Análisis dinámico no lineal de un puente sometido a cargas sísmicas

Abstract

El colapso de puentes en terremotos recientes demuestra la necesidad de profundizar el conocimiento de su comportamiento frente a acciones sísmicas. Este trabajo presenta un modelo sobre el cual se lleva a cabo un análisis numérico no lineal con alto nivel de detalles de un puente en servicio, sometido a acciones sísmicas que producen el colapso de la estructura. El principal objetivo es el de determinar la eficiencia de distintas estrategias de refuerzo mediante sistemas pasivos de control de vibraciones para prevenir el colapso estructural. Se evalúa la respuesta del puente con un disipador metálico y con un sistema de aislación. Puede concluirse que el uso de disipadores metálicos reduce significativamente los desplazamientos y asegura la integridad estructural del puente frente a acciones sísmicas extremas. Por otra parte, la aislación del tablero, que en principio se supone la alternativa más efectiva para proteger puentes existentes, resulta inadecuada para el puente estudiado debido a las características dinámicas del puente aislado y a su particular geometría oblicua, que genera un impredecible tipo de impacto sobre las columnas del pórtico que lo soporta. Este efecto inesperado que se observa en la aislación habría sido imposible de identificar mediante el uso de un modelo simplificado.

Collapse of bridges in recent earthquakes demonstrates the need to deepen the understanding of the behavior of these structures against seismic actions. This paper presents a highly detailed numerical model of an actual bridge subjected to extreme seismic action which results in its collapse. The main objective of this work is to determine the efficiency of different passive control strategies to prevent the structural collapse. Metallic dampers and seismic isolation were evaluated. It can be concluded that the use of a metallic damper significantly reduces the horizontal displacements and ensures the integrity of the structure from extreme seismic actions. Moreover, the isolation of the deck, which in principle seems to be the most effective solution to protect existing bridges, proves inadequate for the case analyzed due to its dynamic characteristics and its particular geometry and an unpredictable type of axial pounding in the columns. This unexpected effect on the isolation system would have been impossible to identify with simplified models.