Cargas dinámicas en puentes integrales

Se conocen como puentes integrales los constituidos por una estructura de tipo monolítico, sin juntas de dilatación ni dispositivos de apoyo.

En el marco de un proyecto de I+D financiado por el Ministerio de Fomento Principia estudió, junto con Esteyco y la Universidad Politécnica de Cataluña, el comportamiento de puentes integrales de ferrocarril para líneas de alta velocidad.

Aunque se estudió también la respuesta a cargas estáticas como las de retracción y los ciclos anuales de temperatura, la investigación se centró en el comportamiento frente a cargas dinámicas, tales como las sísmicas, de accidente y de frenado.

 

 

En Principia estudiamos los efectos de terremotos y vibraciones sobre puentes integrales

Respuesta sísmica de presas

El análisis sísmico de presas requiere la incorporación de la interacción dinámica de la presa, el vaso y el agua contenida en el embalse. El accidente experimentado en la central nuclear de Fukushima motivó la realización de cálculos adicionales relativos a la estabilidad sísmica de presas situadas aguas arriba de centrales nucleares.

En ese contexto Principia analizó las presas de Mequinenza y Riba-Roja, situadas en el río Ebro aguas arriba de la central nuclear de Ascó, cuyas fotografías aparecen a continuación.

En Principia estudiamos la respuesta sísmica de presasPrincipia ha analizado la respuesta sísmica de la presa de Riba-Roja

 

Respuesta dinámica de grandes puentes

Los puentes deben hacer frente a múltiples cargas dinámicas, que incluyen las generadas por el tráfico, viento, terremotos, impactos de barco, etc. Principia ha estudiado estos efectos en gran cantidad de estructuras, entre las que se cuenta el enlace Oresund entre Dinamarca y Suecia, el puente que comunica Rumanía y Bulgaria a través del Danubio, el nuevo cruce sobre el Tajo en Lisboa, el puente de Alameda en Sevilla, el cuarto puente sobre el canal en Panamá y muchos otros.

En algunos casos las cargas dinámicas son menos convencionales. Por ejemplo, Principia ha estudiado la problemática de acoplamiento aeroelástico en algunos puentes, así como los efectos de explosiones en otros, tanto en el aire como subacuáticas.

 

Principia analiza la respuesta dinámica de grandes puentes

 

Efectos dinámicos en aerogeneradores

Principia ha realizado ya más de 50 proyectos en relación con aerogeneradores, distribuidos por todo el mundo. Entre ellos destacan los estudios dinámicos tanto con cargas generadas por el viento como con solicitaciones sísmicas.

Los cometidos incluyen el proyecto de cimentaciones, la investigación de fallos de torres y cimentaciones, la remediación de patologías detectadas, el desarrollo de conceptos estructurales novedosos tanto en tierra como en el mar, la investigación y remediación de problemas de fatiga, etc.
Principia ha analizado los efectos dinámicos en aerogeneradores

 

 

Análisis sísmico de tanques de gas natural licuado

Principia posee amplia experiencia en el diseño civil de tanques de gas natural licuado (GNL), habiendo realizado los estudios sísmicos para más de 50 tanques por todo el mundo y habiendo sido responsable global del diseño para más de 20 tanques. Para las labores de diseño ha contado con el apoyo de empresas como Esteyco o Carlos Fernández Casado.

Entre los cálculos requeridos se encuentra el análisis dinámico del tanque frente a las diversas demandas sísmicas de diseño (terremotos OBE, SSE y ALE), con los diversos condicionantes asociados a cada uno: capacidad resistente, estabilidad, integridad, estanqueidad, altura de resguardo, etc.

Se muestra uno de los tanques de Dahej (India), con capacidad para 150.000 m³ y soportado en 578 pilotes, en avanzado estado de construcción, así como uno de los muchos modelos numéricos empleados en la simulación del comportamiento dinámico del tanque.

 

Principia ha realizado el análisis sísmico de tanques de gas natural en Dahje (india)Principia ha realizado análisis sísmicos de tanques de gas natural licuado

 

 

Vibraciones inducidas por peatones

Principia ha estudiado las vibraciones inducidas por peatones en puentes Las nuevas técnicas y materiales permiten el diseño de puentes y pasarelas de luces cada vez mayores. La adopción de geometrías esbeltas puede conducir a frecuencias propias de vibración bajas, cercanas a la frecuencia del paso de los peatones. Esto lleva a que los peatones sincronicen su paso con los movimientos de la pasarela y, por tanto, a la resonancia y a un nivel excesivo de movimientos. El Millenium Bridge de Londres es el ejemplo más conocido de esta problemática.

Principia ha realizado estudios de vibraciones y amplificación dinámica en varias pasarelas en fase de diseño. Entre ellas se encuentra la pasarela peatonal Pedro Arrupe de Bilbao, de 150 m de longitud. Los estudios se basaron en un modelo de elementos finitos, con el que se calcularon los modos y frecuencias de vibración, así como las amplificaciones dinámicas de la excitación producida por los peatones. El trabajo se completó con el diseño de cuatro dispositivos de absorción de tipo TMD (Tuned Mass Dampers) para limitar los niveles de vibración.

La pasarela construida puede verse más arriba. A continuación aparece una animación de los primeros modos de vibración de la pasarela que sirva como base para estudiar las vibraciones inducidas.

 

 

Cubierta de la ampliación del Museo Reina Sofía

También el viento puede ser el efecto desencadenante de problemas de vibraciones. Hay muchos tipos de estructuras sensibles a estos problemas, entre los que se encuentran las cubiertas en voladizo de grandes dimensiones. Los efectos pueden ser peores si las frecuencias estructurales son bajas y se encuentran en el rango de alta energía del espectro del viento.

En apoyo del proyecto estructural realizado por Esteyco sobre diseño arquitectónico de Jean Nouvel, Principia llevó a cabo la caracterización dinámica de la ampliación del Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía (MNCARS) en Madrid, determinando en particular las frecuencias y modos de vibración de la nueva cubierta.

En las figuras puede verse una imagen virtual de la cubierta, así como el modelo de elementos finitos utilizado en las evaluaciones dinámicas.
Imagen virtual de la cubierta del Museo Nacional Centro de Arte Reina SofíaPrincipia estudió las frecuencias y modos de vibración de la cubierta del Museo Reina Sofía