Shaking table tests of a reduced-scale rocking bridge

Abstract

Eventos sísmicos recientes han demostrado la vulnerabilidad de tipologías de puentes tradicionales, generando altas pérdidas económicas tanto directas como indirectas. En consecuencia a esta necesidad, se ha presentado en las últimas décadas un amplio desarrollo e investigación en aislamiento sísmico de puentes. Una de las alternativas más promisorias, dentro del portafolio de sistemas investigados, son los puentes con columnas auto-centrantes, considerando potenciales beneficios económicos y constructivos. No obstante, la experiencia y evaluación experimental de especímenes de mediana y gran escala bajo consideraciones realistas es limitada. Con el objetivo de contribuir a cerrar las brechas de conocimiento que restringen la aplicación práctica de los puentes con columnas auto-centrantes como una tipología resiliente, un modelo a escala 1:10 fue conceptualizado, diseño y ensayado en el laboratorio de ingeniería estructural de la Universidad de los Andes. Esta investigación presenta los primeros ensayos sobre mesa vibratoria unidireccional realizados a un puente con columnas auto-centrantes, a escala, de dos luces, con similitud dinámica del puente prototipo real, sometido a cuarenta y nueve escenarios de vibración libre y nueve terremotos. Los resultados experimentales evidencian la conservación global de la integridad de la estructura, así como un adecuado comportamiento dinámico. Se realiza una revisión detallada de los resultados de la instrumentación dispuesta, en paralelo a comparaciones con la respuesta analítica estimada según varios modelos simplificados y finalmente se dan una serie de recomendaciones para la modelación computacional de este tipo de puentes.

Recent earthquakes have demonstrated the vulnerability of traditional bridge structural systems, generating large direct and indirect economic impacts. In response to this need, extensive research has been done to push seismic isolation for bridges. Among a variety of surging alternatives, free-standing-columns bridges, a type of rocking isolation, is a promising alternative considering potential constructive and economic benefits. However, experimental testing on medium and large-scale specimens under real conditions is still remarkably limited. To contribute to the knowledge gaps that prevent the application of free-standing-column bridges in resilient bridge structural systems a 1:10 scale bridge model was designed and tested. This research comprises the first shake-table tests performed for a two-span free-standing-column bridge model with proper dynamic similarity subjected to forty-nine free-vibration tests and nine shake table tests. The results show the conservation of the structure after the experimental tests and an adequate overall dynamic behavior of the model. An integral examination of the empirical results is developed parallelly with contrasts to analytical estimates, and modelling considerations are suggested.