Optimización estructural de un puente

by infocoinav · 06/22/2020

El objetivo principal de este artículo es mostrar cómo aplicar la optimización estructural en la etapa inicial del proceso de diseño con un enfoque en el diseño de un puente. Sigue leyendo, te damos los pasos para que tu generes tu diseño propio.

Optimización de topología, formas estructurales y arquitectura

Este artículo se deriva de los requisitos para investigar y explorar el significado de la optimización estructural en el campo arquitectónico para crear formas estructurales arquitectónicas. Las primeras consideraciones sobre el tema comenzaron hace mucho tiempo, durante el estudio de proyectos arquitectónicos, particularmente con la capacidad de grandes arquitectos para transformar ideas en edificios de obras maestras.

La simple pregunta que haría al ver su trabajo es clara: ¿por qué esa estructura compleja no se cae? Obviamente, la pregunta no se refiere a edificios tradicionales o construcciones estándar, sino a grandes estructuras, como museos, estaciones de tren, terminales de aeropuertos, etc.

A menudo, los proyectos fascinantes se convirtieron solo en expresión artística y puro formalismo porque carecían de viabilidad o tenían que encontrar un compromiso decisivo que interfiera con la estética, revelando solo una vaga idea del concepto inicial.

En muchos casos, un edificio sinuoso está soportado por una estructura portante desarrollada después del concepto. Este enfoque obliga a los ingenieros a encontrar una estructura especial capaz de cumplir con los requisitos estructurales y preservar la forma atractiva.

Para generar formas elegantes y complejas, el hormigón armado con frecuencia representa una solución interesante. Hoy, gracias al uso adecuado de refuerzos de barras de acero y moldes gigantes de forma, es posible solidificar un concepto fluido en la forma deseada. Sin embargo, cuando la estructura, por diferentes razones, necesita ser liviana, el proceso de construcción se vuelve más complejo.

En décadas pasadas, se ha intentado una adaptación especial del software, principalmente, las aplicaciones se toman prestadas de campos como la aeronáutica, pero sin integrar los aspectos estético-estructurales del diseño. En esas aplicaciones, el potencial del software fue explotado solo para construir una forma particular que se finalizó en la etapa inicial.

Hoy es posible considerar varios aspectos del proceso de diseño, como la estética y la funcionalidad (o estructura y forma, si se quiere), en la etapa inicial del proceso de diseño. Ese enfoque podría darle al diseñador otro nivel de libertad.

En otras palabras, podemos decir que la optimización estructural puede usarse como una técnica de diseño conceptual.

La optimización estructural ahora ayuda a generar formas estructurales con unos pocos y sencillos pasos. Repasemos en la configuración típica que usaría, por ejemplo, Inspire u OptiStruct.

El primer paso es definir el espacio de diseño que representa el volumen máximo de la estructura deseada y luego asignar cargas y restricciones. Gracias a una sinergia mejorada, el software y el diseñador pueden interactuar, influyendo en el proceso de diseño y generando resultados innovadores. Los diseñadores no están limitados a la herramienta; en cambio, están liderando el proceso de diseño.

Llevando el ejemplo anterior a un caso de uso real, la forma específica del Puente Pegaso

No es solo el resultado de una declaración estética; Es el resultado de un sofisticado proceso de análisis estructural llamado Optimización Topológica

Esta optimización estructural particular ha generado la forma orgánica de los pilares que sostienen la luz y los pilares.

Una forma común de diseñar una estructura es crear un sistema compuesto de elementos 2D, como vigas y pilares. De manera paradójica, una solución óptima está representada por una estructura de tipo orgánico en la que el material está dispuesto para garantizar resistencia y ligereza.