Publicado

2020-01-01

Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys

Calibración del modelo de elementos finitos de un puente en Colombia utilizando Ansys

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v87n212.79785

Palabras clave:

model updating, structural healt monitoring, structural optimization, ambient vibration (en)
actualización del modelo, vigilancia de la salud estructural, optimización estructural, vibración ambiental (es)

Descargas

Autores/as

Updating structural model is a knowledge field that have been studied in the last decades to guarantee the reliability on the model defined to represent the behavior of a structure, but generally implies the use of different software to carry out the different parts of the process. This paper presents the updating of the finite element model of a curve-alignment reinforced concrete bridge located near to the city of Ubaté in Colombia by using the optimization tool available in software Ansys and ambient vibration measurements. The use of such type of information avoids to carry out forced-vibration test, which affect the normal operation of the bridge. The objective function corresponds to the minimization of the error between analytical and experimental natural frequencies of the bridge. The design variables correspond to the material properties of the concrete and the elastomeric bearings. Results show that the error was decreased to less than 2%. The sensibility analysis allowed to determine which variables are more sensible to affect the natural frequencies in the structure.

En este artículo se presenta la calibración del modelo de elementos finitos de un puente curvo en concreto que se localiza en la cercanía al municipio de Ubaté (Colombia) mediante la utilización del software ansys y mediciones de vibraciones ambientales. La ventaja de este software es que no requiere de ningún otro software adicional para llevar a cabo el proceso.  La utilización de mediciones ambientales evita que la información experimental que requiere el proceso deba ser determinada mediante ensayos de vibración forzada, cuya realización afectaría el normal funcionamiento del puente. Como variables de calibración fueron utilizadas las propiedades del puente y de los elastómeros. La función objetivo corresponde a la minimización del error en las frecuencias naturales y experimentales. Los resultados muestran que el error inicial en las frecuencias del modelo y experimentales disminuyó en un 2%. Mediante un análisis de sensibilidad se pudo observar que para cada tipo de puente se deben determinar cuáles son las variables más críticas de tal facilitando el proceso de optimización.

Referencias

Hao, H. and Xia, Y. Vibration-based damage detection of structures by genetic algorithm. Journal of Computing in Civil Engineering, 16 (3), pp. 222-229, 2002.

Schlune, H., Plos, M. and Gylltoft, K. Improved bridge evaluation through finite element model updating using static and dynamic measurements, Engineering Structures, 31, pp. 1477-1485, 2009.

Jin, S. S., et al. A new multi-objective approach to finite element model updating. Journal of Sound and Vibration, 333, pp. 2323-2338, 2014.

Zapico, J. L. Finite element model updating of a small scale bridge, Journal of Sound and Vibration, 268, pp. 993-1012.

Zarate, B. and Caicedo, J. M. Finite element modeling updating:

Multiples alternatives, Engineering Structures, 30, pp. 3724-3730, 2008.

Ren, W. X. and Chen, H. B. Finite element model updating in structural dynamic by using the surface response method, Engineering Structures, 32, pp. 2455-2465, 2010.

Zhang, Q. W., Chang, T. Y. P. and Chang, C. C. Finite element model updating for the Kap Shi Mun cable-stayed bridge, Journal of Bridge Engineering, 6 (4), pp. 285-293, 2001.

Wang, H., Li, A. Q. and Li, J. Progressive finite element model calibration of a long-span suspension bridge based on ambient vibration and static measurements, Engineering Structures, 32, pp. 2546-2556, 2010.

Ribeiro, D., et al. Finite element model updating of a bowstring-arch railway bridge based on experimental modal parameters, Engineering Structures 40, pp. 413-435, 2012.

Xiankun, L., et al. Dynamic finite element model updating of prestressed concrete continuous box-girder bridge. Erathquake Engineering and Engineering Vibration, 8 (3), 399-407, 2009.

Jaishi, B. et al. Finite element model updating of concrete-filled steel tubular arch bridge under operational condition using modal flexibility, Engineering Structures, 21, 2406-2426, 2007.

Rodríguez-Calderón, W. Muñoz, E. E. and Núñez-Moreno, F. Optimización aplicada a la calibración y validación de modelos de elementos finitos de puentes Ingeniería, Revista Univ. de Costa Rica 17(1), p.p .43-59, 2007.

Muñoz, E. Ingeniería de Puentes, Editorial Javeriana, 2012.

Gomez-Araújo, I., Maldonado, E. and Chio-Cho, Gustavo. Ambient vibration testing and updating of the finite element model of a simply supported beam bridge, Front. Archit. Civ. Eng. China, 5(3), 344-354, 2011.

Avellaneda, G., Noguera, R. and Muñoz, E. E. Desarrollo de un algoritmo computacional para la estimación de la tensión de cables en puentes atirantados con base en la medición experimental en laboratorio y campo de sus modos y frecuencias naturales de vibración, Revista Ingeniería de Construcción, 27 (3), pp. 155-180, 2012.

Marulanda, J., Thompson, P. and Marulanda, J. Monitoreo de Salud Estructural, Ciencia y Tecnología, 2 (2), pp 40-46, 2000.

Viviescas, A., Herrera, L. A. and Arenas J. S. Determinación de la capacidad resistente de puentes de viga-losa en concreto postensado mediante pruebas de vibración ambiental: Caso de Estudio Puente el Ramo. Inge CUC, 13 (1), pp. 32-41, 2017

Humar, J., Bagshi, A. and Xu, H. Performance of vibration-based techniques for the identification of Structural Damage, 5 (3), pp. 215-227, 2006.

Borges, C. A structural damage identification method based on genetic algorithm, and vibrational data, International Journal of Numerical Methods in Engineering, 69, pp. 2663-2686, 2006.

Singeresu, R. Engineering Optimization: Theory and Practice. Ed. John Wiley & Sons. 2009.

ANSYS 14.5 [software]. (2013).Pennsylvania, U.S.A.: ANSYS, Inc.

Worden, K., Farrar, C. R., Manson, G. and Park G., The fundamental axioms of structural health monitoring, the Royal Society 463, pp. 1639-1664, 2007.

Bricker, R. and Ventura C, Introduction to operational modal analysis, Ed. Wiley., 2015.

ARTeMIS Modal Pro [software]. (2010). Alborg, Denmark: Structural Vibration Solution A/S.

Cómo citar

IEEE

[1]
D. Sequera Gutierrez, L. F. Solano Rodríguez, E. E. Muñoz Díaz, Y. A. Alvarado Vargas, J. D. Villalba Morales, y I. Gasch Molina, «Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys», DYNA, vol. 87, n.º 212, pp. 209–218, ene. 2020.

ACM

[1]
Sequera Gutierrez, D., Solano Rodríguez, L.F., Muñoz Díaz, E.E., Alvarado Vargas, Y.A., Villalba Morales, J.D. y Gasch Molina, I. 2020. Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys. DYNA. 87, 212 (ene. 2020), 209–218. DOI:https://doi.org/10.15446/dyna.v87n212.79785.

ACS

(1)
Sequera Gutierrez, D.; Solano Rodríguez, L. F.; Muñoz Díaz, E. E.; Alvarado Vargas, Y. A.; Villalba Morales, J. D.; Gasch Molina, I. Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys. DYNA 2020, 87, 209-218.

APA

Sequera Gutierrez, D., Solano Rodríguez, L. F., Muñoz Díaz, E. E., Alvarado Vargas, Y. A., Villalba Morales, J. D. & Gasch Molina, I. (2020). Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys. DYNA, 87(212), 209–218. https://doi.org/10.15446/dyna.v87n212.79785

ABNT

SEQUERA GUTIERREZ, D.; SOLANO RODRÍGUEZ, L. F.; MUÑOZ DÍAZ, E. E.; ALVARADO VARGAS, Y. A.; VILLALBA MORALES, J. D.; GASCH MOLINA, I. Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys. DYNA, [S. l.], v. 87, n. 212, p. 209–218, 2020. DOI: 10.15446/dyna.v87n212.79785. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/79785. Acesso em: 13 mar. 2026.

Chicago

Sequera Gutierrez, Diego, Luis Felipe Solano Rodríguez, Edgar Eduardo Muñoz Díaz, Yezid Alexander Alvarado Vargas, Jesús Daniel Villalba Morales, y Isabel Gasch Molina. 2020. «Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys». DYNA 87 (212):209-18. https://doi.org/10.15446/dyna.v87n212.79785.

Harvard

Sequera Gutierrez, D., Solano Rodríguez, L. F., Muñoz Díaz, E. E., Alvarado Vargas, Y. A., Villalba Morales, J. D. y Gasch Molina, I. (2020) «Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys», DYNA, 87(212), pp. 209–218. doi: 10.15446/dyna.v87n212.79785.

MLA

Sequera Gutierrez, D., L. F. Solano Rodríguez, E. E. Muñoz Díaz, Y. A. Alvarado Vargas, J. D. Villalba Morales, y I. Gasch Molina. «Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys». DYNA, vol. 87, n.º 212, enero de 2020, pp. 209-18, doi:10.15446/dyna.v87n212.79785.

Turabian

Sequera Gutierrez, Diego, Luis Felipe Solano Rodríguez, Edgar Eduardo Muñoz Díaz, Yezid Alexander Alvarado Vargas, Jesús Daniel Villalba Morales, y Isabel Gasch Molina. «Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys». DYNA 87, no. 212 (enero 1, 2020): 209–218. Accedido marzo 13, 2026. https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/79785.

Vancouver

1.
Sequera Gutierrez D, Solano Rodríguez LF, Muñoz Díaz EE, Alvarado Vargas YA, Villalba Morales JD, Gasch Molina I. Updating the finite element model of a Colombian Bridge with Ansys. DYNA [Internet]. 1 de enero de 2020 [citado 13 de marzo de 2026];87(212):209-18. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/79785

Descargar cita

CrossRef Cited-by

CrossRef citations4

1. M. Meghashree, Neethu Urs, B. N. Amith, Kiran K. Shetty. (2025). Elastomeric bearing performance prediction and damage effect evaluation using machine learning. Multiscale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design, 8(5) https://doi.org/10.1007/s41939-025-00824-0.

2. Ronaldo O. de Almeida, Guilherme S. Alencar, José L. V. de Brito, Felipe Sakiyama, Luís Veloso. (2026). Model updating of a steel box-girder bridge based on field testing: the case study of Niemeyer’s Honestino Guimarães bridge in Brasília, Brazil. Structure and Infrastructure Engineering, , p.1. https://doi.org/10.1080/15732479.2026.2631165.

3. Rilo Berdin Taqriban, Ismoyo Haryanto, Dwi Basuki Wibowo, Rifky Ismail. (2021). Hip Joint Implant Loading During Routine Activities of Elderly Indonesian. 2021 IEEE International Biomedical Instrumentation and Technology Conference (IBITeC). , p.46. https://doi.org/10.1109/IBITeC53045.2021.9649050.

4. Jose M. Machorro-Lopez, Martin Valtierra-Rodriguez, Jose T. Perez-Quiroz, Juan P. Amezquita-Sanchez. (2025). Comparative Analysis of Fractals-Homogeneity-Entropy Algorithms Applied on a FEM Bridge Model to Identify Damage. Infrastructures, 10(2), p.36. https://doi.org/10.3390/infrastructures10020036.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

837

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Licencia

Derechos de autor 2020 DYNA

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.

El autor o autores de un artículo aceptado para publicación en cualquiera de las revistas editadas por la facultad de Minas cederán la totalidad de los derechos patrimoniales a la Universidad Nacional de Colombia de manera gratuita, dentro de los cuáles se incluyen: el derecho a editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir en artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.