Análisis de la influencia de la interacción dinámica suelo – estructura en puentes de hormigón basado en el método de elementos finitos

Abstract

Los puentes son estructuras de vital importancia que garantizan la conectividad con lugares inaccesibles por sus características geográficas. Estos pueden llegar a ser más susceptibles a los efectos de la interacción suelo - estructura que otro tipo de obra. Su falla puede causar importantes pérdidas, por lo que es imprescindible que mantengan su integridad ante la acción de fenómenos naturales como los sismos. En el presente trabajo se realiza un análisis de la interacción dinámica suelo – estructura en puentes de hormigón. Para ello se emplea el Método de Elementos Finitos a través de los softwares Midas Civil y Midas GTS NX. Se plantea un procedimiento para la integración de ambos programas. Se aplica al caso de estudio: Puente sobre el río Cabañas. Se realiza una comparación entre el análisis sin considerar la interacción suelo – estructura, y considerándola empleando el Método del Coeficiente de Balasto y el Método de Elementos Finitos. El desarrollo del estudio dinámico lineal, dinámico no lineal incorporando la rigidez del suelo y modelando la obra y el emplazamiento como un todo, reporta un incremento de las fuerzas axiales para este último. Con la solicitación de momento y el cortante existen variaciones significativas. Las deformaciones y rotaciones son superiores en el caso que considera la estructura y el suelo como un conjunto, con respecto a los demás, esto se debe a un aumento en la flexibilidad del sistema

Bridges are structures of vital importance that guarantee connectivity with places that are inaccessible due to their geographical characteristics. These can become more susceptible to the effects of soil-structure interaction than other types of works. Their failure can cause significant losses, so it is essential that they maintain their integrity against the action of natural phenomena such as earthquakes. In the present work, an analysis of the soil-structure interaction in concrete bridges is carried out. For this, the Finite Element Method is used through the Midas Civil and Midas GTS NX software. A procedure for the integration of both programs is proposed. Applies to the case study: Bridge over the Cabañas River. A comparison is made between the analysis using the Ballast Coefficient Method and the Finite Element Method. The development of the linear dynamic, non-linear dynamic study incorporating the stiffness of the soil and modeling the work and the site as a whole, reports an increase in the axial forces for the latter. With the solicitation of the moment and the shear there are significant variations. The deformations and rotations are higher in the case that considers the Structure and the ground as a whole, with respect to the others, this is due to an increase in the flexibility of the system