Así se planifican puentes en Alemania

Aunque la tecnología BIM se está empezando a extender a un gran ritmo desde hace ya algunos años en la planificación de edificios, no ha logrado asentarse del todo en el área de los puentes.

 

A diferencia de los edificios, cuyos elementos estructurales se diseñan en base a cuadrículas y niveles, los puentes presentan irregularidades geométricas como, por ejemplo:

– Las pendientes longitudinales y transversales

– La elevación diferencial de las superestructuras para compensar la deformación de las cargas permanentes

– Las diferentes fases de construcción y demás condiciones complejas de simular en un modelo digital

– Falta de experiencia de instituciones contratantes, planificadores y constructoras en el sector

 

Hay personas que piensan que la tecnología BIM tiende a sobreestimar el tiempo y el coste que requiere la elaboración de los modelos digitales y a subestimar la calidad de los resultados que se obtienen.

 

La gran inversión de trabajo en las etapas de planificación se compensa durante todo el proceso, ya que los cambios que se tienen que realizar requieren mucho menos esfuerzo al ser implementados en el modelo digital. Por lo que se alcanza un nivel mayor de calidad en las planificaciones de las diferentes construcciones a través de:

 

✅ La identificación de los conflictos espaciales (volúmenes)

✅ La estimación exacta de las cantidades de trabajo

✅La simulación de las fases de construcción (4D)

✅La vinculación directa con los costes de construcción (5D)

✅El modelo analítico para el cálculo estructural (6D)

 

A continuación, vamos a ver la simulación de la construcción de un puente a través de la tecnología BIM.

 

El ferrocarril alemán regional (Deutsche Regional Bahn) tenía previsto reactivar la vía ferroviaria conocida como “Kyffhäuser-Bahn” en el Estado Federal de Turingia. Para esto contrató a los Ingenieros Consultores Emch+Berger quienes se encargaron de realizar todas las fases de planificación necesarias para la reactivación de la vía. Esto incluye el cálculo y revisión estructural de todas las obras civiles que se encuentran en el tramo.

El objetivo de estas revisiones estructurales es determinar el nivel de seguridad estructural; es decir, si ésta después de varios años en funcionamiento todavía puede resistir las cargas en la actualidad.

En las primeras fases de planificación del puente ferroviario sobre el río “Unstrut”, se determinó que éste no cumplía con el nivel requerido de seguridad estructural bajo las cargas a las que se sometería en el largo plazo.

El puente existente se compone de 3 súper estructuras de acero: un puente de armadura en el centro y 2 de vigas longitudinales y transversales en los extremos. La sub-estructura se construyó sobre una cimentación profunda de 8 muros masivos reforzados con núcleo rectangular hueco.

La simulación del puente existente se ha basado en los planos antiguos y en un escaneo digital de la propia estructura.

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Ilustración 1: Modelo digital en Revit® del puente existente (Fuente: https://info.sofistik.de/anwenderbericht-emch-und-berger)

 

 

La nueva estructura y las cimentaciones se han simulado en el modelo digital realizado a través de herramientas de Revit. Los Ingenieros Consultores Emch+Berger también utilizaron Dynamo para la simulación de la súper estructura. Además, existe una alternativa a Dynamo si se quiere realizar simulaciones de puentes en Revit: SOFiSTiK Birdge Modeler (SBM). La ventaja de este programa es que genera el modelo digital a través de parámetros y además el modelo analítico para su posterior cálculo estructural.

 

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Ilustración 2: Modelo digital en Revit® del nuevo puente (Fuente: https://info.sofistik.de/anwenderbericht-emch-und-berger)

 

 

En la planificación del puente ferrioviario “Unstrut”, se simularon 3 fases: las condiciones existentes del puente, la fase intermedia de la construcción y el nuevo puente ya construido. Con esta planificación se puede presentar de manera clara y concisa las condiciones necesarias en el lugar para que la metodología de construcción que se ha planificado sea posible de realizar. En este caso, se necesitaba conocer si había suficiente espacio en el puente para colocar las plataformas temporales para las grúas gigantes y las medidas de seguridad necesarias para proteger las torres y líneas de electricidad.

Tal y como sabemos, el modelo en Revit incluye los costes de los materiales y/o elementos, por lo que cualquier cambio que se realice, se verá reflejado automáticamente. Es una manera de garantizar transparencia en el proceso de licitación.

 

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Ilustración 3: Modelo analítico en SOFiSTiK FEM (Fuente: https://info.sofistik.de/anwenderbericht-emch-und-berger)

 

 

La simulación del modelo analítico para el cálculo estructural del puente fue muy compleja, ya que todos los elementos (vigas longitudinales y transversales, nudos, plancha de rodamientos…) están conectados unos a otros a través de conexiones cinemáticas que restringen los grados de deformación y rotación.

 

Además, también se necesitó simular las cargas verticales, horizontales y dinámicas de los ferrocarriles sobre el puente, por lo que se tuvo que aplicar el modelo 71 (Eurocódigo 1991-2) en algunas de las posiciones de la plancha de rodamiento.

 

Los Ingenieros Consultores Emch+Berger usaron este modelo analítico que se había generado en Revir para su sumilación en el programa de cálculo estructural SOFiSTiK FEM. De esta manera se complementó el modelo, se definieron todas las cargas y se realizaron todos los chequeos que requerían todas las normar vigentes.

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