Revisión aerodinámica de un puente en curva

Abstract

El 24 de octubre de 2004 en la ciudad de Chiapas, México, colapsó el primer puente “San Cristóbal” antes de la colocación de la dovela de cierre, durante una de las etapas de su proceso constructivo. En este trabajo se revisa la respuesta aerodinámica de un puente carretero en curva con las mismas características físicas del primer Puente San Cristóbal, el cual se encuentra ubicado en la carretera Tuxtla Gutiérrez-San Cristóbal de las Casas, en el Estado de Chipas, México. Cruza una cañada de 200 m de alto y tiene una longitud de 324 m. Su sección transversal es de acero formando un cajón, con características poco aerodinámicas. Los coeficientes y las derivadas aerodinámicas de la sección se calculan para diferentes condiciones del ángulo de ataque y diferentes velocidades del viento mediante un software comercial. La excitación empleada en la respuesta dinámica del puente se obtiene por medio de simulación numérica de las ráfagas de viento en las direcciones horizontal y vertical, obtenida considerando el espectro de Von Karman y con velocidades típicas del sitio de ubicación del puente bajo cargas de servicio, es decir con periodo de retorno de 10 años; y bajo cargas de colapso (200 años de periodo de retorno). El sistema de ecuaciones de movimiento que gobiernan el comportamiento acoplado de flexión-torsión se resuelve paso a paso, integrándolas por medio del método predictor-corrector propuesto por Hammings, y con el método de Runge-Kutta de quinto orden. Como resultado se obtienen historias de desplazamiento, velocidades y aceleraciones del tablero del puente al estar sometido a velocidades típicas del sitio. El tablero del puente bajo cargas de servicio se desplaza 20 cm de posición de reposo y su eje rota 0.0018 rad, lo cual puede pudo haber sido una posible causa de la falla del puente.