Puente sobre el río Esinante
Sobre el proyecto
El puente consta de nueve vigas de hormigón pretensado, cada una con vanos de hasta 34 m, apoyadas en sillas Gerber embebidas en el pilar central. Cada silla Gerber está formada por una sección de cinco por tres y presenta un pilar de hormigón octogonal situado en el centro, que en conjunto crean una robusta región D para la transferencia de fuerzas cortantes y de apoyo. Estas sillas canalizan las cargas de las vigas hacia la subestructura del pilar, convirtiéndolas en componentes indispensables en el recorrido global de cargas.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Layout of the Gerber saddle}}}\]
Las cargas aplicadas, derivadas del modelo del tablero, oscilan entre 671 kN y 1039 kN, con una carga concentrada equivalente de 550 kN utilizada en el análisis. La silla tiene un espesor de 50 cm y está alineada con el nervio transversal del capitel del pilar. La estructura es de hormigón armado y fue evaluada mediante el Método de los Elementos Finitos avanzado con modelado de elementos finitos no lineal junto con el CSFM (Método del Campo de Tensiones Compatible) para regiones D.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Section of the gerber saddle}}}\]
Desafíos de ingeniería
El principal desafío consistió en evaluar la capacidad estructural de las sillas Gerber tanto en condiciones íntegras como degradadas. Estos elementos presentan distribuciones de tensiones complejas debido a discontinuidades y cargas concentradas, y los códigos de diseño convencionales ofrecen una orientación limitada para tales casos. Esto requirió enfoques numéricos avanzados para capturar el comportamiento real de la estructura.
Otro problema crítico fue la presencia de degradación inducida por corrosión, favorecida por la contaminación por cloruros procedentes de las sales de deshielo. La corrosión afecta a las secciones transversales de la armadura, la resistencia de adherencia y la integridad del hormigón, reduciendo la resistencia y la ductilidad de la estructura con el tiempo. Predecir el margen de seguridad a largo plazo bajo escenarios de deterioro progresivo sin datos de campo directos sobre las tasas de corrosión añadió mayor complejidad al análisis.
Soluciones y resultados
Para superar estos desafíos, el ingeniero adoptó un enfoque multifase. En la primera fase, se desarrolló un modelo detallado de Método de los Elementos Finitos no lineal para capturar el comportamiento de la silla bajo cargas operacionales.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results of the FEM analysis}}}\]
El análisis proporcionó una curva de capacidad que indica una resistencia máxima de 914 kN, con un factor de seguridad global de 1,66, muy por encima del umbral requerido. El mecanismo de fallo implicó fisuración generalizada, aplastamiento del hormigón e inestabilidad local de las barras de armadura cerca de la raíz del voladizo.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Capacity curve derived from the FEM analysis}}}\]
En la segunda fase, se realizó la modelización de escenarios de corrosión utilizando modelos de degradación validados de la literatura científica. Las simulaciones consideraron tasas de pérdida de masa que oscilaban entre el 5% y el 30%. Hasta un 15% de corrosión, los factores de seguridad se mantuvieron aceptables, con 1,28 para el acero y 1,63 para el hormigón. Por encima de este umbral, reducciones significativas en la ductilidad y la resistencia de adherencia condujeron a fallos frágiles prematuros, especialmente en la región de la silla.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Corosion scenario used for advanced analysis}}}\]
Con un 30% de corrosión, las tasas de deformación en el acero aumentaron drásticamente, indicando una grave vulnerabilidad estructural. El Método del Campo de Tensiones Compatible (CSFM) en IDEA StatiCa Detail se aplicó para las regiones D, confirmando los resultados del Método de los Elementos Finitos y destacando la importancia de considerar los efectos de deslizamiento de adherencia bajo corrosión.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results of the CSFM analysis in IDEA StatiCa Detail - ULS and SLS, crack width}}}\]
Conclusiones
El estudio concluyó que, si bien el puente presenta actualmente márgenes de seguridad satisfactorios, su rendimiento a largo plazo depende del control de la corrosión y de la implementación de intervenciones oportunas. Las recomendaciones incluyeron monitorización periódica y mantenimiento preventivo para limitar la progresión de la corrosión por debajo de los umbrales críticos.
El análisis demostró que la modelización no lineal avanzada es indispensable para evaluar elementos estructurales complejos como las sillas Gerber, especialmente bajo escenarios de degradación. Este caso subraya la necesidad de integrar modelos de durabilidad en las evaluaciones estructurales para garantizar la resiliencia frente a los agentes ambientales.
Sobre el ing. Francesco Oliveto
Francesco Oliveto es un experto consultor y empresa de modelización y análisis numérico avanzado en los campos estructural y geotécnico.
La empresa ofrece servicios avanzados de análisis estructural y geotécnico, con una sólida experiencia en la evaluación sísmica de edificios existentes, incluso aquellos afectados por daños o deterioro. Su trabajo abarca la interacción suelo-estructura, el diseño de cimentaciones profundas, técnicas de excavación de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, y la respuesta sísmica local, utilizando modelización numérica de vanguardia (Método de los Elementos Finitos, CSFM).