Construcción por Fases – Operación “Add Guide Structure”  

La construcción por fases es esencial para simular con precisión el comportamiento real de puentes ejecutados secuencialmente. Un desafío significativo en la modelización de puentes mixtos —como aquellos con vigas prefabricadas de hormigón y una losa hormigonada in situ— es considerar las deformaciones que ocurren antes de que la estructura trabaje de forma conjunta (Viga + Losa). Las vigas prefabricadas se deformarán bajo su propio peso antes de la adición de la losa. Para un análisis preciso, la losa debe modelarse en esta posición ya deformada. 

Este artículo ofrece una guía paso a paso sobre cómo utilizar esta funcionalidad para modelar la construcción por fases del tablero de un puente con una viga en U prefabricada de hormigón y una losa de hormigón posteriormente hormigonada in situ. 

Comprender qué es una Guide Structure 

Un objeto guía, o "guide", es un tipo especial de elemento utilizado en el análisis de construcción por fases. Un objeto guía posee la misma geometría y conectividad que el elemento estructural real que representa. Sin embargo, tiene las siguientes características clave: 

• Rigidez y masa despreciables: para elementos de barra, tendones y elementos shell homogéneos, la rigidez, la masa y el peso son despreciables. No contribuyen ni a la resistencia estructural ni al efecto de las cargas. 
• Los cables tienen rigidez despreciable en comparación con sus elementos reales, aunque aún pueden desarrollar fuerzas significativas cuando se tensan. 
• Los Springs y los links exhiben rigidez total y comportamiento no lineal, tanto para links de un nudo como de dos nudos. 
• Los Layered Shell exhiben rigidez total y comportamiento no lineal. 
• Sin cargas aplicadas: cualesquiera cargas aplicadas a la Guide Structure se ignoran durante el análisis. 
• Se deforma con la estructura: el objetivo principal de la Guide Structure es seguir las deformaciones de la estructura principal. Actúa como un marcador/referencia de posición geométrica que se desplaza con los nudos de la estructura activa. 
• La Guide Structure no refleja el comportamiento ni los efectos reológicos: fluencia, retracción o rigidez dependiente de la edad. 

Cuando el elemento real se añade en una fase de construcción posterior, sustituye a su objeto guía correspondiente, heredando su posición deformada. Esto garantiza que el elemento recién añadido entra con la forma ya deformada correcta, siendo indispensable para obtener deformadas realistas. 

Ejemplo de modelización: construcción por fases de un tablero con vigas en U prefabricadas 

Vamos a modelar el tablero de un puente compuesto por una viga en U de hormigón prefabricado y una losa de hormigón hormigonada in situ. El proceso se divide en varias fases dentro de la definición del caso de carga de construcción por fases. Una solución posible podría ser: 

Etapa 1: Añadir estructura “ALL_BUT_SLAB” 

En este paso se añadirán todos los componentes del puente, excepto la losa. 

Antes del inicio de la construcción principal, la losa debe añadirse al modelo como Guide Structure. 

1. En la Etapa 1 del faseado constructivo, utilice la operación "Add Guide Structure". 
2. Seleccione el grupo que contiene los elementos shell que representan la losa. 
3. La losa existe ahora en el modelo como una guía. No tiene rigidez ni peso, pero está conectada a los nudos donde las vigas se ubicarán finalmente. 

Como se ilustra en la imagen siguiente, la Guide Structure de la losa acompaña correctamente la deformación de la viga. Es importante señalar que la losa en sí no absorbe ninguna tensión ni fuerza en esta fase. 

Un punto técnico fundamental es que la unión entre la losa y los nudos de la viga en U se mantiene utilizando Joint Constraints. La Guide Structure es esencial para este enfoque porque, sin ella, estas restricciones no se considerarían durante el análisis por fases. Como resultado, toda la losa permanecería en su posición original hasta ser añadida en una fase posterior. 

Al utilizar una estructura guía, los ingenieros pueden modelar con precisión la construcción secuencial de tableros de puentes mixtos en los programas de CSI. Este método garantiza que los elementos añadidos en fases posteriores se introduzcan en el modelo en un estado de deformación realista, lo que conduce a un análisis más preciso de tensiones y flechas a largo plazo. El proceso separa correctamente el comportamiento de los elementos prefabricados de la sección mixta final, reflejando la práctica constructiva real. 

El próximo artículo abordará las operaciones de Hormigonado y Retirada de Encofrado (Pour and Remove Forms). 

Construcción por Fases – Utilización de las operaciones “Pour Concrete” y “Remove Forms”