Integración de metodologías avanzadas en el diseño aeroelástico de puentes de gran vano

Resumen

El diseño de puentes de gran vano es un tema de gran actualidad y tanto en la modalidad de puentes atirantados como colgantes se están construyendo o planificando estructuras de gran complejidad. Los puentes atirantados de Stonecutters, Sutong o Russky han sobrepasado los 1.000 m de vano central y en el caso de puentes colgantes el puente de Osman Gazi en Estambul será el record del mundo de tráfico combinado de carretera y ferrocarril con un vano central de 1.550 m y el puente de Taizhou en China cuenta como novedad con dos vanos centrales de vano superior al kilómetro. Este diseño es el previsto para el puente de Chacao en Chile, cuya construcción está próxima a iniciarse. En estos tipos de puente las exigencias mayores vienen de los efectos producidos por los terremotos y el flujo de viento. En este trabajo se abordará únicamente el tema de los fenómenos aeroelásticos que deben considerarse en puentes de gran vano. A este respecto se analizará el proceso de diseño desde dos puntos de vista. 1. La cuantificación de la velocidad del viento. Es habitual en estos casos llevar a cabo con antelación al proyecto un estudio de caracterización del viento en el emplazamiento del puente para establecer a partir de él la velocidad del viento frente a la que tiene que estar protegido el viento, por ejemplo frente al fenómeno de flameo. Para ello, teniendo en cuenta la caracterización del viento como variable aleatoria se establece la velocidad de viento para un periodo de retorno definido y se le aplica un coeficiente de seguridad. En esta presentación se demostrará que esta formulación es inadecuada y que en su lugar es mucho más adecuado llevar a cabo un planteamiento probabilista del problema. Como ejemplo de aplicación se utilizará el caso del estudio del viento del puente del estrecho de Messina en Italia. 2. La aplicación de métodos de optimización al diseño de puentes de gran vano. Estas técnicas ya se están utilizando de forma habitual en la ingeniería aeronáutica y en ingeniería mecánica y han demostrado su eficacia sobradamente. En esta presentación se mostrará una metodología para llevar a cabo la optimización del tablero en puentes de gran vano teniendo en cuenta exigencias derivadas de la respuesta estructural del puente, como movimientos o tensiones, y requerimientos aeroelásticos como la velocidad de flameo.