La Almohadilla de Cojinete Elastomérico y Su Papel en el Diseño de Puentes

A lo largo de siete kilómetros, el Puente de la Bahía de San Francisco-Oakland tiene capacidad para un cuarto de millón de vehículos por día. El puente, construido con cerca de 250 millones de kilogramos de acero, debe soportar una masa de 450 millones de kg de vehículos por día, y alrededor de 500 mil kg en un momento dado.

La posibilidad de que el puente falle es aterradora, especialmente cuando se cruza una estructura grande como el Puente de la Bahía. En 1989, el terremoto de Loma Prieta causó que el Puente de la Bahía fallara. Las vibraciones del terremoto fueron tan intensas que cortaron los pernos que sujetaron una sección del puente a su asiento. A medida que aumentaban las vibraciones del terremoto, la sección se desplazó siete pulgadas hacia el este y el extremo oeste de la sección se desplazó más allá del borde de los asientos, causando que toda la sección del puente colapsara en la cubierta inferior; la ubicación del colapso fue en el muelle E9, que se encuentra a medio camino entre Yerba Buena Island y Oakland.

El Puente de la bahía fue diseñado para resistir terremotos mediante la implementación de tecnología que le permitió adaptarse a situaciones ambientales tan dramáticas. De hecho, todos los puentes están diseñados para ser moderadamente flexibles con una filosofía de diseño de “curva o rotura” incrustada; se supone que el puente estará sujeto a fuerzas externas y pares de torsión algo impredecibles causados por altas velocidades de viento, cambios de temperatura, tráfico intenso y, a veces, incluso terremotos. Entonces, si la flexibilidad es crucial, ¿cómo se logra?

cojín de cojinete elastomérico para el Puente de la Bahía de San Francisco-Oakland
El Puente de la Bahía de San Francisco-Oakland

Cojín de cojinete elastomérico El papel de la almohadilla de cojinete Elastomérico

La flexibilidad del puente se logra principalmente mediante un componente llamado cojín de cojinete elastomérico de puente. Por lo general, está hecho de un material resistente y flexible, como el neopreno, un tipo de caucho industrial de alta resistencia. Estas almohadillas se colocan entre superestructuras, como la viga del puente, y subestructuras, como los soportes verticales llamados pilares. Su función principal es distribuir las cargas de la superestructura a la subestructura y permitir que la superestructura sufra los movimientos necesarios en condiciones ambientales irregulares sin crear tensiones perjudiciales que puedan comprometer la integridad estructural del puente. Cuando la integridad estructural del puente está comprometida, el puente podría colapsar.

Prevenir el colapso no es la única función de una almohadilla de rodamiento elastomérica. Las almohadillas prolongan la vida útil de los puentes al reducir el desgaste de los materiales de los puentes. Las almohadillas ayudan a los gobiernos a ahorrar dinero al retrasar la sustitución de puentes, al igual que los zapatos permiten a los seres humanos caminar largas distancias.

Por cierto, se instalaron almohadillas de cojinetes elastoméricos en el lugar de la falla del puente de la bahía como parte de un proyecto de reacondicionamiento sísmico de 1999.

Diseño Elastomérico Simulación de ingeniería 3D en Diseño de puentes

 Almohadilla de cojinete elastomérico diseño de puente FEA
Análisis de elementos finitos de una almohadilla de cojinete elastomérico de puente realizado con SimScale

Debido a que las almohadillas de cojinete elastomérico de puente son cruciales para un diseño de puente seguro y rentable, se prototipan y prueban ampliamente antes de su uso en producción.

Utilizando un software de simulación como SimScale como parte del proceso, es posible probar virtualmente una almohadilla de cojinete elastomérico bajo diferentes supuestos de diseño y carga. Por ejemplo, se puede suponer que la almohadilla del rodamiento está compuesta de un material elastomérico reforzado con placas de acero, y se pueden simular y observar tres casos de carga básicos: 1) compresión, 2) compresión con corte y 3) compresión con rotación.

Los resultados se pueden analizar observando tensiones de Cauchy en una gráfica de contorno. Incluso se puede observar que con la introducción de placas de acero, se mejora la capacidad de carga del rodamiento.

Conclusión de las almohadillas de cojinetes elastoméricos

Como hemos visto, el diseño de almohadillas de cojinetes elastoméricos utilizando software de simulación desempeña un papel crucial en la seguridad, la fiabilidad y la longevidad de los puentes. Si desea probarlo, cree una cuenta comunitaria gratuita aquí y luego copie esta plantilla de una simulación de cojinete elastomérico, cambie la configuración o el modelo CAD y realice su propio análisis.

Puede obtener más información sobre el papel de la simulación de ingeniería en aplicaciones de construcción descargando una infografía gratuita aquí.

Configure su propia simulación a través de la web en minutos creando una cuenta gratuita en la plataforma SimScale. No se requiere instalación, hardware especial o tarjeta de crédito.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.