SINCAL, Desarrollo de proyectos de puentes con tecnologías modernas

SINCAL

DESARROLLO DE proyectos de puentes CON TECNOLOGÍAS modernas

Sincal ya lleva varios proyectos desarrollados con aspectos de la tecnología BrIM (Bridge Information Modeling), y en esta oportunidad conoceremos la experiencia de usar ese sistema para trabajar en los puentes Cancura en la región de Los Lagos, Polpaico en la región Metropolitana y el Futaleufú en la región de Los Lagos.

Fig.1 Modelación RFEM puente Cancura (no incluye Estribos)

El BriM trata de metodologías enfocadas directamente a la integración de todas las etapas de construcción de un puente, desde el diseño y construcción hasta el mantenimiento y operación de la estructura. El uso de esto se basa en la generación de una representación inteligente de los componentes de la estructura que acogen información detallada y necesaria de todas las etapas del ciclo de vida del puente. Al usar esta metodología, planifi car la construcción tiene importantes cambios debido a que las herramientas disponibles permiten visualizar en el tiempo la ejecución del proceso constructivo y realizar la estimación de cantidades y costos.

Hay procesos complejos que están propensos a errores de apreciación, omisiones e inexactitudes debido a la metodología tradicional, que tienen como origen la extracción de información de representaciones bidimensionales. Lo anterior se revierte al hacer uso de un modelo BrIM que se puede utilizar para la planifi cación, diseño, construcción y operación del puente. Esto tiene como consecuencias una mejora en la calidad, reducción de costos, un mejor control de la construcción, y acortar los tiempos de diseño.

Fig.2 Modelación RFEM extruido puente Cancura Sincal está incorporando este método, pero sólo en la parte de diseño, no obstante, el modelo generado es plenamente utilizable en etapas posteriores, por ejemplo, al momento de la construcción.

El trabajo en puentes

El puente Cancura es de un largo total de 115 metros en 4 tramos y considera vigas de acero. El puente Polpaico es de 210 m en 6 tramos y considera vigas de hormigón pretensado. En tanto, el puente Futaleufú es de 130 metros en tres tramos y su tablero se conforma de vigas de acero y losa de hormigón armado.

Para el caso de los tres puentes, se realizaron modelos estructurales de cálculo con el programa RFEM 5 de la empresa Dlubal. En tanto, se utilizó el programa Tekla de la empresa Trimble para generar la modelación 3D que incluye todos los detalles, formas y armaduras; y que sirvió para la generación de planos y la creación del archivo IFC que puede ser incorpo-

Fig.3 Modelación Tekla puente Cancura

Fig.5 Modelación Tekla puente Futaleufu

rado en cualquier otro proyecto BIM, por ejemplo, el resto del camino.

Es de importancia recalcar que existe el PlanBim (planbim.cl) como iniciativa Corfo, que incluye una fi cha de entidades ifc para puentes, las que fueron consideradas en nuestro desarrollo.

Los modelos en RFEM y Tekla tienen una interacción directa y además son paramétricos. En particular se utiliza el programa Rhinoceros y su plugin Grasshopper para defi nir todo, y en ediciones anteriores hemos conversado sobre esta metodología de “Parametrización total”.

Al utilizar este método, ahorramos tiempo de trabajo ya que basta con modifi car un parámetro de la rutina grasshopper para que se actualice el modelo Rfem y Tekla en forma simultánea. Esto ya lo hemos aplicado en los tres puentes debido a modifi caciones exigidas por la parte revisora (cambio de fundación directa por pilotes, cambios de largo).

Esta manera de trabajar no solo modifi ca la geometría, sino que también las cargas aplicadas al modelo estructural (cargas móviles, muertas, sísmicas, “Al hacer uso de un modelo BrIM que se puede utilizar para la planifi cación, diseño, construcción y operación del puente. Esto tiene como consecuencias una mejora en la calidad, reducción de costos, un mejor control de la construcción, y acortar los tiempos de diseño”

etc.) e incluso se podría llegar al extremo de que realizara el cálculo de armaduras, vigas, etc. Sin embargo, hemos tomado la decisión de que los ingenieros sean los encargados de defi nir esos aspectos en forma independiente con los cálculos de siempre, es decir, la metodología genera un modelo estructural completo, pero la interpretación de los resultados y el diseño de elementos estará siempre a cargo del ingeniero, al menos hasta que la inteligencia artifi cial esté lo sufi cientemente desarrollada como para tomar este tipo de decisiones.

Para estos tres puentes hemos sido particularmente cuidadosos en generar modelos estructurales repre-

Fig.4 Modelación Tekla puente Polpaico

Fig.6 Interacción Rhino Grasshopper – Modelo Tekla – Modelo Estructural

“La interpretación de los resultados y el diseño de elementos estará siempre a cargo del ingeniero, al menos hasta que la inteligencia artifi cial esté lo sufi cientemente desarrollada como para tomar este tipo de decisiones”.

Fig.7 Diagrama de fl ujo metodología Sincal “Parametrización Total”

sentativos y simples de revisar. Por ejemplo, incluimos el método modal espectral para determinar la carga sísmica, las placas de apoyo fueron modeladas mediante elementos “rigidez defi nible” y la interacción con el suelo se representa mediante nudos con una cierta rigidez en los pilotes. Además, la losa se modeló mediante elementos tipo “superfi cie”, que no son más que elementos fi nitos tipo placa. Es de recalcar la facilidad con que el Rfem realiza el mallado automático de los elementos fi nitos, en que incluso es capaz de reconocer cuando se producen concentraciones de tensiones, dando mallados más fi nos en esas zonas particulares. Por otra parte, las vigas y pilotes se modelaron con elementos tipo “barra”.

Con la tecnología BrIM se puede realizar el cálculo estructural de la gran mayoría de los puentes, en particular los tres que trata el presente artículo. Sin embargo, es posible realizar análisis más complejos, como por ejemplo, análisis no lineal en el tiempo para un registro sísmico, análisis pushover, consideración de curvas p-y para simular la interacción con el suelo, etc. Esto, en conjunto con los conocimientos de los ingenieros de Sincal ha signifi cado estar a la vanguardia en lo que a cálculo estructural se refi ere, lo que unido a la metodología “Parametrización Total” junto a nuestros dibujantes proyectistas, ha signifi cado la creación de una poderosa herramienta capaz de abordar cualquier proyecto de puentes y entregar un producto de muy alto estándar. N&C

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