Calibración de modelos numéricos de puentes con superestructura de acero con base en resultados experimentales

Abstract

El monitoreo de la salud estructural basado en las vibraciones constituye una estrategia novedosa para la gestión de la infraestructura de puentes, el cual además de ser complementaria con las tradicionales inspecciones visuales, permite detectar y ubicar daños a temprana edad y cuantificar el deterioro de la estructura. Esto se concreta realizando el denominado “análisis modal operacional”, cuyo meta es la identificación de las propiedades dinámicas como son la frecuencia, el amortiguamiento y la forma modal de los modos globales de la estructura a partir de las vibraciones experimentales obtenidas en la condición operacional del puente. Dado que múltiples componentes constituyen la estructura de un puente y en conjunto determinan sus parámetros dinámicos, es importante la calibración de modelos estructurales analíticos a partir de los resultados experimentales, y el estudio de su comportamiento dinámico. Con esto se logra, por un lado, identificar las correlaciones existentes entre los diferentes modos de vibración y los componentes estructurales, obteniéndose así indicadores específicos para la detección y ubicación de daño; por el otro lado, un modelo calibrado que servirá como una base analítica representativa de la realidad del puente para cuantificar el daño y predecir su desempeño ante diferentes solicitaciones, con lo cual se permite validar hipótesis de reforzamiento o rehabilitación. Esta investigación enfoca su estudio en puentes de vigas de acero continuas de tres tramos y de sección compuesta, de esta tipología hay cuatro puentes de tamaño similar ubicados en la Red Vial Nacional: dos puentes sobre el río Virilla en la Ruta Nacional No. 3, recién inaugurados, el puente sobre quebrada Salitral y el puente sobre el río Ciruelas ubicados en la Ruta Nacional No. 27, con más de una década de uso. La calibración del modelo analítico de cada uno de estos 4 puentes y la comparación entre los modelos facilitarán tanto la comprensión del comportamiento dinámico para esta tipología de puentes como la obtención de los indicadores de daño.