Puente oblicuo Tössbrücke Wila
Sobre el proyecto
El recálculo del puente se realizó a petición de la Oficina de Ingeniería Civil del Cantón de Zúrich. Como parte de una evaluación pericial de la seguridad frente al cortante del puente, se determinó que el anclaje específico del tendón del sistema de postensado era insuficiente en uno de los apoyos de esquina de la superestructura del puente oblicuo.
Desafíos de ingeniería
La superestructura presenta diversas características estáticamente relevantes, como un detallado inadecuado de la armadura de cortante y la influencia del singular sistema de postensado sobre los apoyos de la viga. Todos estos aspectos fueron considerados en el posterior análisis estructural detallado.
Las almas de las vigas longitudinales están armadas a cortante con estribos. Algunos ramales están anclados solo parcialmente en la parte superior de la sección transversal, mientras que están completamente anclados mediante dobleces en la parte inferior. El resto de los estribos cumple los requisitos de detallado según la normativa suiza.
La región de apoyo de la alma más cargada fue analizada en detalle mediante un enfoque por niveles de aproximación con un grado de sofisticación creciente. En primer lugar, se utilizaron las ecuaciones de diseño de la normativa suiza para estimar la resistencia a cortante. Este enfoque estándar tuvo que modificarse basándose en literatura científica e investigación experimental para tener en cuenta el detallado inadecuado de los estribos. Los análisis se refinaron posteriormente mediante modelos de celosía detallados. Como paso final, el flujo de fuerzas local fue analizado mediante análisis de elementos finitos no lineales (EF) basados en el método de campos de tensiones elasto-plásticos utilizando IDEA StatiCa Detail.
El análisis de EF inelástico proporcionó una verificación importante de los resultados anteriores, derivados de los modelos de biela-y-tirante. Consideró la armadura de cortante distribuida de manera más detallada y, al mismo tiempo, investigó automáticamente el estado tensional correspondiente en el hormigón utilizando las inclinaciones locales óptimas del campo de compresión. Basándose en el modelado explícito de la adherencia de la armadura, este enfoque permitió una consideración detallada de las condiciones específicas de anclaje de los estribos. En este sentido, representó un refinamiento adicional de los análisis de biela-y-tirante.
Dado que IDEA StatiCa Detail tiene en cuenta el comportamiento deformacional y la compatibilidad de deformaciones, también proporcionó información valiosa sobre la demanda de deformación de los materiales. Especialmente en elementos con una baja cuantía de armadura de cortante, es probable que se produzcan ángulos muy pequeños del campo de compresión del hormigón. Por un lado, las grandes deformaciones transversales correspondientes reducen la resistencia a compresión del hormigón. Por otro lado, las deformaciones resultantes en los estribos pueden alcanzar un nivel crítico y, por tanto, ser determinantes para la capacidad última de la viga. Mientras que ambos efectos dependientes de la deformación son difíciles de considerar en un modelo de biela-y-tirante, se tienen en cuenta explícitamente en IDEA StatiCa Detail. El programa redujo la resistencia a compresión del hormigón en función del estado de deformación transversal local y también verificó las deformaciones de los estribos. La implementación del modelo de cordón en tracción en IDEA StatiCa Detail fue de gran valor para la cuantificación de la concentración de deformaciones de la armadura en las fisuras y, por tanto, para la evaluación realista de la demanda de deformación con ángulos bajos del campo de compresión.
Resultados y soluciones
Para una gran parte de la estructura, fue posible demostrar una seguridad estructural suficiente basándose en los análisis detallados. Sin embargo, en uno de los 10 apoyos del puente, persistió una deficiencia debida al anclaje inadecuado de la armadura de flexión en el apoyo. Este punto débil conceptual fue reforzado con una medida de refuerzo específicamente desarrollada para garantizar una operación segura continuada durante la vida útil restante de la estructura, de unos pocos años, sin restricciones significativas de uso. Para reforzar la región de apoyo relevante, se instaló un cordón de tracción de acero exterior como armadura de flexión adicional para absorber la fuerza de tracción longitudinal debida al cortante en el apoyo. La unión con la estructura existente se realizó mecánicamente mediante barras roscadas pasantes taladradas y pernos encolados, así como una unión por contacto con el apoyo estructural actual y la viga transversal de extremo.
La medida se implementó mientras el puente estaba en funcionamiento, con tráfico reducido. Toda la planificación y gestión de la construcción de la campaña de refuerzo fue llevada a cabo por dsp. El escaneado de la armadura existente necesario para determinar las posiciones detalladas de perforación también fue realizado por dsp utilizando un Profometer y Georadar.
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