Port House

La estructura del puente del Port House de Amberes, que soporta el volumen en forma de diamante de Zaha Hadid sobre el antiguo parque de bomberos renovado, se analizó en Diamonds como dos vigas cajón apoyadas sobre una cimentación elástica temporal que representaba el sistema de apuntalamiento POLY utilizado durante la construcción. Stubeco modeló los apoyos de la viga inferior como muelles cuya rigidez procedía de la compresibilidad de los elementos POLY, y luego recalculó esas rigideces de forma iterativa a medida que se desbloqueaban los pasadores basculantes y la viga descendía 7 mm, liberando aproximadamente el 80% de la capacidad portante original de la estructura de apoyo. Ese mismo modelo sirvió después para verificar las cuantías de armadura y las deformaciones en fase de construcción, incluyendo fluencia y fisuración, y confirmó que gran parte del apoyo temporal podía retirarse antes de lo previsto.

Trabajar en el proceso constructivo

El Port House de Amberes, diseñado por Zaha Hadid Architects y realizado por Interbuild, es un edificio de una escala completamente distinta. Pero aunque el resultado es muy llamativo, también hay muchas cosas fascinantes que contar sobre el propio proceso constructivo, en particular sobre el papel y la importancia del análisis creativo del diseño estructural.

«Fíjense en la estructura del puente que sostiene el volumen en forma de diamante, y que integra ese volumen con el antiguo parque de bomberos renovado debajo», dice Tom Molkens. «Para lograr un puente lo más ligero posible y que a la vez ofreciera suficiente resistencia, la estructura se diseñó como un conjunto de dos vigas cajón que aseguran conjuntamente la capacidad portante requerida. Se recurrió a Stubeco para investigar métodos constructivos creativos que evitaran tener que reforzar aún más el diseño debido a requisitos adicionales durante el proceso constructivo».

Se desarrolló una solución para aumentar la capacidad portante aprovechando la interacción entre la estructura de apoyo de 23 metros de altura y aquellos elementos de la estructura del puente que ya podían soportar cargas estructurales durante la fase de construcción. Las posibilidades del sistema de apuntalamiento POLY para desmontar rápida y fácilmente el encofrado del puente resultaron ser un elemento crucial de este enfoque. Los elementos de apoyo POLY disponen de un pasador basculante que puede desbloquearse con un simple golpe de martillo. Como resultado, el tubo interior del sistema de apoyo desciende automáticamente 7 milímetros respecto al tubo exterior, reduciendo así la carga sobre la estructura de apoyo y liberando capacidad portante adicional.

Dominar la flexibilidad y la resiliencia

Se construyó un modelo de análisis estructural 3D de la estructura del puente utilizando Diamonds para validar y verificar la viabilidad del enfoque seleccionado. La viga inferior se definió como apoyada sobre una cimentación elástica, para tener en cuenta el apoyo casi uniforme proporcionado por un gran número de elementos POLY durante la fase de construcción. Las propiedades de esta cimentación elástica se derivaron de la compresibilidad de los elementos POLY y de las características del sustrato.

En un primer paso, el modelo de análisis Diamonds se utilizó para calcular las reacciones máximas en la estructura de apoyo durante el hormigonado de la viga inferior. Para este análisis de reacciones se utilizó un módulo de elasticidad suficientemente bajo para tener en cuenta las propiedades del hormigón recién vertido. Analizar lo que ocurre al desbloquear los pasadores basculantes, 28 días después de hormigonar la viga inferior y justo antes de empezar los trabajos en la viga superior, resultó ser mucho más complejo.

Para evaluar el impacto de desbloquear los pasadores basculantes, primero se calculó el efecto de un asentamiento de 7 mm de la cimentación elástica. Además de descargar la estructura de apoyo, desbloquear los pasadores basculantes también reduce su rigidez. Por ello fue necesario calcular de forma iterativa nuevas rigideces de muelle, más bajas (teniendo en cuenta las posibles deformaciones y asentamientos de las cimentaciones), antes de evaluar la capacidad portante adicional que queda disponible en la estructura de apoyo una vez desbloqueados los pasadores basculantes. Esta capacidad excedente se estimó en un 80% de la capacidad portante original, lo que se confirmó suficiente para soportar las cargas adicionales durante la siguiente fase de construcción.

En un segundo paso, se ajustaron las propiedades de la cimentación elástica en el modelo de análisis Diamonds, suponiendo que el hormigón de la viga inferior había alcanzado una resistencia C30/37. Se añadió entonces una carga correspondiente al peso que debía soportar la viga inferior durante la construcción de la superestructura. Los cálculos basados en este modelo confirmaron que todas las fuerzas en los elementos POLY se mantenían por debajo de los valores admisibles. Sin embargo, dado que el análisis reveló que algunas deformaciones eran menores que el desplazamiento de 7 mm impuesto por el desbloqueo de los pasadores basculantes, fue necesario un análisis iterativo para activar en el modelo únicamente aquellos apoyos donde las deformaciones calculadas superaran un valor de 7 mm. Este análisis iterativo no cambió la conclusión general de que la capacidad portante de la estructura de apoyo no se superaba globalmente.

Lograr un mejor proceso

«Desbloquear todos los pasadores basculantes obviamente lleva bastante tiempo», explica Tom Molkens. «Durante este proceso, la capacidad portante de la viga inferior se activa de forma escalonada y la viga empieza gradualmente a interactuar con la estructura de apoyo. Esa interacción libera la capacidad portante adicional de los elementos POLY. Por supuesto, también hay que comprobar que la capacidad portante máxima nunca se supere en ninguno de los elementos POLY individuales mientras se desbloquean progresivamente los pasadores basculantes. En ese sentido, el modelo de análisis 3D de Diamonds ofreció toda la información necesaria para eliminar el riesgo de una sobrecarga local temporal. En última instancia, este análisis nos permitió definir un enfoque en el que los pasadores se desbloquearon desde el centro del puente hacia los dos pilares del puente».

El modelo de Diamonds también resultó ser una excelente base para toda una serie de análisis adicionales. Estos incluyen la verificación de las cuantías de armadura de las vigas del puente y el cálculo de las deformaciones del puente durante la fase de construcción (teniendo en cuenta tanto la fluencia como la fisuración del hormigón). Finalmente, los análisis también revelaron que una parte significativa de la estructura de apoyo podía retirarse antes de lo previsto. Sin arriesgar deformaciones excesivamente grandes ni poner en peligro la estabilidad del puente, se pudieron así lograr ahorros adicionales durante la fase de construcción.

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