Modelado numérico de la interacción vehículo-estructura y aplicación al estudio de puentes atirantados frente al tráfico vehicular

Abstract

RESUMEN: el presente estudio porta sobre el problema de interacción vehículo-estructura, ión de las propiedades dinámicas de los dos subsistemas (estructura y vehículos) por los efectos recíprocos entre ambos. Convencionalmente, la investigación aplicada al proyecto de estructuras se centraba en la determinación del factor de impacto, definido como el porcentaje de mayoración de la respuesta estática de la estructura al considerar los efectos inerciales y viscosos que se generan. Generalmente, el efecto del tráfico vehicular se modeliza mediante cargas móviles, por lo que no se tiene en cuenta la interacción. Este tipo de análisis resulta válido para analizar la respuesta de gran parte de los puentes convencionales, aunque no aporta ninguna información sobre la dinámica vehicular ni sobre el confort de tránsito del pasajero. En el caso de que el confort de tránsito sea un parámetro crítico de diseño o en el proyecto de estructuras en las que la masa de la sobrecarga de tráfico sea significativa frente al peso propio del tablero, se hace indispensable la modelización de la interacción vehículo-estructura. La complejidad de las ecuaciones acopladas de los dos subsistemas (vehículo y estructura) obliga al recurso a métodos numéricos. Por ello, se ha desarrollado un programa de elementos finitos en el plano que permite, entre otros, resolver problemas de interacción vehículo-estructura considerando la presencia de un pavimento rugoso. El programa es ampliamente validado mediante soluciones analíticas y semi-analíticas presentes en la literatura para casos simples y mediante el programa Sofistik en estructuras más complejas. Posteriormente se aplica al estudio de puentes atirantados mediante un análisis paramétrico en el que se hace variar la masa y el espaciamiento de los vehículos, la rugosidad del firme, la inercia del tablero, la vinculación pila-tablero y la configuración del sistema de atirantamiento. La respuesta de los global del siste- ma vehículo-estructura es evaluada mediante factores de impacto de esfuerzos y desplazamientos y mediante el nivel de confort de tránsito obt a partir dela serie temporal de aceleraciones en la cabina de los vehículos.