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Autor
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Florian Marzec
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El objeto del presente trabajo de fin de máster es el análisis estático-resistente multicriterio y la optimización numérica de una cubierta de acero-atirantada para naves de gran luz.
En la parte de estudio se propuso una clasificación y categorización propias de las disposiciones analizadas. Esto permitió sistematizar el conocimiento y trasladar con precisión el centro de gravedad de los sistemas clásicos tipo Beam String Structure (BSS) a los sistemas CAS (Cable Arch Structure) específicos y avanzados, los cuales se convirtieron en el objeto principal de los análisis posteriores. Como punto de referencia directo e inspiración arquitectónico-constructiva se adoptó la estructura de cubierta de los andenes de la estación Lehrter Bahnhof en Berlín.
En la parte de proyecto, mediante el entorno de diseño paramétrico (Rhino/Grasshopper), se implementó un algoritmo de búsqueda de forma (Form-Finding), basado en el método de relajación dinámica. Esto permitió la conformación óptima de la geometría inicial en arco de la viga de cubierta en estricta correlación con el trazado de las líneas de presiones debidas a las cargas permanentes, lo que minimizó en ella los momentos flectores y redujo el estado de tensión dominante a compresión pura.
El análisis estructural fundamental del sistema CAS se realizó en el entorno del software Dlubal RFEM 6. Debido a la presencia de elementos esbeltos a tracción, el análisis estructural del pórtico principal se llevó a cabo mediante un análisis geométrico no lineal de tercer orden (teoría de grandes desplazamientos). Para la evaluación de la conservación de la disposición, la verificación clásica de estabilidad de la viga se amplió con un Análisis Lineal de Pandeo (LBA) y un análisis avanzado de alabeo de la sección (7.º grado de libertad). Esto permitió la reproducción precisa del comportamiento espacial real de flexión-torsión del arco analizado. Las salidas obtenidas sirvieron para realizar el predimensionamiento de los elementos estructurales, el cual se trata como una fase preliminar y base para el procedimiento de proyecto completo y propiamente dicho. Los diagramas de interacción aislados de los esfuerzos internos y el análisis de las fuerzas en el tirante principal permitieron la evaluación de las reservas de la sección y la indicación de áreas para análisis posteriores. Las conclusiones finales formuladas constituyen un resumen crítico de esta etapa preliminar de dimensionamiento y definen líneas auxiliares para los métodos de dimensionamiento definitivos de los sistemas CAS. El trabajo demuestra que la integración del Form-Finding paramétrico con procedimientos no lineales del MEF constituye una herramienta altamente eficaz en la fase conceptual y de anteproyecto de las modernas construcciones de grandes espacios.