Para superar estos retos, el ingeniero de estructuras Tamás Hornyák, de Unique-Plan Kft., en colaboración con el especialista en anclajes de Hilti Gábor Hanzel, desarrolló un flujo de trabajo validado que combina las herramientas convencionales de diseño de anclajes con el análisis no lineal del hormigón para ofrecer soluciones construibles y conformes a los códigos en condiciones de carga extremas.
Acerca del proyecto
Como parte de una importante mejora de la autopista, hubo que instalar muros anti-ruido en los parapetos de los puentes para reducir la contaminación acústica relacionada con el tráfico. Las barreras, que contemplan una altura considerable y en consecuencia se encuentran sometidas a fuertes cargas de viento, se colocaron sobre estructuras de hormigón con dimensiones y acero de refuerzo limitado. La oficina principal de diseño del proyecto, CÉH+, proporcionó el diseño básico, incluidas las alturas de las barreras, la separación entre pilares (cada 2 metros) y las combinaciones de carga pertinentes.
Retos de ingeniería
La principal dificultad consistió en verificar los anclajes posinstalados cerca del borde del hormigón existente, sometidos a grandes fuerzas laterales. Aunque los parapetos contenían armadura, el Eurocódigo restringe la consideración de las barras de refuerzo en este tipo de diseños. Como resultado, Hilti Profis Engineering mostraba a menudo fallos, incluso cuando los ingenieros creían que la estructura real debería funcionar adecuadamente.
Los intentos de sobredimensionar aumentando el tamaño de la placa o la cantidad de anclajes resultaron excesivos e insatisfactorios. Las alternativas de opciones vaciadas in situ eran los acercaban a la solución pero eran difíciles de implementa en sitio. La necesidad era clara: un método fiable para incluir la armadura existente en la verificación, sin infringir la normativa ni comprometer la facilidad de construcción.
Cuando se está cerca del borde del hormigón con fuerzas elevadas, el diseño de anclaje tradicional suele llevar a un sobredimensionamiento. Este flujo de trabajo nos ayudó a evitarlo y, al mismo tiempo, cumplir todos los requisitos de seguridad.
Tamás Hornyák
Ingeniero estructural – Unique-Plan Kft.
Hungría
Soluciones y resultados
Reconociendo que el sobredimensionado no era una solución sostenible, Tamás Hornyák ideó un nuevo flujo de trabajo que salvaba las distancias entre las capacidades del software y la realidad de la ingeniería. El proceso comenzó con el diseño preliminar de los anclajes en Hilti Profis Engineering, que señalaba las condiciones críticas cerca de los bordes del hormigón. A partir de ahí, el diseño se exportó a IDEA StatiCa Connection, donde se realizaron comprobaciones estructurales completas, incluido el análisis de rigidez de los pilares de acero y las placas base.
Usar IDEA StatiCa Detail me dio plena confianza en el diseño. Su uso de análisis no lineal por elementos finitos, armadura real y suposiciones seguras basadas en normativa lo convierten en una herramienta muy fiable.
Tamás Hornyák
Ingeniero estructural – Unique-Plan Kft.
Hungría
Cuando el anclaje falló en esta configuración, Tamás trasladó el diseño a IDEA StatiCa Detail, permitiendo el modelado de elementos finitos no lineales en toda la región de anclaje. Aquí, el acero de refuerzo existente en el hormigón de los parapetos del puente se modeló en detalle, coincidiendo con las disposiciones de acero de refuerzo reales basadas en los planos proporcionados. Esto permitió capturar tanto el fallo por tensión del hormigón como el comportamiento de anclaje de la armadura.
Conclusión
El análisis 3D no lineal, que incorpora un comportamiento realista de los materiales, la ausencia de resistencia a la tracción en el hormigón y el rozamiento interno nulo, permitió que el sistema de anclaje superara todas las comprobaciones pertinentes del código. La solución también cumplía los requisitos del código relativos a las cargas de viento. El resultado fue un diseño de anclaje robusto, seguro y realista que también fue validado por la oficina de diseño principal, CÉH+, que posteriormente adoptó y apoyó el enfoque.
Los ingenieros disponen por fin de un método para verificar anclajes postinstalados bajo fuerzas extremas y condiciones de borde reducido. Nos ha proporcionado una solución fiable que podemos respaldar, incluso bajo normativas nacionales más estrictas.
Tamás Hornyák
Ingeniero estructural – Unique-Plan Kft.
Hungría
Este flujo de trabajo práctico pero riguroso ha sido compartido desde entonces por Gábor Hanzel a otros ingenieros que se enfrentan a retos similares con anclajes postinstalados, especialmente en proyectos de infraestructuras de Europa del Este. Su éxito pone en evidencia el poder de las herramientas de análisis no lineal cuando los métodos convencionales no consiguen reflejar las condiciones del mundo real.
Acerca de Unique-Plan Kft.
Unique-Plan Kft. se fundó en 2015 en Budapest, aunque algunos miembros de la empresa llevan trabajando juntos desde 1993. La actividad principal de la empresa ha sido el diseño de estructuras de puentes, edificios industriales y residenciales, cálculos estáticos y dinámicos avanzados (sismo, dinámica peatonal y eólica, análisis de vibraciones y fatiga).
Utilizan un amplio espectro de software para cálculos (ANSYS Discovery, AxisVM, ConSteel, IDEA StatiCa, Mathcad, SOFiSTiK) y para modelado y planos (ALLPLAN, ANSYS SpaceClaim, AutoCAD, Tekla Structures). Con sus ingenieros formados y experimentados, están preparados para diseñar estructuras de ingeniería de forma económica sin perder la estética arquitectónica de vista. El lema de la empresa: ¡Donde los pensamientos se convierten en planos!
