Published

2009-09-01

The behaviour of a historic masonry arch bridge regarding dynamic loads

Comportamiento de un puente histórico de arco de albañilería ante cargas dinámicas

Keywords:

historical bridge, dynamic analysis, seismic analysis (en)
puentes históricos, análisis dinámico, análisis sísmico (es)

Authors

  • Yesid Mauricio Ospina Universidad Nacional de Colombia
  • Jairo Andrés Paredes López Universidad Nacional de Colombia
  • Jorge Alberto Galindo Díaz Universidad Nacional de Colombia

This article describes the analysis of a historic brick arch bridge constructed in Colombia during the 18th century for predicting its behavior in response to loads produced by seismic activity and determining its vulnerability. Two studies were carried out prior to the seismic analysis to obtain basic information regarding the structure's overall behavior (modal analysis and linear static analysis), both stemming from a three-dimensional model constructed by the finite elements method. Seismic excitation was simulated in the conditions proposed by 1998 Colombian seismic-resistant norms (NSR-98). The results obtained agreed with the bridge's history and with its response to earthquakes; the comparison between seismic loads and the resistance capacity of the materials constituting the structure confirms the vulnerability of these types of constructions regarding localised damage and the possibility of collapse. The results suggest that this procedure can be applied to other historic structures in Colombia.

En el presente artículo se describe el proceso de análisis al que fue sometido un puente histórico de arco de ladrillo construido en Colombia durante el siglo XVIII con el fin de predecir su comportamiento ante cargas producidas por sismos y determinar su vulnerabilidad. Dos estudios previos al análisis sísmico fueron realizados para obtener así información básica acerca del comportamiento global de la estructura: un análisis estático lineal y un análisis modal, ambos a partir de un modelo tridimensional que se elaboró haciendo uso del método de elementos finitos. Se simuló la excitación sísmica bajo las condiciones propuestas en la norma sismorresistente del año 1998 (NSR-98). Los resultados obtenidos fueron coherentes con la historia del puente y sus respuestas frente a terremotos; la comparación entre las cargas sísmicas y la capacidad resistente de los materiales que constituyen la estructura confirma la vulnerabilidad de este tipo de edificios frente a daños localizados y posibilidades de colapso. Finalmente, los resultados sugieren la aplicabilidad del procedimiento desarrollado a otras estructuras históricas en Colombia.

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References

Álvarez, J. J., Aparicio, A. C., Comportamiento sísmico de puentes de arco. Un panorama del estado del conocimiento., Revista de ingeniería sísmica, No. 68, 2003, pp. 21-53.

Álvarez, J. J., Jara, M., Hernández, H., Aparicio, A. C., Evaluación de la respuesta de grandes puentes en arco ante movimientos sísmicos fuertes., Revista de ingeniería sísmica, No. 75, 2006, pp. 23-46.

ANSYS. Users's Manual for revision 5.0, Vol. 4., Swanson Analysis Systems, Inc., Houston, 1992.

Asociación colombiana de ingeniería sísmica., Normas de diseño y construcción sismo resistente, NSR-98., ACIS, Bogotá, 1998.

Augusti, G., Ciampoli, M., Giovenale, P. Seismic vulnerability of monumental buildings., Structural Safety, Vol. 3, No. 23, 2001, pp. 253-274.

Betti, M., Vignoli, A., Modelling and analysis of a Romanesque church under earthquake loading: Assessment of seismic resistance., Engineering Structures, Vol. 30, No. 2, 2007a, pp. 352-367.

Betti, M., Vignoli, A., Assessment of seismic resistance of a basilica-type church under earthquake loading: modelling and analysis., Advances in Engineering Software, Vol. 39, No. 4, 2007b, pp. 258-283.

Fuenzalida, A., Taboada, A., Dimaté, C., Sismotectónica de Colombia: deformación continental activa y subducción., Física de la Tierra, No. 10, 1998, pp. 111-147.

Galindo, J., Muñoz, A. M., Caicedo, M., Caracterización de los ladrillos constitutivos de un puente histórico en Popayán (Colombia)., Ingeniería e Investigación, Vol. 28, No. 2, 2008, pp. 15-21.

Gawronski, W. K., Advanced Structural Dynamics and Active Control of Structures., Springer, New York, 2004.

Hatch, M. R., Vibration Simulation Using Matlab and Ansys., CRC Press, 2001.

Le Pape, Y., Anthoine, A., Pegon, P., Seismic assessment of masonry structures - Multiscale numerical modelling., Historical Constructions, Universidad de Minho, Guimaraes, 2001, pp. 963-972.

Paredes, J. A., Galindo, J., Mora, D. F., Brick arch bridges in the High Cauca region of Colombia (1718-1919)., Arch'07. 5th International Conference on Arch Bridges, Universidad de Minho, Guimaraes, 2007, pp. 193-202.

Ural, A., Oruc, S., Dogangun, A., Tuluk, O. I., Turkish historical arch bridges and their deteriorations and failures., Engineering Failure Analysis, Vol. 15, No. 1-2, 2008, pp. 45-53.