Análisis no lineal de la interacción suelo estribo estructura del Puente Águila Norte

Abstract

Se llevarán a cabo modelaciones detalladas especificas del estribo del puente Águila Norte, Ubicado en la comuna de Paine. Principalmente con programas de elementos finitos, tales como OpenSees y ANSYS. Ambos programas cuentan con diferentes tipos de materiales, tanto para modelos geomecánicos (suelos) y modelos estructurales (vigas, columnas, losas, etc.). Primero, con ambos programas se calibran los materiales de suelo a utilizar para replicar el comportamiento del ensayo a gran escala de Stewart et al. (2007). Esto a traves de la modelación de ensayos triaxiales. Una vez definidos los parámetros de los materiales, se procede a la modelación en 2D y 3D del ensayo. Con ambos programas se obtuvieron comportamientos similares a los resultados del ensayo a gran escala. Para realizar la modelación con el programa OpenSees, suponía una dificultad mayor, ya que al momento de realizar el mallado del modelo, al ser un programa en el que deben añadirse uno a uno cada elemento, no se genera un mallado aceptable. También, la complejidad de la geometría no ayuda al programa STKO para conseguir un buen mallado. Por consiguiente, y viendo que ambos programas generan resultados parecidos (como para el caso de la modelación del ensayo UCLA), se decide por seguir adelante en la modelación del estribo del puente Águila Norte, solo con el programa ANSYS. Además, la facilidad que aporte para el momento de caracterizar las superficies de contacto, lo hacen una herramienta muy útil. Se generaron 4 modelos del estribo. Todos los modelos son del estribo completo, es decir, se incluyen los pilotes, suelo cercano, estructura del estribo con muros ala y también con el relleno, Además de incluir todas las interacciones posibles entre las superficies de contacto. Para el primer modelo, se le impone un desplazamiento en el muro espaldar, comprimiendo el relleno detrás de él, para observar el comportamiento pasivo. Para el segundo modelo, se impone también un desplazamiento en el muro espaldar, pero esta vez en sentido contrario a la dirección del relleno (tirando el estribo), para observar de mejor manera el comportamiento activo del relleno detrás de él. Para el tercer modelo, se sustituyó el desplazamiento por una rotación, para observar el comportamiento torsional del estribo. Para cada uno de los modelos anteriores, se obtenían las frecuencias a distintos niveles de deformación, para identificar como esta iba variando y con ello, las masas modales participantes cuando se ven expuestos a estas solicitaciones. Es por ello, que, en el cuarto modelo, se amplía el dominio del primer modelo, para observar si las frecuencias de los modos obtenidas correspondían a los modos del estribo, o a la frecuencia del suelo. Se utiliza un modelo simplificado completo del puente Águila Norte, Realizado por Bravo (2021), el cual se rige bajo las normas nacionales de diseño. Con el cual, se comparan los resultados obtenidos en ambos modelos. Por último, verifican que las normas simplificadas que se sugieren internacionalmente (SDC, Shamsabadi) para los sistemas de estribo-relleno son aplicables para los puentes chilenos.