Publicación: Análisis del comportamiento estructural del puente histórico Guayaquil en Medellín bajo cargas estáticas y sísmicas
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RESUMEN: Una parte significativa del patrimonio arquitectónico de Colombia está representada por los puentes históricos de arcos de mampostería. Específicamente en la ciudad de Medellín, se encuentra el puente Guayaquil, construido entre los años 1877 y 1879. Esta estructura, no solo destaca por su antigüedad, sino también por su relevancia artística. De hecho, el puente Guayaquil ha sido declarado oficialmente como patrimonio histórico y artístico de la nación (PEREZ, 1994), consolidándose como un símbolo tangible del pasado arquitectónico de Colombia. Además, este puente ostenta el prestigioso reconocimiento de ser el más antiguo que aún se mantiene en pie en la ciudad, añadiendo un valor a su importancia histórica y cultural. El puente cuenta con 4 arcos en su extensión, no cuenta con refuerzo de acero y fue construido utilizando ladrillos de arcilla, piedras unidas con una mezcla de cal y mortero (PEREZ, 1994). Dada la gran importancia histórica que tiene el puente en la ciudad, este trabajo se centra en la modelación del puente Guayaquil con el fin de estimar su comportamiento ante cargas sísmicas. Para la modelación de la estructura, se utilizó el software ANSYS, el cual usa el método de los elementos finitos para simular el comportamiento de las estructuras. Para el análisis del puente se consideraron las propiedades del material y su geometría, adicionalmente se homogeneiza el material en el programa para tratar el material como un conjunto unido entre mortero de argamasa y ladrillos de mampostería. Se consideraron cargas muertas y sísmicas para determinar las principales variables a estudiar como esfuerzos, deformaciones y modos de vibración. En el análisis realizado, se muestra el modelo del puente Guayaquil con las propiedades de los materiales identificadas a partir de un estudio realizado por la Fundación Ferrocarril de Antioquia. Es crucial considerar que los elementos estructurales del puente están diseñados para resistir fuerzas de compresión. Por tanto, durante el estudio, se identificaron zonas donde estas fuerzas se transformarían en tensiones, lo que conduce a la cedencia de la unión entre el mortero y el ladrillo, mostrando la vulnerabilidad de este. Este trabajo sirve como un primer paso hacia un futuro diagnóstico del comportamiento de la estructura ante un evento sísmico. Además, la ciudad no cuenta con planos digitales de la estructura ni un análisis estructural del puente con estas consideraciones, por lo que este proyecto brinda información acerca de las estructuras históricas, como el Puente Guayaquil.
Resumen en inglés
ABSTRACT: A significant part of Colombia's architectural heritage is represented by the historical masonry arch bridges. Specifically, in the city of Medellín, there is the Guayaquil bridge, constructed between 1877 and 1879. This structure stands out not only for its age but also for its artistic relevance. In fact, the Guayaquil bridge has been officially declared as a historical and artistic heritage of the nation (PEREZ, 1994), solidifying itself as a tangible symbol of Colombia's architectural past. Additionally, this bridge holds the prestigious recognition of being the oldest bridge still standing in the city, adding to its historical and cultural significance. The bridge features four arches along its span, lacks steel reinforcement, and was constructed using clay bricks, stones bonded with a mixture of lime and mortar (PEREZ, 1994). Given the great historical importance of the bridge in the city, this work focuses on modeling the Guayaquil bridge to estimate its behavior under seismic loads. For the modeling of the structure, ANSYS software was used, which employs the finite element method to simulate the behavior of structures. For the analysis of the bridge, the material properties and its geometry were considered, additionally, the material was homogenized in the program to treat the material as a unit comprising masonry mortar and bricks. Dead and seismic loads were considered to determine the main variables to be studied, such as stresses, deformations, and vibration modes. In the analysis conducted, the model of the Guayaquil bridge is shown with the material properties identified from a study conducted by the Fundación Ferrocarril de Antioquia. It is crucial to consider that the structural elements of the bridge are designed to withstand compressive forces. Therefore, during the study, zones were identified where these forces would transform into tensions, leading to the yielding of the bond between the mortar and the brick, demonstrating its vulnerability. This work serves as a first step towards a future diagnosis of the structure's behavior during a seismic event. Moreover, the city lacks digital plans of the structure or a structural analysis of the bridge with these considerations, so this project provides valuable information about historical structures, such as the Guayaquil Bridge.