación segura durante la vida útil restante de la estructura, de unos pocos años, sin restricciones significativas de uso. Para reforzar la zona de apoyo relevante, se instaló un cordón de tracción de acero exterior como armadura de flexión adicional para absorber la fuerza de tracción longitudinal debida al cortante en el apoyo. La unión con la estructura existente se realizó mecánicamente mediante barras roscadas pasantes taladradas y pernos encolados, así como una unión por contacto con el apoyo estructural actual y la viga transversal de cabeza.
La medida se ejecutó con el puente en servicio, con tráfico reducido. Toda la planificación y la dirección de obra de la campaña de refuerzo fueron realizadas por dsp. El escáner de la armadura existente, necesario para determinar las posiciones detalladas de perforación, también fue llevado a cabo por dsp mediante un Profometer y Georadar.
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