Análisis modal y comportamiento del Puente Pedro de Valdivia frente al sismo de 1960

Abstract

RESUMEN: A lo largo de la historia tanto en Chile, como en los distintos lugares considerados activos sísmicamente, las estructuras y por ende los puentes, son sísmicamente vulnerables. Queda de manifiesto la importancia que ha de darles para conservar su integridad ante este tipo de eventos naturales.

Se trata de un puente diseñado por el ingeniero Federico Wiese cuya estructura se ha visto modificada tras el sismo ocurrido en 1960. Actualmente, este puente consta de 5 vanos, de los cuales los dos extremos han pasado a ser de vigas de tipología mixta (acero-hormigón). El tramo central compuesto por 3 vanos de hormigón armado es motivo de estudio, ya que es el tramo que soportó dicho sismo sin entrar en colapso.

En la presente tesis se pretende realizar un estudio y análisis acerca de los distintos efectos que produjo el conocido sismo del año 1960 ocurrido en la localidad de Valdivia, Chile. Del mismo modo se busca encontrar un motivo por el cual el puente “Pedro de Valdivia” aguantó el sismo de mayor magnitud registrado en la historia de la humanidad, así como un análisis modal que defina la dinámica de dicho puente.

Para el desarrollo de la tesis se ha desarrollado un modelo en el software de elementos finitos Sofistik para así poder desarrollar un escenario que ayude a entender cómo se comporta el puente frente a excitaciones externas como es el caso del sismo. De este modo, teniendo en cuenta el momento último en la base de la pila más solicitada y los factores de confianza se puede realizar el cálculo del factor de seguridad FS y por consiguiente el factor R.

Tras diferentes estudios realizados se ha obtenido un resultado que muestra que el puente es más vulnerable en dirección longitudinal, por ello esta tesis se enfoca principalmente en el estudio del sismo longitudinal y en la forma de paliar este problema. De este modo se puede llegar a diferentes hipótesis que posibiliten la respuesta de lo sucedido en ese año 1960.

ABSTRACT: Throughout history, both in Chile and in the different places considered seismically active, the structures and therefore the bridges are seismically vulnerable. It´s clear how important it must be to preserve their integrity in the face of this type of natural event. The bridge was designed by the engineer Federico Wiese, whose structure has been modified after the earthquake in 1960. Currently, this bridge consists of five spans, of which the two ends have become beams of mixed type (steel-concrete). The central section made up of three reinforced concrete spans is the reason for the study, because it is the section that supported this earthquake without collapsing. This thesis is intended to make a study and analysis about the different effects produced by the well-known earthquake of the year 1960, that occurred in the town of Valdivia, Chile. It also seeks to find a reason why the bridge "Pedro de Valdivia" endured the most powerfull earthquake ever recorded in the history of humanity, as well as a modal analysis that defines the dynamics of the bridge. For the development of the thesis, a model has been developed in the Sofistik finite element software in order to develop a scenario that helps to understand how the bridge behaves in the face of external excitations, such as earthquakes. In this way, taking into account the last momento (Mu) in the base of the most requested pillar and the confidence factors, it is possible to calculate the safety factor FS and therefore the R factor. After different studies, a result has been obtained shows that the bridge is more vulnerable in longitudinal direction, so this thesis focuses mainly on the study of the longitudinal earthquake and how to solve this problem. In this way, different hypotheses can be reached that allow response of what happened in that year, 1960.