La Emulación para el óptimo diseño estructural.

Publicado por Vicky Viadas en

La Emulación para el óptimo diseño estructural.

Si usted es afecto a la ingeniería del mundo antiguo y a los logros sorprendentes de la humanidad como las Pirámides de Egipto, tendrá noticia de que los faraones del imperio antiguo tuvieron que realizar algunos ensayos fallidos antes de poder construir el complejo de pirámides de Guiza. Luego de que el famoso ingeniero, arquitecto y erudito Imhotep, construyera la pirámide escalonada de Saqqara, de sesenta metros de altura, los sucecivos faraones trataron de llevar la construción de pirámides al siguiente nivel.


Pero el intento siguiente, la pirámide de Meidum, terminó colapsando por su propio peso y el siguiente intento, la pirámide de Dahshur, tuvo que corregir precipitadamente su ángulo, pues el colapso de la estructura interna parecía inminente.

Hubo que esperar a la Pirámide Roja a corta distancia de la anterior, para lograr el ángulo de reposo adecuado para lograr la integridad estructural correcta.

Miles de años después, en el siglo XIX cuando la red del ferrocarril se extendía a todos los rincones del los países industrializados Gran Bretaña y Estados Unidos, como punteros, la necesidad de salvar abismos y ríos, fomentó la construcción de puentes.
No todos fueron exitosos, Stirling, Broughton, Chester, Wootton, Tay en Escocia e Inverythan, son solo unos ejemplos de este delirante y trágico comienzo de la ingeniería estructural en el Reino Unido de la revolución industrial.



Norteamérica, tuvo también sus fracasos sonados, algunos ya adentrado en el siglo XX y varios filmados como películas de catástrofes ya clásicas.

Todos estos fracasos estructurales que costaron decenas de muertos y heridos sirvieron de experiencia para que ahora disfrutemos de estructuras más seguras, pero aún no del todo.
Aún así no significa que no sigamos teniendo fracasos estructurales. Nuevas necesidades presentan nuevos retos. La lucha por el espacio urbano lleva a la construcción de estructuras a la vez más altas y más profundas, donde los incidentes en las excavaciones profundas se presentan con inquietante frecuencia.

Aquí es donde un programa de análisis estructural como Autodesk Robot Structural nos permite plantear estructuras y probarlas antes casos de carga por viento o sismo que pueden ser catastróficos. Incluso estructuras de grandes claros sometidas a cargas accidentales.

Y no me refiero a que diseñemos pensando siempre en las catástrofes. Realmente existen reglamentos y normatividad sobre los casos que deben considerarse. Los coeficientes de seguridad que deben respetarse y los casos de carga accidental que deben incluirse.
En caso más prácticos, Robot permite que podamos ensayar diferentes propuestas estructurales sin más trabajo que cambiar la sección de las vigas o columnas.

No es inusual, que nuestra primera propuesta estructural este sobre dimensionada. Todos diseñamos con cierto temor en mente a que nuestros cálculos tengan algún error o nuestras secciones no soporten. Incluso a que las cargas de diseño no sean respetadas y la estructura se sobrecargue. Es algo común.

Autodesk Robot permite que podamos apreciar gráficamente de las deformaciones en la estructura antes los diferentes casos de carga y combinacioes. La estructura se deforma afectada por una escala, para hacer aún más evidente el efecto de cada caso de carga.

A partir de ahí podemos verificar las gráficas de fuerza cortante y momento flector, pero lo más evidente es observar las deformaciones conforme se prueban diferentes secciones.

Con esa información podemos probar diferentes secciones hasta llegar a la solución que nos ofrezca la mayor economía y seguridad.

Es Fácil intercambiar elementos estructurales de acero o concreto armado y observar las deformaciones y los puntos críticos.
Ante una misma serie de combinaciones de casos de carga se pueden probar diferentes elementos de acero y concreto y observar los resultados mediante deformaciones que pueden sern animadas, pero que arrojan los resultados en forma de un código de colores y valores precisos en los puntos de deformación.



Como uno mismo establece la escala de deformación, es muy fácil apreciar como inciden los esfuerzos de la estructura.
A partir de estos resultados y los coeficientes de seguridad mostrados en tiempo real es posible intercambiar elementos estructurales por miembros más esbeltos y ligeros y observar las deformaciones y los cambios en los coeficientes.

La simulación puede llevarse hasta el punto crítico y a partir de ahí probar miembros, conexiones o elementos de geometría más imaginativaque resuelvan la transmisión de pesos y esfuerzos de una manera más ingeniosa, para obtener estructuras ligeras y resistentes.

"Como si se tratara de un juego de construcción virtual"

Contrario a otros programas de cálculo donde los cambios en la estructura involucran un largo proceso de replanteamiento matemático, en Autodesk Robot el proceso es gráfico y el analista se siente alentado a realizar una mayor cantidad de cambios y pruebas, como si se tratara de un juego de construcción virtual.

Los efectos de cada cambio en la estructura se presentan igualmente de manera gráfica y pueden manejarse combinaciones completas que involucren cargas por vientos, sismos, cargas extraordinarias y cualquier otro evento al que pudiera estar sometida la estructura y su correspondiente cimentación.