Desarrollo de nuevas formas parametrizadas para pasarelas eficientes y elegantes

Abstract

[ES] El objetivo de la tesis es proponer una metodología que permita la definición de pasarelas de un único vano a partir de unas condiciones de contorno determinadas, utilizando unos diseños estéticamente atractivos. Se desarrolla el diseño y la formulación geométrica de tres pasarelas paramétricas, denominadas Von Mises, Monocontentio y Bicontentio, cuyo diseño se basa en cinco fundamentos básicos: integración en la geometría del terreno, búsqueda continua de la sencillez, siluetas que emanan del comportamiento estructural, formas unitarias y detalles perdurables. La silueta de la pasarela Von Mises se basa en la gráfica del criterio de comparación de Von Mises de una viga biapoyada, la del prototipo Monocontentio en la ley de momentos de una viga empotrada-apoyada y la de la pasarela Bicontentio en la gráfica de flectores de una viga biempotrada. El trabajo incluye una metodología de formulación, que permite obtener las expresiones matemáticas que gobiernan las principales dimensiones y espesores de las pasarelas, en función de su anchura y su luz. Un análisis comparativo de diferentes tipologías de pasarelas viga permite constatar la eficiencia de los prototipos Von Mises, Monocontentio y Bicontentio. Esta se debe a su canto variable adaptado a los esfuerzos de solicitación y al empotramiento en estribos. Asimismo, se realiza un análisis que liga el enfoque de diseño y el pensamiento ingenieril con la expresión estética de los puentes. La tesis supone la puesta en orden de una particular filosofía de diseño utilizada por el autor en una treintena de puentes proyectados durante los últimos 25 años, para poder ser aplicada de manera sistemática por otros profesionales.

[CA] L'objectiu de la tesi és proposar una metodologia que permeta la definició de passarel·les d'un únic tram a partir d'unes condicions de contorn determinades, utilitzant uns dissenys estèticament atractius. Es desenvolupa el disseny i la formulació geomètrica de tres passarel·les paramètriques, denominades Von Mises, Monocontentio i Bicontentio, el disseny de les quals es basa en cinc fonaments bàsics: integració en la geometria del terreny, cerca contínua de la senzillesa, siluetes que emanen del comportament estructural, formes unitàries i detalls perdurables. La silueta de la passarel·la Von Mises es basa en la gràfica del criteri de comparació de Von Mises d'una biga bi- recolzada, la del prototip Monocontentio en la llei de moments d'una biga encastada-recolzada i la de la passarel·la Bicontentio en la gràfica de flectors d'una biga bi-encastada. El treball inclou una metodologia de formulació, que permet obtindre les expressions matemàtiques que governen les principals dimensions i grossàries de les passarel·les, en funció de la seua amplària i la seua llum. Una anàlisi comparativa de diferents tipologies de passarel·les biga permet constatar l'eficiència dels prototips Von Mises, Monocontentio i Bicontentio. Aquesta es deu al seu cant variable adaptat als esforços de sol·licitació i a l'encast en estreps. Així mateix es realitza una anàlisi que lliga l'enfocament de disseny i el pensament de l'enginyer amb l'expressió estètica dels ponts.

[EN] The purpose of this thesis is to propose a methodology for single-span, pedestrian bridges, based on specific conditions, using an attractive design.This thesis explains the design and geometric formulation of three types of pedestrian bridges, namely Von Mises, Monocontentio and Bicontentio. Their designs are based on five basic principles: (1) integration into the geometry of the environment; (2) permanent search for simplicity; (3) design based on a geometry that emanates from structural behavior; (4) uniform shapes; and (5) enduring details. The silhouette of the Von Mises bridge is inspired by the Von Mises criterion graph, corresponding to a simply- supported beam.The Monocontentio prototype is inspired by the bending moment diagram of a beam fixed at one end and simply supported at the other end. The Bicontentio bridge is inspired by the bending moment diagram of a beam fixed at both ends. This thesis includes a formulation methodology that defines mathematical expressions that govern the main dimensions and thickness of a pedestrian bridge, depending on its respective width and span. A comparative analysis demonstrates the efficiency of these three particular prototypes, due to their variable depth, adapted to the internal forces, and due to fix the structure in abutments. Likewise, this paper analyses and links the design and engineering with the aesthetic expression of the bridges.The author has used this design philosophy in thirty bridge projects over the last 25 years, and such philosophy may be applied in a systematic way by other professionals.