La construcción de puentes es una de las disciplinas que más desafíos ofrece en la ingeniería civil. La seguridad de la infraestructura, así como su resistencia a las cargas previstas son líneas rojas en las que debemos centrar la atención durante su diseño. No obstante, es igual de importante tener en cuenta los eventos sísmicos que puedan producirse en la zona, pero hasta ahora su cálculo y su impacto en la infraestructura no resultaba sencillo. Aquí es donde entra en juego la metodología BIM (Building Information Modeling). En este artículo vamos a explicar cómo se realiza el análisis sísmico y su integración con BIM en estos proyectos.
Metodología BIM en la construcción de puentes
El conjunto de procesos BIM se ha convertido en los últimos años en un estándar de la industria de la construcción. Y es que este tipo de sistemas permiten una representación tridimensional de gran precisión de cualquier proyecto. Cuando trabajamos con puentes esta metodología nos permite integrar todos los datos de una forma sencilla y también ofrece una gran capacidad de modelización.
Esto nos permite fijar los parámetros de los elementos estructurales y geotécnicos del puente, y también facilita la representación de todos los sistemas que le dan soporte. Estos sistemas, por otro lado, resultan vitales para poder llevar a cabo una simulación basada en las condiciones reales del entorno donde va a ejecutarse el proyecto del puente.
Análisis sísmico y estructural
Los movimientos de la litosfera son una de las principales preocupaciones de los técnicos a la hora de planificar una infraestructura. Los puentes, debido a su longitud y a sus escasos apoyos ofrecen un desafío todavía mayor, ya que cada pilar debe apoyarse sobre una superficie sólida que le permita sostener la estructura.
Aunque por norma general, aquellas zonas en las que hay más de una capa tectónica son más susceptibles de protagonizar este tipo de eventos, ningún puente está completamente a salvo de los movimientos sísmicos.
Por ello, resulta especialmente importante contar con herramientas como los programas BIM que permitan realizar un análisis sísmico realista. Solo así se puede simular y analizar el comportamiento de la estructura en diferentes tipos de condiciones. Esto nos proporciona una información detallada de cómo va a comportarse el puente ante la presencia de fuerzas sísmicas específicas.
Método del espectro de respuesta multimodo
Esta es una de las técnicas más avanzadas y eficaces para valorar cuáles serán los efectos de la carga sísmica sobre la estructura. Y es que permite considerar diferentes variables relacionadas con la vibración de la estructura, lo que ofrece una representación muy realista de su comportamiento dinámico.
Integrar el método del espectro de respuesta multimodo en el entorno BIM nos permite conocer con una mayor precisión cuáles van a ser los efectos producidos por seísmos de diferente intensidad en la construcción del puente.
Hipótesis y combinaciones
A la hora de llevar a cabo un análisis sísmico, uno de los trabajos más importantes consiste en crear hipótesis que permitan representar escenarios realistas. Para ello, es posible analizar los datos históricos como los que almacena el Instituto Geográfico Nacional, pero también es conveniente representar situaciones menos probables que también podrían darse en un futuro. Estas hipótesis, junto con una combinación de las cargas sísmicas esperadas pueden introducirse fácilmente en la metodología BIM.
Una vez dentro del modelo se pueden ajustar los diversos parámetros para aplicarlos al proyecto. Así, se puede evaluar de una manera detallada cuál será la respuesta de la representación del puente con las distintas cargas sísmicas introducidas.
Cálculo y comprobaciones
Al calcular cuál va a ser la respuesta sísmica multimodal es necesario emplear algoritmos avanzados que consideren las distintas interacciones entre los modos de vibración producidos por el puente. Aquí el BIM cobra todavía un mayor protagonismo, ya que facilita que puedan integrarse estos algoritmos y permite que se realicen los cálculos detallados y las comprobaciones relacionadas con la resistencia de la estructura.
Informes
La información obtenida a través del modelo generado en los programas BIM puede exportarse para que los técnicos la tengan en cuenta. Entre los datos más importantes que se pueden extraer se encuentran las diferentes deformaciones de la estructura, las tensiones soportadas o los desplazamientos que se han producido en las simulaciones. Esto permite un ajuste más preciso en el diseño que garantice la seguridad y eficiencia de la obra una vez se haya completado.
La integración del análisis sísmico junto con la metodología BIM al ejecutar la construcción de un puente es uno de los avances más significativos de la ingeniería estructural. Este conjunto de procesos facilita una simulación detallada del comportamiento de la estructura de los puentes, y en combinación con el método del espectro de respuesta multimodo se consigue mejorar la seguridad estructural, pero también se optimiza el proceso de diseño y construcción, y se obtienen infraestructuras más resistentes.
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