En l'àmbit de l'enginyeria estructural, el disseny i càlcul d'estructures d'acer s'enfronta a reptes a causa de la complexitat del seu comportament. En aquest context, el progrés en les eines d'anàlisi i modelització possibilita una predicció més exacta d'aquestes complexitats, permetent així el disseny d'estructures més eficients i sostenibles a partir d’eines i metodologies avançades de càlcul.
No obstant això, en el panorama actual, l'aplicació real d'aquests avanços en l'enginyeria estructural continua sent un repte, a causa del seu estat de desenvolupament, adopció limitada per part de la professió i la falta d’adaptació a les normatives existents.
El present treball se centra en la comparació de dues metodologies de càlcul en el disseny d'estructures d'acer: el mètode tradicional de càlcul basat en elements (two-step method) i el mètode avançat basat en sistemes (one-step method o advanced method).
Utilitzant el cas d'estudi concret d’una estructura porticada, s'analitzen i comparen ambdues metodologies en funció de diversos criteris com l'eficiència material, el cost, la complexitat tècnica, el temps d'execució i la petjada de carboni a partir d’una anàlisi multicriteri robusta. Mitjançant tots els escenaris contemplats en la comparativa, es conclou que el mètode one-step és més adequat en termes d'eficiència, sostenibilitat i innovació.
La metodologia implementada inclou el dimensionament tradicional fent servir el software ConSteel, i el dimensionament avançat amb ABAQUS. És important ressaltar que les conclusions d'aquest estudi són independents de les eines de software específiques emprades per a cada metodologia de càlcul, donat que el treball se centra a comparar les metodologies de càlcul, i no les eines.
En el ámbito de la ingeniería estructural, el diseño y cálculo de estructuras de acero se enfrenta a desafíos debido a la complejidad de su comportamiento. En este contexto, el avance en las herramientas de análisis y modelización permite una predicción más exacta de estas complejidades, posibilitando así el diseño de estructuras más eficientes y sostenibles a partir de herramientas y metodologías avanzadas de cálculo.
No obstante, en el panorama actual, la aplicación real de estos avances en la ingeniería estructural sigue siendo un desafío, debido a su estado de desarrollo, limitada adopción por parte de la profesión y la falta de adaptación en las normativas existentes.
El presente trabajo se enfoca en la comparación de dos metodologías de cálculo en el diseño de estructuras de acero: el método tradicional de cálculo basado en elementos (two-step method) y el método avanzado basado en sistemas (one-step method o advanced method). Utilizando el caso de estudio concreto de una estructura metálica aporticada, se analizan y comparan ambas metodologías en función de diversos criterios como la eficiencia material, el coste, la complejidad técnica, el tiempo de ejecución y la huella de carbono a partir de un robusto análisis multicriterio. A través de todos los escenarios contemplados en la comparativa, se concluye que el método one-step es más adecuado en términos de eficiencia, sostenibilidad e innovación.
La metodología implementada incluye el dimensionamiento tradicional utilizando el software ConSteel, y el avanzado con ABAQUS. Cabe destacar que las conclusiones de este estudio son independientes de las herramientas de software específicas empleadas para cada metodología de cálculo, puesto que el trabajo se centra en comparar las metodologías de cálculo, y no las herramientas.
In the field of structural engineering, the design and calculation of steel structures faces challenges due to the complexity of their behavior. In this context, advancements in analysis and modelling tools enable more accurate predictions of these complexities and, thus, enabling the design of more efficient and sustainable structures. This is accomplished through the application of advanced calculation tools and methodologies.
However, in the current situation, the real-world application of these advances remains a challenge due to their developmental stage, limited adoption within the profession, as well as the lack of adaptation in existing regulations.
This study focuses on comparing two calculation methodologies in the design of steel structures: the traditional element-based calculation method (two-step method) and the advanced system-based method (one-step method or advanced method). Using the specific case study of a framed steel structure, both methodologies are analyzed and compared. Key criteria considered include material efficiency, cost, technical complexity, execution time, and carbon footprint, all evaluated through a robust multicriteria analysis. Across all the scenarios considered in the comparison, it is concluded that the one-step method is more suitable in terms of efficiency, sustainability, and innovation.
The methodology adopted in this research includes a conventional design process using ConSteel software, along with an advanced approach using ABAQUS. It is important to note that the outcomes of this study are not reliant on the specific software chosen for each calculation approach. The emphasis of this work lies in the comparative analysis of the calculation methodologies themselves, rather than the particular software tools used.
