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El Terraconcreto en Colombia: Apuntes para su historia

Authors:

Abstract

This paper considers the first recorded uses of soil-cement in rural house building in Colombia in 1942 after its promotion by Hernando Vargas Rubiano as architect with ICT (Instituto de Crédito Territorial). It studies the following developments in Colombia leading to the birth of the CINVA-RAM during the next decade.
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El Terraconcreto en Colombia:
Apuntes para su historia
Hernando Vargas Rubiano (1917- )
Arquitecto, presidente SCA (1957, 1955-1956) y presidente honorario. Práctica
profesional independiente desde 1941.
Hernando Vargas Caicedo (1948- )
Ingeniero civil, con estudios de maestrías en arquitectura y planeación urbana en MIT.
Profesor Asociado de la Universidad de los Andes, Facultad de Arquitectura y Diseño,
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Director del Grupo de Investigación
Historia de la Técnica Constructiva en Colombia.
hvargas@uniandes.edu.co
Resumen de la Ponencia (Abstract)
This paper considers the first recorded uses of soil-cement in rural house building in
Colombia in 1942 after its promotion by Hernando Vargas Rubiano as architect with
ICT (Instituto de Crédito Territorial). It studies the following developments in Colombia
leading to the birth of the CINVA-RAM during the next decade.
Palabras clave (Key words)
Terraconcreto, suelo-cemento, vivienda campesina, Kastner, Vargas Rubiano, CINVA-RAM
Hay el error al suponer que existe un sólo camino para el
desarrollo, que es el camino que han seguido los países
que actualmente son desarrollados”.
Eladio Dieste en Panorama de la arquitectura latinoamericana (1)
“El procedimiento desgraciadamente en vez de haberse
ido perfeccionando se ha degenerado, pues las construc-
ciones en tapia que hoy se hacen, no presentan las condi-
ciones de resistencia que tenían las coloniales..y aún no
se conocen con precisión las mezclas que los españoles
empleaban para conseguir muros resistentes”.
Hernando Vargas Rubiano (2)
“Un siglo de empleo de la máquina transformó más a la
humanidad que los 3000 años precedentes. La máquina no
ha sido aún analizada sin prejuicios y los problemas que
trae consigo están sin solución. El objeto de la máquina
es liberar energías. Los esfuerzos usados para adquirir las
necesidades primordiales se pueden emplear en obtener
una existencia intelectual y material más completa”
Alvaro Ortega, en Función Social de la Arquitectura (3)
Actualmente se está generando a nivel nacional e inter-
nacional el interés por recuperar la milenaria construc-
ción en tierra (4). El siguiente artículo propone presentar
en forma resumida el proceso de estudio y desarrollo
que tuvo en sus primeras dos décadas la técnica del
suelo-cemento en Colombia, a partir de la iniciativa que
a finales de 1941 tuvo el arquitecto Hernando Vargas
Rubiano para su adaptación en viviendas campesinas
colombianas del Instituto de Crédito Territorial.
Se han identificado raíces históricas distantes (5, 6, 7)
de la construcción en tierra. Y se han ubicado referentes
del siglo XX sobre su renacimiento gradual (4) con ejem-
plos pioneros en Bélgica (1920), Inglaterra (1920 y 1927),
Suecia (1921 y 1923), Noruega (1925), Dinamarca (1929)
y en Estados Unidos (1935 y 1940).
Por entonces, diversos intérpretes y profetas de la mo-
dernidad declaraban sus ideales. Wright definía (8) “la
arquitectura moderna, llamémosla ahora arquitectura
orgánica, es una arquitectura natural, la arquitectura de
la naturaleza, para la naturaleza”. Se dice que la Gran
Depresión de los años 30 había generado en Norteamé-
rica un ánimo por el regreso a la tierra (9). En sus Coope-
rative Homesteads, proyecto para Detroit (1942) Wright
planteó casas en muros de tierra apisonada, con bermas
en tierra para la protección ambiental (8). A su turno, Le
Corbusier estaba proponiendo en 1940 con el adveni-
miento de la devastación bélica, casas de refugio rural
autoconstruidas en adobe llamadas Les Murondins (10).
(Fig 1) Casas propuestas por Wright en
tapia pisada, 1942
(Fig 2) Casas de refugio en adobe propues-
tas por LeCorbusier en 1940
(Fig 3) Alternativas en varios sistemas constructivos, incluyendo tapia pisada, propuestos por
Kastner en 1941.
El clima de la innovación en la edificación de viviendas en 1941
El ICT se fundó en 1939 durante la administración del
presidente Eduardo Santos, como un organismo público
encargado de promover la construcción de habitaciones
populares en el país (11). Aunque su énfasis inicial era
la vivienda campesina, para 1942 se había creado una
sección de vivienda urbana. Su primer gerente, José
Vicente Garcés Navas (1939-1947) recibió del arquitecto
Hernando Vargas Rubiano, entonces recién graduado
en la primera promoción de arquitectos de la Universi-
dad Nacional en Bogotá (Mayo de 1941) y funcionario
del Instituto, la solicitud de apoyo para realizar un viaje
de estudios a los Estados Unidos e investigar allí los de-
sarrollos que tenía la construcción de casas económi-
cas en suelo-cemento. Vargas Rubiano, nacido en Tunja
(Boyacá) tenía una estrecha relación con la tapia pisada,
técnica vernácula en su tierra de origen y se interesó en
la noticia aparecida en la revista internacional Coronet
(1941) sobre los experimentos y logros que el arquitecto
Alfred Kastner estaba presentando en modelos de casas
con suelo cemento en el área de Washington (12).
Recibido: Abril 10, 2007. Aceptado: Mayo 10, 2007
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Vargas Rubiano había construido como niño sus prime-
ras casas para las palomas usando los comunes adobes
de la tradición neogranadina (13). Formaba parte de un
grupo de profesionales de distintas disciplinas, recién
egresados de la Universidad Nacional, en viaje de es-
tudio con el patrocinio de la Unión Panamericana (an-
tecesora de la posterior OEA) a diversas universidades
del este de los Estados Unidos. Garcés Navas manifestó
su interés en el tema investigativo planteado por Vargas
Rubiano y autorizó el viaje del joven arquitecto.
Kastner
Desde la Universidad de Pennsylvania, Vargas Rubiano
contactó a Kastner para conocer de cerca su técnica.
Debe advertirse que los constructores, ingenieros, ar-
quitectos, industriales, funcionarios públicos en Estados
Unidos, estaban por entonces interesados en el desarro-
llo de múltiples tecnologías constructivas para la vivien-
da. Este inédito esfuerzo, documentado ampliamente
en revistas de la profesión como Architectural Record
y Architectural Forum, señalaba múltiples proyectos,
concursos y prototipos, entre otros, que surgían de la la-
bor convergente de los actores mencionados alrededor
del problema sentido de oferta de viviendas de calidad a
menores costos. Kastner y Bien habían desarrollado en
Cameron Valley, cerca de Alexandria, Virginia, un con-
junto de viviendas económicas en suelocemento que
era ya reconocido.
Los Estados Unidos habían heredado, el ímpetu que paí-
ses europeos, y en especial de Alemania. Esta búsqueda
demostró simultáneamente el descubrimiento de proce-
sos tecnológicos nuevos en materiales industriales y la
reinterpretación de técnicas históricas para adecuarlas
a formas de producción contemporáneas.
La estructuración de grandes planes como los del TVA
por Roosevelt y la acción de las asociaciones de pla-
nificadores regionales había contribuido a situar en el
interés público el tema de la planeación urbana y la
construcción de viviendas. Adicionalmente, la actividad
europea en nuevos desarrollos tecnológicos marcó un
grupo dinámico de referentes para nuevas propuestas
en Norteamérica sobre las tecnologías constructivas,
principalmente para viviendas individuales durante los
años 30. Un activo representante de ese conjunto de
inventores-promotores fue Alfred Kastner, de origen eu-
ropeo, quien desarrolló diversas soluciones técnicas en
los Estados Unidos desde finales de la década.
Alfred Kastner (1900-1975) había llegado a los Estados
Unidos en 1924 desde Alemania, trabajado en firmas de
arquitectos norteamericanas y ganado concursos nacio-
nales ,como el de la Lehigh Portland Cement Competi-
tion en 1928, e internacionales ,como el teatro total para
Kharkov en 1930. En 1936 la Division of Subsistence
Homesteads le había encargado el diseño de una comu-
nidad cooperativa para confeccionistas inmigrantes de
Europa Oriental con 200 casas y servicios comunitarios
integrales. Kastner & Storonov (1932-1937) habían rea-
lizado las reconocidas Carl Mackley Houses (1933-34),
conjunto de bloques de apartamentos cerca de Phila-
delphia. Se ha dicho (16) que este proyecto era, de los
43 casos construidos de la PWA (Public Works Adminis-
tration) el más avanzado en ideas arquitectónicas y pro-
gramáticas. Se trataba de un conjunto de vivienda con
sistemas completos de apoyo comunitario, algunos de
ellos operados por medios cooperativos. Documentos
de este período forman parte de las colecciones Kastner
en la Universidad de Rutgers. Sus diseños posteriores
con Kahn para las casas de Jersey Homestead (1936)
utilizando bloques de escoria, representan una de las
más tempranas aplicaciones de la línea Bauhaus en
Norteamérica. (17).
Llegada del suelo cemento a Colombia
A pesar de que el suelo-cemento había sido propuesto,
y aplicado crecientemente con éxito en grandes planes
de pavimentación en esos años del New Deal, Kastner
actuaba como un pionero en la aplicación del suelo ce-
mento para levantar muros de casas. Sus prototipos en
construcción, que visitara Vargas Rubiano en el invierno
de 1941 en Endicott, utilizaban moldes de madera tre-
padores, asegurados con pasadores transversales, para
vaciar en sitio mezclas controladas de suelo y cemento
que se apisonaban entre tapiales metálicos por medio
de pisones neumáticos, con mezclas hechas a mano.
Para entonces, Victor Schmid (14) había iniciado, en
1940, su práctica de construcción en tapia pisada en el
área de la Sabana de Bogotá. De regreso a Colombia,
Vargas Rubiano emprendió la adaptación del sistema a
las casas campesinas que tenía a su cargo en diseño y
construcción en el área de Bogotá.
Para entonces, y como se declaró agitadamente en el
Primer Congreso Nacional de Arquitectos reunido en
Bogotá (1942) (18), la crísis provocada por el estallido
de la segunda Guerra Mundial limitaba drásticamente
la importación de materiales y hacía reflexionar sobre
el valor de utilizar, prioritariamente, elementos locales,
dentro de las cuales el terraconcreto se reconocía como
técnica destacada. Era indispensable una entidad “que
trabaje y mantenga íntima vinculación con sus simila-
res en todas las Américas para un intercambio de expe-
riencia e investigaciones que redundarán en provecho
de las clases pobres”. Y un “aprovechamiento máximo
de los materiales locales y aún de la arquitectura regio-
nal que en ocasiones consulta las necesidades locales
y cuyos sistemas constructivos merecen estudio para
su perfeccionamiento”. Debía crearse “una escuela ro-
tativa y permanente de obreros en donde éstos puedan
adquirir una enseñanza práctica y teórica para el per-
feccionamiento de la albañilería”. Se solicitaba al go-
bierno nacional crear “un instituto de estandarización
de materiales nacionales de construcción”. Con la ayu-
da de otros técnicos del ICT como el ingeniero Pedro
Thomas, y con pruebas en sitio y algunos ensayos en el
laboratorio de materiales de la Universidad Nacional so-
bre granulometría y resistencias mecánicas, emprendió
Vargas Rubiano la construcción de una serie de casas
en terraconcreto desde el primer semestre de 1942.
Entonces, se aplicaban dos términos diferenciadores (2)
para las aplicaciones del suelo cemento: soil-cement
para la aplicación en vías o pisos en general y terracrete
para los muros de edificaciones. Vargas se quejaba del
desconocimiento sobre las mezclas que los españoles
empleaban para conseguir mayores resistencias: san-
gre, cloruro de sodio, cal, con adiciones de paja o pelo
de animales. Repasaba algunos de los episodios norte-
americanos recientes como el de casas en tapia pisa-
da en Maryland por McDonall, los estudios en Carolina
del Sur sobre suelocemento en vías por desde 1933, las
pruebas de Patty en South Dakota State College y los
experimentos de la Portland Cement Association. De he-
cho (20) en las memorias que Vargas Rubiano consiguió
en Enero de 1942 en Washington sobre la 38ª. Conven-
ción Anual de la American Road Builders wAssociation
(Enero 1941), se había movilizado un trabajo creciente
para la estabilización de suelos en el sistema de auto-
pistas norteamericano. Se registraba que el cloruro de
calcio se había empezado a utilizar desde 1933 consi-
guiendo cerca de 8000 millas estabilizadas mediante
este producto. También se usaban cloruro de sodio, li-
gantes de lignina, el producto designado como Raylig
y otros químicos especiales. Como segundo sistema de
estabilización se destacaba la bituminosa, desarrollada
a partir 1935, mediante asfaltos, breas y emulsiones,
acumulando cerca de 4000 millas de vías en 1939. Por
último, la estabilización de vías en suelocemento estaba
surgiendo con cerca de 250 millas acumuladas en 1939,
en su mayoría construidas entre 1938 y 1939. Se desta-
caba que desde 1935 la Portland Cement Association
había acometido la experimentación del caso. A princi-
pio de los cuarenta (21) se empezaba a conocer el tema
por los ingenieros colombianos, en medio de una época
en la que predominaban los pavimentos asfálticos y, en
menor grado, los recientes pavimentos en concreto (7).
Aparte de Patty, citado por Vargas Rubiano en 1943, ba-
sado en South Dakota (22, 23), Kastner era un promo-
tor destacado de la aplicación del suelo cemento a la
edificación en vivienda, y pionero en su ejecución cerca
de Washington, en proyectos con apoyo gubernamental.
Se han citado diversos antecedentes en Norteamérica,
como las obras de los Ellington (1923), los trabajos del
South Dakota State College (1933), las publicaciones
del Farmers Bullettin (1934), donde la tierra apisonada
empezaba a revalorarse y divulgarse con mejoras en sus
técnicas de uso, esencialmente orientada a construccio-
nes rurales.
Vargas Rubiano (2) explicaba el origen y desarrollo de
la técnica para las casas en terraconcreto. Milenaria e
inmemorial, la tapia pisada se usaba en innumerables
casos en la Colombia de entonces.
En el costo de la casa campesina el rubro principal eran
los fletes de elementos producidos a gran distancia de
los sitios rurales donde se adelantaban las soluciones
individuales. Vargas Rubiano había adaptado de la tipo-
logía común de casas rurales norteamericanas la silue-
ta de un tejado que permitía alojar en la planta alta el
área del dormitorio familiar para reducir la planta total
construida. Los habitantes tenían, con el terraconcreto
o suelocemento, una técnica familiar a su cercana tapia
pisada, ahora mejorada en la escogencia de las clases
de arcilla arenosa y la proporción de cemento. La pri-
mera casa experimental en suelo cemento se levantó en
Sibaté en 1942, con muros de 25 centímetros de espesor
y una proporción de 1 a 10 en cemento y tierra areno ar-
cillosa, como vivienda del vigilante del asilo de demen-
tes. Otras casas se adelantaron en sitios como Funza,
Facatativá y Tausa y Pacho, en proyectos individuales
del ICT. A finales del año, se había publicado esa expe-
riencia y se reclamaba como pionera en América Latina,
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comendar un cambio en la orientación. En tanto que los
bloques comprimidos a mano con “un pisón de los que
se usan comúnmente”, con resistencias de 14 kilogra-
mos por centímetro cuadrado, los “bloques comprimi-
dos por una máquina especial de las usadas para pro-
ducirlos en serie, mediante una prensa hidráulica, han
dado una resistencia hasta de 140 kilos por centímetro
cuadrado”. Para la tapia pisada en suelo cemento “se re-
quieren ciertas condiciones especiales que no en todas
partes se pueden encontrar. En donde se acostumbra
a trabajar el sistema de la tapia pisada es muy fácil la
aplicación de este sistema, por el adiestramiento de los
obreros en el apisonamiento, manejo de las formaletas
o tapiales y plomos y niveles de éstas. Pero en donde
se ha olvidado completamente este sistema y el obrero
trabaja solamente el ladrillo o el adobe es muy difícil la
adaptación al sistema de la tapia”.
Extendida la experiencia a un mayor número de situa-
ciones, La Cartilla de Construcciones Rurales (25) des-
cribía varias opciones de vivienda campesina y métodos
alternativos para su construcción en varios contextos
climáticos. El programa de vivienda campesina acumu-
laba 14000 casas construidas en el país entre 1939 y 1957
cuando el ICT cedió a la Caja Agraria su administración
(11). En América Latina se extendía el conocimiento del
tema: los brasileños (1949) (26), y los argentinos (27),
que publicaron trabajos sobre casas de tierra apisonada
y de suelocemento.
en publicaciones como las de la revista Estampa. Para el
año siguiente y para atender el problema de la destruc-
ción por inundación del corregimiento de El Playón en
el municipio de Rionegro (Santander), en la vecindad de
Bucaramanga, el ICT encargó a Vargas Rubiano la reali-
zación de un plan completo de decenas de viviendas en
suelo cemento, como técnica llamativa por su agilidad,
economía y condiciones de servicio. El conjunto se de-
nominó Ciudadela Alfonso López Pumarejo.
Vargas Rubiano acudía a las referencias norteamerica-
nas para ejemplificar las propiedades técnicas princi-
pales del suelo cemento, se exaltaban sus condiciones
mecánicas, aislamiento térmico y sonoro, impermeabi-
lidad, resistencia a la erosión, incombustibilidad y bajo
costo. El argumento de la reducción de fletes se compro-
baba en casos específicos de casas campesinas para el
ICT donde se habían conseguido precios de $12 (pesos
colombianos) por metro cuadrado de área construida.
Se había acumulado una experiencia con distintos tipos
de suelos que requerían adiciones de arena, como en
Pacho, o que presentaban problemas de acidez. Se cita-
ba la economía relativa del terraconcreto respecto de las
construcciones en ladrillo y se recomendaban ensayos
de mezclas con diferentes proporciones de cementos y
diferentes composiciones de suelo.
A finales de 1943, y después de la práctica de los tapia-
les en suelocemento, Vargas Rubiano no dudaba en re-
Ecos y desarrollos posteriores
A partir de su fundación en 1951 (28), el CINVA llevó a
cabo, con el liderato del arquitecto Leonard Currie, pu-
pilo de Gropius en Harvard, una extraordinaria tarea de
formación y experimentación en temas constructivos. El
énfasis se había desplazado, con la industrialización y
urbanización, a los centros urbanos mayores y el ICT se
destacaba en sus proyectos experimentales y búsque-
das en laboratorio en la búsqueda de aplicaciones, entre
otros puntos, para adobes con arcilla o escoria. Cuando
Vargas Rubiano asiste, como presidente y representan-
te de la SCA durante 1955 y 1956, al Comité Consultivo
del CINVA , sucediendo a Rafael Obregón, insiste en el
desarrollo por este centro de técnicas que continúen
las experiencias iniciales del terraconcreto, limitado en
su difusión y calidad por las exigencias del encofrado y
apisonado. Había que superar las máquinas de catálo-
go para bloques conocidas en 1943, con motor, bomba,
grupo de compresión y múltiples dispositivos para car-
gue y pesaje, por una serie nueva, esencial, movida por
energía humana. A su turno, el hijo del primer gerente
del ICT Vicente Garcés Navas, arquitecto César Garcés
Vernaza, colaborador de Currie y su sucesor en 1956 y
1957, colaboraría en diversas formas en los nuevos de-
sarrollos del suelocemento con el equipo técnico y estu-
diantes del Centro.
Las Naciones Unidas, entre otras instituciones estaban
divulgando los avances (29). Ya en 1952, en el entonces
protectorado de Uganda (30) se usaba el Landcrete, con
bloques de suelo cemento en proporciones de 1 a 15,
de los que 8 obreros apisonaban 300 unidades al día.
El laboratorio del Town and Country Planning Board de
Accra, de la especie del CINVA, ensayaba las tierras es-
tabilizadas. En la Costa de Oro se conocía el Swishcrete
como forma de cemento estabilizado (31) y la misma
Portland Cement Association continuaba su serie de di-
vulgación sobre este material (19). Enteiche relata que
en esta época se tenían máquinas como la Landcrete,
Winget y Ellson, y que se hacía pruebas y prototipos en
Chile con trabajos de Ayarza, Maturana y Arriagada en
1954 y 1955 en las Universidades Católica y de Chile
(32).
Dentro del ambiente de ágil comunicación internacional
de redes de centros tecnológicos, en el CINVA se daban
trabajos como los de Eyheralde sobre la tierra estabili-
zada (33), González sobre estabilización con asfalto (34),
Solís sobre aplicación del suelocemento a viviendas
(35). Eyheralde, dentro de la campaña que emprendiera
el Ministerio de Educación Nacional para promover el
uso del suelo cemento con el apoyo de los profesores ru-
rales (36) mencionaba avances en curso que permitirían
alcanzar producciones de hasta 5000 unidades por día,
apropiadas para proyectos mayores.
En su trabajo sobre Sogamoso y Paz de Río, el equipo
del CINVA, coordinado por Garcés Vernaza, y el profe-
sor de materiales ingeniero Raul Ramírez Ramírez, re-
portaba en 1956 (37) que en el entorno de los pueblos
boyacenses, según el censo de 1951, se comprobaba el
dominio (90 a 95%) del adobe en muros y, en las casas
rurales, una coexistencia de la paja (59%) y la teja de
barro (40%). Se empleaba entonces una máquina Ellson
para conseguir 55 bloques por hora con tres hombres
haciendo bloques comprimidos de unos 42 kg./cm
2
de
fatiga a la compresión, usando cales de la región (a un
quinto del precio del cemento) y cementos, con tierras
rojas de Nobsa que se ensayaban en tamices, para ab-
sorción y erosión.
Se ensayaron entonces mezclas 1 a 20 en cemento-tie-
rra y de 1 a 10 en cal-tierra. Es así como el ingeniero
chileno Raúl Ramírez Ramírez, profesor del postgrado,
desarrolla la virtuosa CINVA RAM, publicada en 1957,
y patentada en 1958 (38) síntesis práctica de conceptos
vernáculos y medios prácticos y manuales para el mejo-
ramiento de la vivienda por los habitantes con materia-
les del lugar. Ramírez actuó como profesor especialista
entre 1953 y 1958 y era experto en diseños estructurales
y construcción (39)
La CINVA-RAM pretendía “proporcionar una herramien-
ta útil y económica a aquellas familias que construyen
sus viviendas con el esfuerzo de su propio trabajo y, por
ende, a los programas de vivienda basados en el siste-
ma llamado de esfuerzo propio y ayuda mutua” (40). La
compresión manual de tierra “dentro de pequeños mol-
des para hacer bloques o dentro de grandes encofrados
para formar muros monolíticos, está siendo superada
por equipos mecánicos que parecen ser la respuesta
a la necesidad planteada. No obstante la gran eficacia
de estos equipos, su costo elevado, volúmen y peso que
dificultan su transporte y a veces, la complejidad de su
mecanismo, los ponen fuera del alcance de quienes
pueden hacer el mejor uso de ellos”. Con 65 kg de peso
por máquina, manejada por dos hombres para hacer 300
bloques diarios, con una mezcla de 1 a 14 cemento a tie-
rra en volumen, la nueva máquina, en lenguaje sencillo
y mecánica básica, representaba un hito en la adapta-
ción metódica.
Con la CINVA RAM, se construía la primera casa en la
sede del mismo CINVA, inaugurada el 20 de agosto de
1957 y casas en Chambimbal (Buga), Caicedonia, Tabio,
La Calera y Saucío. En su Cartilla de la Vivienda (41) se
prescribía el suelo-cemento, fabricado en moldes ma-
nuales para pocas unidades entre otras fórmulas, para
la divulgación de la vivienda.
Alrededor del mundo, la CINVA RAM hizo carrera y se
transformó en múltiples caminos, desarrollo de una
fabricación ligera en unidades de fácil manejo para el
uso de la tierra estabilizada como material competente y
competitivo. En el manual sobre asismicidad en vivienda
económica (42) desarrollado en la Universidad Católica
de Chile se reconocía al suelocemento como material
para una construcción más segura: “las cualidades re-
sistentes de los ladrillos de suelo-cemento, fabricados
en forma adecuada, son excelentes”. Se empezaba a dar
un amplio proceso de diseminación internacional a par-
tir de la eficacia de la pequeña máquina.
Se ha descrito en forma muy genérica el ámbito de di-
fusión internacional (43): a través del intercambio entre
centros de investigación tecnológica y con el apoyo de
organismos como CARE, UNICEF, VITA, Cuerpos de Paz,
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Fusagasugá,
Cundinamarca, 1941
Tabio,
Cundinamarca, 1943
Fusagasugá,
Cundinamarca, 1942
Vivero de Leiva,
Boyacá, 1943
(Fig 5) Casas Campesinas del ICT 1941-1943
la máquina habría alcanzado localidades como Ghana,
Indonesia, Bangladesh (entre 1968 y 1974), Perú (1980)
y México. En el caso de uno de los autores, fue una sor-
presa encontrar en Corea del Sur, en 1983, referencia a
la máquina del CINVA, entonces imitada y transformada
en máquinas que utilizaban aditivos de origen orgánico
para construcción económica de bloques así como a la
firma Metalibec, promotora de su comercialización in-
ternacional con contactos en Australia.
La arquitectura rural en Colombia, desconocida y des-
cuidada (44), presentaba a finales de los setenta un
cuadro de diversidad tecnológica que convocaba a una
tarea investigativa y promocional de proporciones mayo-
res. Haciendo referencia al Ecodesarrollo, Álvaro Ortega
(45, 3) proponía los bloques estabilizados con azufre,
como alternativa al cemento, y trazaba una geografía
colombiana para su futura utilización. Y en su resumen
de experiencias y proyectos en décadas de servicio, in-
vestigación y docencia, nos recordaba: “el uso de la tie-
rra permite la autoconstrucción con que las poblaciones
locales se proveen de vivienda. La tierra es un material
gratis que se encuentra en diferentes regiones de todos
los países. Es un recurso renovable y su uso no implica
gasto de energía”.
Sin duda, y a pesar de las amnesias, se había recupera-
do un gran cauce: “Y así, unos países siguen trabajando
la tierra, que nunca abandonaron, y otros están reto-
mándola por reconocerle calidades apropiadas” (46).
(Fig 8) El primer manual de la CINVA – RAM en 1957
Notas bibliográficas
(1) Bayón, Damián y Gasparini, Paolo (eds)
Panorama de la arquitectura latinoamericana. Blume, UNESCO,
1977
2) Vargas Rubiano, Hernando
Casas en Terraconcreto, en Ingeniería y Arquitectura, Vol V, No-
viembre y Diciembre de 1943, Nos. 53 y 54
(3) Carbonell, Galaor
Alvaro Ortega: Prearquitectura del bienestar. Escala, Somosur,
Facultad de Arquitectura, Universidad de los Andes, 1989
(4) CRAterre: Doat, P et al
Construir con tierra, Tomo 1. ENDA, Fedevivienda, 1990
(5) Giedion, Sigfried
La arquitectura como fenómeno de transición: Las tres edades
del espacio en arquitectura. G.Gili, 1969
(6) Vargas Caicedo, Hernando
DE LA TAPIA PISADA A LA PIEDRA LIQUIDA: Elementos para
la historia del concreto y su desarrollo en Colombia,
Capítulo en impresión dentro del libro (título provisional) Expresión
del concreto en Colombia, editado por Asocreto previsto para
Octubre de 2006.
(7) Vargas Caicedo, Hernando
Building Forms in a Colonization Frontier. Monografía no
publicada en el curso GSD 3308 Indigenous Architecture, Profesor
Albert Szabo, Graduate School of Design, Harvard University,
Diciembre 1985
(8) Wright, Frank Lloyd
An Organic Architecture, Conferencia ante RIBA, 1939, en
Frank Lloyd Wright Collected Writings, Vol 3 1931-1939. Rizzoli, 1993
(9 ) Frampton, Kenneth
Modernization and Mediation: Frank Lloyd Wright and the
Impact of Technology, en Riley, Terence (ed)
. Frank Lloyd Wright,
Architect. The Museum of Modern Art, 1994
(10) Winter, John
Le Corbusier´s Technological Dilemma, en Walden, Russell (ed)
The Open Hand: Essays on Le Corbusier. MIT Press, 1982
(11) Saldarriaga, Alberto et al
ICT: Medio siglo de vivienda social en Colombia, 1939-1989
INURBE, 1995
(12) Defense Houses at Alexandria, VA Kastner & Bien, Archi-
tects and Engineers. Low-Cost Housing. Architectural Forum,
October 1941
(13) Téllez, Germán
Crítica e Imagen. Escala, 1998
(14) Sánchez, Clara Eugenia y Angel, Clara
Construir con tierra en Colombia, en Guibbert, Jean Jacques (ed)
Tecnologías urbanas socialmente apropiadas: experiencias colom-
bianas. ENDA, 1987
(15) Vivoni, Enrique
Hacia una modernidad tropical: la obra de Henry Klumb, 1928-
1984. En Periferia. Internet Resources for Architecture an Urban
Design in the Caribbean. Visitado en Septiembre 7 de 2006
(16) Handlin, David P
American Architecture. Thames and Hudson, 1985.
(17) Ford, James y Katherine M. Ford
Design of Modern Interiors. Architectural Book Publishing, 1942
(18) Gnecco Fallon, José (ed)
Sociedad Colombiana de Arquitectos. Primer Congreso Nacional
de Arquitectura, Bogotá 22 a 28 de Noviembre de 1942. Cooperati-
va Nacional de Artes Gráficas, Abril de 1943
(19) Portland Cement Association
Soil-Cement Construction Handbook. PCA, 1956
(20) Burggraf, Fred
Stabilizations´s Place in our Present Day Highway System, po-
nencia en Proceedings Thirty-Eight Annual Convention American
Road Builders´Association. ARBA, Enero 1941
(21) Ojeda, A.E
Estabilidad de suelos con emulsiones asfálticas, en Anales de
Ingeniería, V48,N549, Junio 1940
(22) Patty, Ralph
Age Strength Relationship for Rammed Earth. En Engineering
News Record, V117, N2, p44, 1936
(23) Patty, Ralph L. y Minium, L.W
Rammed Earth Walls for Farm Buildings. South Dakota State
College, 1945
(24) Molina, Luis Fernando
La tierra como material de construcción: el caso de la tapia
Trabajo premiado en el Concurso Materiales de Construcción,
Carrera de Construcción, Universidad Nacional, Medellín, 1987
Universidad Nacional, 1989
(25) Wills Ferro, Alberto y Maldonado, Gustavo
Cartilla de Construcciones Rurales. ICT, 1946
(26) Associacao Brasileira de Cemento Portland
Casas de paredes monolíticas de suelocemento. ABCP, Sapo
Paulo, 1949
(27) Merril, Anthony F , Moia, José Luis (trad)
Casas de tierra apisonada y suelocemento. Windsor, 1949
(28) Rivera Paéz, Jorge Alberto
El CINVA: Un modelo de cooperación técnica 1951-1972
Tesis de Maestría en Historia, Universidad nacional, Bogotá,
Noviembre 2002
(29) Crane, Jacob
Houses of Earth. CINVA, s.f
Libro citado en UN Housing and Town and Country Planning, No.
4, Octubre 1950
(30) Atkinson, G. Anthony
Diseño y construcción en los trópicos. Serie Traducciones, Adap-
taciones y Reimpresiones, No. 5. CINVA, 1955
(31) Swishcrete: Note on stabilized cement earth in the Gold
Coast. Colonial Building Notes, No. 17, September 1953
(32) Enteiche, Augusto
Suelo-cemento: su aplicación en la edificación. CINV
A, 1963
(33) Eyheralde, René
Proyecto tierra estabilizada. CINVA, mecanografiado, 1954
(34) González, Luis
Informe sobre investigaciones especiales: tierra estabilizada
con asfalto. CINVA, 1955
(35) Solís, Hugo
Aplicación del suelo-cemento en la construcción de viviendas
CINVA, 1957
(36) Eyheralde, René
Proyecto tierra estabilizada. Conferencia en Seminario de
Orientación Rural y Asuntos Sociales del Ministerio de Educación
Nacional. CINVA, 1955
[ 128 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 129 ]
(37) CINVA
Proyecto Sogamoso-Paz de Río: Ensayo de una metodología
Serie Trabajos de Clase No 1, 1956
(38) Mayor, Alberto
Inventos y patentes en Colombia 1930-2000: De los límites de
las herramientas a las fronteras del conocimiento. ITM, 2005
(39) CINVA
Nota necrológica Raúl Ramírez Ramírez. Boletín Informativo,
Abril 1971
(40) Floren, Luis (editor) CINVA
CINVA RAM: Máquina portátil para hacer bloques de tierra
estabilizada. CINVA, 1957
(41) Departamento de Estudios y Proyectos del Banco Central
Hipotecario Urbano y de Obras Públicas de México, Sánchez, Félix
(ed). Cartilla de la vivienda. CINVA, 1956
(42) Amenábar, Juan (coord). Asismicidad en viviendas económi-
cas. CINVA, Unión Panamericana, 1959
(43) Sandoval, José B
Sistemas estructurales de suelo-cemento para uso habitacional
y posibilidades en Costa Rica, en Memorias Seminario Inter-
nacional de Construcción en Tierra en Areas Sísmicas. Ponificia
Universidad Católica del Perú, Mayo 1983
(44) Saldarriaga, Alberto y Fonseca, Lorenzo. La arquitectura de la
vivienda rural en Colombia. Conciencias, CENAC, 1980
(45) Ortega, Alvaro. Alternativas Técnicas a la Crisis Ambiental
en Colombia. Conciencias-BCH-Fonade, Agosto 1977
(46) Gutiérrez, Ramón y Viñuales, Graciela María. Los materiales,
en sección Grandes Voces de Arquitectura Latinoamericana en el
Siglo XX, Cecodal, 1998.
Otras referencias:
(1) Clough Williams-Ellis y John y Elizabeth Gastwick-Field
Publicación citada sin título exacto en inglés sobre “ Construccio-
nes de tapial, pisé y tierra estabilizada”. Country Life, London,
1919. Ellington, Kart e Inez
(2) Modern Pisé Building: Home Buildings with Compressed
Rammed Earth – A Revelation for the Farmer and Settler
Folleto 105 pp, 1923
(3) Rammed Earth Walls for Buildings
Bulletin No 1500, 26 pp, 1926.
(4) Rammed Earth Walls for Farm Buildings
Bullettin 277, South Dakota State College, 67 pp, 1933
(5) Adobe & Sundried Bricks for Farm Buildings. Farmers Bullet-
tin No. 1721, USDA, 18 pp, 1934. Betts, MC y Miller, T.A.N
(6) Rammed Earth for Buildings
Washington DC, 1937. Publicación citada sin impresor
(7) Hansen, E
The Suitability of Stabilized Soil for Building Construction
Bullettin 17, Vol XXXIX, U. of Illinois, 1941
(8) Vargas Rubiano, Hernando. La Vivienda Campesina, en Inge-
niería y Arquitectura, Vol IV, No. 41, Octubre 1942
(9) El TIAM del ICT. PROA 30, Noviembre de 1949. PROA 284
(10) The Properties of Compacted Soil and Soil Cement Mix-
tures for Use in Building
NBRI, Series DR2, South Africa Council for Scientific and Industrial
Research, 1950
(11) Maldonado, Gustavo
Estabilidad y compactación de los suelos y las mezclas asfálti-
cas. Ingeniería y Arquitectura, Vol 109 - 110, Enero y Abril de 1953
(12) Eyheralde, René
La tierra estabilizada como material de construcción. CINVA,
1955
(13) Ellson Equipment
Building in Stabilized Soils. Westgate, Johannesburg, 1956
(14) Cerda, Enrique
Casa campesina de suelo cemento. CINVA, 1957
(15) Garcés Vernaza, César
Informe de la misión para realizar un anillo de demostración de
la máquina CINVA RAM. CINVA, 1958
(16) IBEC Housing Corporation
Stabilized-Soil and the CINVA-RAM Block Press. IBEC, 1959
(17) Guerrero, Angelina
Apuntes sobre suelo-cemento, en Anales de Ingeniería, V74,N751,
Julio y Agosto 1965
(18) Enteiche, Augusto
Aplicación del suelo estabilizado a la construcción de vivien-
das, en Anales de Ingeniería, V84, N 789, Enero y Marzo 1976
(19) Angel, Clara y Sánchez, Eugenia
Arquitectura de tierra: una aproximación historiográfica a su
desarrollo, en ESCALA 145, 1989
(20) Vargas, Hernando
Cambio Técnico en la Edificación en Colombia en el Siglo XX,
SCA, 2000
(21) Angulo, Darío
La arquitectura de tierra
Catálogo de programa del curso en el departamento de Arquitectu-
ra, Universidad de los Andes, Charlas 5, Noviembre de 2002
(22) Girard, Jean Luc
Une presse pour la construction en terre crue avec blocs de terre
comprimée. www.passerelleeco.info, visitada Septiembre 7 de
2006
Créditos fotográficos
(Fig. 1) Frampton, Kenneth. Modernization and Mediation: Frank
Lloyd Wright and the Impact of Technology, en Riley, Terence
(ed). Frank Lloyd Wright, Architect. The Museum of Modern Art,
1994 (pag. 58)
(Fig. 2) Winter, John. Le Corbusier´s Technological Dilemma, en
Walden, Russell (ed). The Open Hand: Essays on Le Corbusier. MIT
Press, 1982 (pag. 322)
(Fig. 3) Defense Houses at Alexandria, VA Kastner & Bien,
Architects and Engineers. Low-Cost Housing. Architectural Forum,
October 1941 (pag. 98)
(Fig. 4) Gnecco Fallon, José (ed)
Sociedad Colombiana de Arquitectos (pag. 25). Primer Congreso
Nacional de Arquitectura, Bogotá 22 a 28 de Noviembre de 1942
Cooperativa Nacional de Artes Gráficas, Abril de 1943
(Fig. 5) Vargas Rubiano, Hernando. Casas en Terraconcreto, en
Ingeniería y Arquitectura, Vol V, Noviembre y Diciembre de 1943,
Nos. 53 y 54
(Fig. 6) Burggraf, Fred. Stabilizations´s Place in our Present Day
Highway System, ponencia en Proceedings Thirty-Eight Annual
Convention American Road Builders´Association. ARBA, Enero
1941 (pag. 151)
(Fig. 7) Saldarriaga, Alberto et al. ICT: Medio siglo de vivienda
social en Colombia, 1939-1989. INURBE, 1995 (pag. 59)
(Fig. 8) Floren, Luis (editor) CINVA. CINVA RAM: Máquina portá-
til para hacer bloques de tierra estabilizada. CINVA, 1957 (pag. 3)
Comportamiento dinámico de puentes
en arco con amortiguadores viscosos
Nicolás Parra García
Ingeniero Civil, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá 1996. Especialista en Diseño y
Construcción de Puentes, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá, 1998. Posgrado en
Dinámica Estructural, Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, 2002. Consultor
independiente en Ingeniería Estructural. Profesor Instructor, Departamento de Arquitectu-
ra, Universidad de los Andes, Bogotá.
José de Jesús Álvarez Sereno
Profesor. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
Angel C. Aparicio Bengoechea
Catedrático. Universidad Politécnica de Cataluña
Resumen
En éste trabajo se presenta la respuesta sísmica analítica de dos puentes en arco de gran
luz, sometiéndolos a un movimiento simulado que incluye efectos de fuente cercana.
Para reducir la respuesta se exploró su comportamiento conectando los dos extremos del
tablero con la subestructura por medio de amortiguadores viscosos. Se llevaron a cabo
una serie de análisis en el plano de ambos modelos para identificar los amortiguadores
óptimos. Los resultados indicaron que el uso de amortiguadores viscosos con comporta-
miento no lineal, ofrece una solución práctica para reducir la respuesta dinámica de estas
estructuras.
Abstract
This paper presents the analytical seismic response of two long-span arch bridges,
under a simulated ground motion including near-field terms. To reduce the response,
its behavior was studied connecting both ends of the deck to the substructure through
viscous dampers. A series of 2D analysis was carried out for both models with the aim
of identifying the optimum dampers. The results showed that the use of viscous dampers
with nonlinear behavior offers a practical solution for reducing the dynamic response of
this structures.
Palabras Clave:
Puentes en arco, amortiguadores viscosos, disipadores de energía, respuesta dinámica,
acelerograma sintético, comportamiento no lineal.
Antecedentes
Con la ocurrencia de los sismos de Loma Prieta (1989),
Northridge (1994), Kobe (1995) y Taiwan (1999), quedó
en evidencia la alta vulnerabilidad de las estructuras de
puentes y viaductos y el alto costo económico que supo-
ne, no sólo su reparación, sino también la interrupción
de las vías que comunican. A partir de ésta experiencia,
se evidenció la necesidad de profundizar en el estudio
de la respuesta sísmica de las estructuras y de mejorar-
la por medio de la inclusión de dispositivos capaces de
moderar o incluso anular el efecto del sismo en ellas,
desarrollando la tecnología de los disipadores de ener-
gía aplicada a grandes construcciones.
Recibido: Abril 11, 2007. Aceptado: Mayo 7, 2007
[ 130 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 131 ]
La construcción de puentes en arco ha resurgido a ni-
vel mundial gracias al método de avance en voladizo,
y éstos representan ya uno de los tres tipos de puentes
de gran luz junto con los puentes atirantados y los col-
gantes; sin embargo, hasta ahora son escasas las inves-
tigaciones acerca de la respuesta sísmica de puentes
en arco equipados con dispositivos disipadores de ener-
gía. Aún cuando estas estructuras no han sufrido daños
importantes en el pasado, resulta interesante estudiar
cómo puede mejorarse su comportamiento ante movi-
mientos sísmicos severos, mediante la introducción de
dispositivos de control pasivo como lo son los amorti-
guadores viscosos.
Este trabajo presenta la respuesta sísmica analítica de
dos puentes en arco de gran luz dotados de amortigua-
dores viscosos con diferentes propiedades y sometidos
a un movimiento simulado que incluye efectos de fuente
cercana. De ésta manera se pueda evaluó la eficiencia
de los amortiguadores a la hora de atenuar la respuesta
sísmica de la estructura y se plantean algunas conside-
raciones de análisis y diseño a tener en cuenta para fu-
turas investigaciones.
Amortiguadores de fluidos viscosos
El amortiguamiento es el proceso mediante el cual los
sistemas estructurales disipan y absorben la energía
inducida por excitaciones externas. Entre otros efectos,
el amortiguamiento reduce la amplitud en la respuesta
del sistema y controla el aumento en la energía de de-
formación.
Un amortiguador viscoso es un dispositivo que disipa
energía por medio de la aplicación de una fuerza resis-
tente a lo largo de un desplazamiento finito. La reacción
en el amortiguador actúa en dirección opuesta a la del
movimiento de entrada, y como su funcionamiento se
rige por las leyes de la mecánica de fluidos, el valor de
la fuerza resistente varía de acuerdo con la velocidad
translacional del amortiguador en cualquier instante de
tiempo.
La energía disipada por el amortiguador es igual al tra-
bajo realizado por la fuerza en el dispositivo a lo largo de
su desplazamiento:
(1)
Donde F es la función que caracteriza la fuerza en el
amortiguador, y u es el desplazamiento. El medio de
disipación de energía es la transferencia de calor; por
ejemplo, la energía mecánica disipada por el amortigua-
dor causa un calentamiento del fluido, y esta energía de
calor es transferida al medio por mecanismos de trans-
porte como la convección y la conducción.
La ecuación constitutiva que rige el comportamiento de
estos amortiguadores se define de la siguiente manera:
F = C·V
n
(2)
donde F es la fuerza de amortiguamiento, V es la veloci-
dad a través del dispositivo, C es el coeficiente de amor-
tiguamiento, y n es un exponente que define el tipo de
amortiguador. Si el exponente es igual a la unidad, el
dispositivo proporciona amortiguamiento lineal; otros
valores de n producen el funcionamiento no lineal del
aparato, tal como lo muestra la figura 1.
La fuerza generada por el amortiguador es debida a la
presión diferencial a través de la cabeza del pistón. Al
pasar de un lado a otro del compartimiento, el volumen
del fluido se reduce como consecuencia del recorrido
del pistón y del área de su cabeza. Como el fluido es
compresible, dicha reducción en volumen está acom-
pañada de una fuerza restauradora que se desarrolla.
En general, éstos dispositivos añaden amortiguamiento
viscoso al modo fundamental de la estructura, y aumen-
tan el amortiguamiento y la rigidez en los modos altos,
lo cual suprime su contribución en la vibración (Taylor y
Constantinou, 1996).
Los amortiguadores viscosos, entre otras ventajas rela-
tivas a su funcionamiento, reducen los desplazamientos
máximos esperados ante excitaciones dinámicas, ab-
sorben la fuerza sísmica y por tanto liberan de esfuer-
zos a los aparatos de apoyo del puente, y contribuyen a
controlar la amplificación dinámica al disminuir el pico
de resonancia de la estructura y le permiten recuperar
su posición inicial después del sismo, lo cual no puede
lograrse utilizando otro tipo de disipadores. Otra ventaja
Figura 1. Diagrama Fuerza – Velocidad para un amortiguador con coeficiente
C= 10 MN(s/m)
n
.
consiste en que, al ser dependiente de la velocidad, la
fuerza introducida por un amortiguador viscoso es prác-
ticamente nula para movimientos de baja velocidad,
como la expansión térmica en puentes.
a). Normal a la falla
b). Vertical
Figura 2. Historias temporales incluyendo efectos de fuente cercana (McCallen
et al., 1999)
Movimiento sísmico utilizado para el estudio
Para esta investigación se utilizó como movimiento de
entrada el sismo simulado que se generó para el estudio
del puente Bixby Creek en la costa de California (Mc-
Callen et al.,1999); dicha estructura se localiza aproxi-
madamente a 1 km. de la falla de Palo Colorado – San
Gregorio, a la que se le atribuye una magnitud máxima
esperada de 7.5 y aceleraciones pico de hasta 0.96g.
Se generaron tres acelerogramas sintéticos (normal a
la falla, paralelo a la falla y vertical), que incluyeron las
componentes de movimiento del terreno de fuente cer-
cana, que pueden dar lugar a pulsos de desplazamiento
de periodo largo. En la figura 2 se presentan las historias
temporales de aceleración, velocidad y desplazamiento,
para las componentes Normal a la falla y Vertical, que
fueron empleadas en este análisis en las direcciones
longitudinal y vertical respectivamente.
[ 132 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 133 ]
Primer modelo: Puente GL
Geometría
La figura 3 muestra una vista en elevación del modelo
GL, dimensionado específicamente para esta investiga-
ción. Se trata de un puente en arco con tablero superior
de 20 m de ancho (cuatro carriles), con una longitud to-
tal de 600 m y un arco con una luz principal de 400 m y
flecha de 80 m, para una relación flecha/luz de 1/5. La
luz y la flecha propuestas para el arco son muy similares
a las del actual récord mundial, el Puente Wanxian, en
China, que tiene una luz de 420 m. El modelo está com-
puesto por 10 vanos parciales sobre el arco de 40 m cada
uno, cuatro vanos de 35 m (dos a cada lado del arco), y
dos vanos de 30 m (uno en cada extremo). En la figura 4
se presentan las secciones transversales de la estructu-
ra. El arco posee una sección en cajón de altura variable,
disminuyendo linealmente desde 7 m en los arranques
hasta 5.5 m a 60 m de ellos medidos en dirección longi-
tudinal, y altura constante de 5.5 m en el resto.
Todas las pilas desplantadas sobre el arco se considera-
ron continuas con éste. Las dos pilas principales (P3 y
P13) se consideraron continuas con la superestructura.
Las pilas adyacentes a cada lado de las principales (P2,
P4, P12 y P14) se supusieron articuladas en su conexión
con la superestructura; se decidió sujetarlas en su ex-
tremo superior dada su esbeltez. El resto de las pilas,
incluyendo la conexión clave del arco – superestructura
(P1, P5 a P11, y P15) y ambos estribos, se consideraron
equipados en su extremo superior con aparatos de apo-
yo pot que permiten el deslizamiento longitudinal de la
superestructura sobre la subestructura. Finalmente, se
supuso que todas las pilas discontinuas y ambos estri-
bos estarían dotados de llaves de cortante que tomasen
los desplazamientos transversales de la superestruc-
tura. Como consecuencia, despreciando la fricción en
los aparatos pot, las pilas P2, P3, P4, P12, P13 y P14 en
dirección longitudinal, y todas las pilas, el arco y ambos
estribos en direcciones transversal y vertical resistirían
las fuerzas de inercia de la superestructura.
Modelo de análisis para el puente
Las pilas, el arco y el tablero se modelaron mediante ele-
mentos barra tridimensionales. Los momentos de iner-
cia y las áreas de cortante de las secciones transversa-
les de las pilas, de concreto reforzado, se consideraron
iguales al 70% de la sección bruta, con la finalidad de to-
mar en cuenta el agrietamiento distribuido a lo largo de
ellas; el área y la constante de torsión se tomaron para
la sección bruta. Para el arco se consideraron las pro-
piedades de las secciones completas dado que la eleva-
da fuerza axial de compresión que en él actúa permite
despreciar el agrietamiento. Para el tablero, de concreto
preesforzado, también se consideraron las propiedades
de la sección bruta, dado que el agrietamiento en estos
elementos es generalmente despreciable. Se consideró
un concreto con resistencia a la compresión de 40 MPa,
con módulo de elasticidad de 30,891 MPa, una relación
de Poisson de 0.2 y un peso volumétrico de 24.5 kN/m
3
.
El modelo numérico del puente se realizó con ayuda del
programa SAP2000 Nonlinear (CSI, 1997), que permite
modelar amortiguadores viscoelásticos tipo Maxwell
(un resorte y un amortiguador viscoso conectados en
serie) a través de los elementos tipo Nllink. El modelo
analítico del puente se presenta en la Figura 5. En las
pilas de más de 20 m de altura se consideraron nudos
intermedios con separaciones de entre 10 y 15 m, dado
que los modos altos podrían contribuir significativa-
mente a su respuesta dinámica. Para el arco, además
de la conexión con las pilas, se consideraron tres nu-
dos intermedios, y para el tablero un nudo intermedio
para captar la respuesta en diversos puntos de éstos. Se
tomó en cuenta el efecto de nudo rígido en los extremos
de las barras mediante la herramienta end offset; así
mismo, mediante member releases se liberaron los gra-
dos de libertad de los extremos de las barras congruen-
tes con el modelo descrito anteriormente. También se
consideró la variación de las propiedades a lo largo de
las seis barras adyacentes a los arranques del arco, ya
que se propuso un arco de peralte linealmente variable,
mayor en los arranques. En cuanto a las condiciones de
apoyo se refiere, las pilas (P1, P2, P3, P13, P14 y P15)
y los arranques del arco se consideraron empotrados;
se decidió hacer así dado que este tipo de estructuras
generalmente se desplantan sobre suelo muy firme o
roca, y porque se quería estudiar de manera aislada la
respuesta del puente.
Se realizó sobre el modelo un análisis Dinámico No Li-
neal o Time History, para obtener información detallada
de la respuesta temporal de la estructura. Los acelero-
gramas sintéticos correspondientes a las componentes
normal y vertical del movimiento descrito anteriormente
fueron introducidos al modelo como parejas de valores
de tiempo y fracción de aceleración de la gravedad, y se
creó un caso de carga sísmica en el cual ambas señales
actúan simultáneamente sobre el modelo.
Propiedades dinámicas del modelo
En la tabla 1 se presentan los periodos naturales y los
porcentajes de participación de masa acumulada para
Figura 3. Vista en elevación del modelo GL
los primeros 10 modos de vibrar de la estructura. Se ob-
serva que la masa efectiva acumulada no es suficiente
para evaluar adecuadamente la respuesta del modelo,
por lo que en los diferentes análisis se consideraron los
primeros 75 modos, con lo que la masa efectiva acumu-
lada rebasaba ya el 99% en todos los casos. En la figura
7 se presentan las configuraciones modales para los pri-
meros tres modos de vibrar.
Figura 4. Secciones transversales del modelo GL
Figura 5. Modelo analítico del puente GL.
[ 134 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 135 ]
Comportamiento con amortiguadores viscosos
Se evaluó la respuesta sísmica del modelo GL en el pla-
no del puente, sometiéndolo a los acelerogramas que in-
cluyen efectos de fuente cercana. El objetivo del estudio
paramétrico fue evaluar el comportamiento del modelo
sin dispositivos disipadores de energía y empleando
amortiguadores de fluidos viscosos regidos por la ecua-
ción constitutiva definida anteriormente.
Para los modelos con amortiguadores se colocó uno en
cada extremo del tablero, conectando la superestructu-
ra con los estribos, los que se supusieron completamen-
te fijos. Con la finalidad de obtener los amortiguadores
óptimos se consideraron valores del exponente n de ¼,
½ y 1. Para cada uno de estos exponentes se considera-
ron varios valores del coeficiente C. En la tabla 2 se pre-
Masa efectiva (%) acumulada
Modo Periodo (s) Longitudinal Transversal Vertical
1 4.340 56.3069 0.0000 0.0000
2 4.288 56.3069 62.5550 0.0000
3 3.161 57.6128 62.5550 0.0000
4 1.790 57.6128 62.5550 0.0000
5 1.690 57.6128 62.5550 0.0001
6 1.227 57.6128 75.8083 0.0001
7 0.967 59.7666 75.8083 0.0003
8 0.904 59.7666 75.8083 0.0003
9 0.808 59.7666 75.8083 43.1109
10 0.637 59.7666 75.8083 61.1145
Tabla 1. Periodos naturales y masa efectiva acumulada para el modelo GL
Figura 6. Configuraciones modales del modelo GL
Tabla 2. Características de los amortiguadores para el modelo GL
MODELO C, kN(s/m)
n
n
GL básico Sin amortiguadores
GLnl-1-0.25
1000
¼
GLnl-1-0.5 ½
GLnl-1-1.0 1
GLnl-3-0.25
3000
¼
GLnl-3-0.5 ½
GLnl-3-1.0 1
GLnl-6-0.25
6000
¼
GLnl-6-0.5 ½
GLnl-6-1.0 1
GLnl-10-0.25
10000
¼
GLnl-10-0.5 ½
GLnl-10-1.0 1
GLnl-30-0.25
30000
¼
GLnl-30-0.5 ½
GLnl-30-1.0 1
GLnl-60-0.25
60000
¼
GLnl-60-0.5 ½
GLnl-60-1.0 1
GLnl-100-0.25
100000
¼
GLnl-100-0.5 ½
GLnl-100-1.0 1
e) Fuerzas internas máximas por sismo en la base de las pilas 3 y 13
f) Fuerzas internas máximas por sismo en los arranques del arco
Figura 7. Respuesta sísmica del modelo GL ante un evento sísmico de fuente cercana
a) Desplazamiento longitudinal del tablero b) Fuerza máxima en los amortiguadores
c) Deformación máxima en los amortiguadores d) Energía disipada por los amortiguadores
sentan los diferentes casos analizados. El software em-
pleado permite modelar amortiguadores viscoelásticos
mediante el modelo de Maxwell. Para que los elementos
Nllink se comporten como amortiguadores viscosos es
necesario asignar al resorte conectado en serie un valor
suficientemente grande (no demasiado, ya que se pue-
den presentar problemas de inestabilidad numérica);
para este caso se le asignó al resorte una rigidez igual
a diez veces la rigidez axial del tramo de tablero que
conectaba con el estribo, es decir, 1.349x10
8
kN/m. Para
todos los casos se supuso un amortiguamiento viscoso
de la estructura igual al 5%.
Se analizaron un total de 22 casos. La respuesta del
puente se monitoreó en función del tiempo en varios
puntos de interés. Uno de los más significativos fue el
desplazamiento longitudinal de la superestructura. En
la figura 7.a) se presenta la historia temporal de despla-
zamientos para los modelos GL básico y con C=10,000
kN(s/m)
n
. El desplazamiento máximo longitudinal que
[ 136 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 137 ]
alcanzó el modelo sin amortiguadores fue de 0.70 m
para 12.64 s. En la misma figura se observa la reduc-
ción de la respuesta al colocar los amortiguadores; los
más eficientes para este caso resultaron los que tienen
un exponente n=1/4, que redujeron el desplazamiento
máximo a tan sólo 0.29 m para un tiempo de 6.62 s.
La figura 7.b) muestra la fuerza máxima que se generó
en cada amortiguador en función del parámetro C. Cada
punto de esta gráfica proviene de los resultados de un
análisis dinámico usando una pareja de valores de C y n.
La tendencia fue suficientemente clara, pues resultaron
mejores los amortiguadores con n= ¼, ya que para un
mismo valor de C pudieron desarrollar una fuerza mayor
disminuyendo así la respuesta de la estructura.
La figura 7.c) muestra la deformación máxima en los
amortiguadores, que a su vez es el desplazamiento
longitudinal del tablero, en función del coeficiente C.
Nuevamente, los amortiguadores con el valor más pe-
queño de n acusan un mejor desempeño, ya que para
una misma C reducen en mayor medida la deformación
máxima. Nótese que para C>30,000 kN(s/m)
n
la tasa de
reducción en la deformación disminuyó. Además, en la
figura 8.d) se presenta la energía disipada acumulada
en los amortiguadores en función del parámetro C. Una
vez más, resultaron más eficientes los amortiguadores
con n=¼, salvo para los valores mayores de C; también
para C>30,000 kN(s/m)
n
el incremento en la energía di-
sipada disminuyó notablemente, inclusive se presentó
un decremento para el modelo GLnl-100-0.25.
Las fuerzas internas máximas en la base de las pilas 3
y 13, originadas por el evento en cuestión, se presentan
en la figura 7.e). Se aprecia que la fuerza axial por sismo
prácticamente no disminuyó, apenas una tendencia del
10% en el mejor de los casos. Por el contrario, el momen-
to flexionante máximo debido a sismo tuvo un descenso
notable, alcanzándose una tendencia a un mínimo para
C=30,000 kN(s/m)
n
. El aporte de los amortiguadores en
el decremento de los desplazamientos longitudinales
del tablero se ve reflejado en la disminución del mo-
mento flexionante en las pilas principales, ya que éstas
se supusieron continuas con la superestructura, y por lo
tanto muy sensibles a cualquier movimiento en su ex-
tremo superior.
Para la configuración estructural seleccionada, el arco
se vio menos favorecido. En la figura 7.f) se presentan
sus respuestas máximas. La fuerza axial máxima debida
a sismo prácticamente no varió al incorporar los amor-
tiguadores, y el momento flexionante apenas tuvo una
tendencia a disminuir, del orden del 15%.
Segundo modelo: puente VG
Geometría
El segundo modelo que se dimensionó con motivo de
esta investigación fue el modelo VG. La figura 8 muestra
una vista en elevación del modelo. Se trata de un puente
en arco con tablero superior de 15 m de ancho, con una
longitud total de 242 m y un arco con una luz de 162
m y flecha de 27.49 m, para una relación flecha/luz de
1/5.89.
Este modelo está compuesto por 9 vanos parciales sobre
el arco de 18 m cada uno, dos vanos de 18 m (uno a cada
lado del arco), un vano de 11 m en el extremo izquierdo y
uno más de 15 m en el extremo derecho. En la figura 9 se
presentan las secciones transversales de la estructura.
El arco es de sección en cajón bicelular, con altura va-
riable linealmente entre 3.75 m y 2.50 m en una longitud
de 27.00 m medida desde cada uno de los arranques del
arco; en el tramo interior la sección permanece constan-
te. Para tomar la compresión por momento flexionante
negativo, al tablero se le adicionó una losa inferior en
la zona sobre pilas (2.25 m a cada lado del eje de las
pilas). La vinculación subestructura – superestructura
(conectividades de las pilas con el tablero) es similar a
la considerada para el modelo GL.
Modelo de análisis
Para esta estructura se elaboró un modelo formado
por elementos barra bidimensionales. Las propiedades
geométricas de las secciones transversales se calcula-
ron de manera similar al modelo GL. Para este caso se
Figura 8. Vista en elevación del modelo VG
Figura 9. Secciones transversales del modelo VG
consideró un concreto con resistencia a la compresión
de 35 MPa, con módulo de elasticidad de 24,821 MPa,
una relación de Poisson de 0.2 y peso específico de 25
kN/m
3
. Los arranques del arco y las pilas 2, 13 y 14 se
supusieron empotradas en el terreno. Para el modelo
numérico se empleó el mismo software que para el caso
anterior. El modelo analítico del puente se presenta en
la figura 10.
Propiedades dinámicas
En la tabla 3 se presentan los periodos naturales y los
porcentajes de masa efectiva de los modos de vibrar
más significativos en el plano de la estructura. En los
diferentes análisis se consideraron los primeros 60 mo-
dos, con lo que la masa efectiva acumulada rebasaba ya
el 98% en cada dirección de análisis. En la figura 12 se
presentan las configuraciones modales para los prime-
ros dos modos de vibrar.
Figura 10. Modelo analítico del puente VG
[ 138 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 139 ]
Comportamiento con amortiguadores viscosos
Se evaluó la respuesta sísmica del modelo VG en el
plano del puente, sometiéndolo al acelerograma de la
figura 2.a) en dirección longitudinal y al de la figura
2.b) simultáneamente en dirección vertical. Al igual que
para el modelo GL, se analizó un caso básico sin amor-
tiguadores y 21 casos variando las propiedades de los
amortiguadores. En la tabla 4 se presentan los diferen-
tes casos considerados, todos con un amortiguamiento
de la estructura del 5%.
La figura 12.a) muestra una historia temporal de des-
plazamiento longitudinal de la superestructura para los
modelos VG básico y con amortiguadores con C= 6,000
kN(s/m)
n
. El modelo sin amortiguadores mostró un des-
plazamiento longitudinal máximo del tablero de 0.305 m
para un tiempo de 8.02 s. Al incorporar los amortiguado-
res entre tablero y estribos, el modelo comenzó a dismi-
MODO Periodo (s) % de Masa Sentido
1 1.660 54.56 Horizontal
2 1.415 6.05 Horizontal
7 0.436 47.95 Vertical
9 0.309 14.81 Vertical
21 0.122 21.71 Horizontal
34 0.074 6.75 Vertical
Tabla 3 Periodos naturales y masa efectiva para el modelo VG
MODELO C, kN(s/m)
n
n
VG básico Sin amortiguadores
VG-1-0.25
1000
¼
VG-1-0.5 ½
VG-1-1.0 1
VG-2-0.25
2000
¼
VG-2-0.5 ½
VG-2-1.0 1
VG-3-0.25
3000
¼
VG-3-0.5 ½
VG-3-1.0 1
VG-4-0.25
4000
¼
VG-4-0.5 ½
VG-4-1.0 1
VG-5-0.25
5000
¼
VG-5-0.5 ½
VG-5-1.0 1
VG-6-0.25
6000
¼
VG-6-0.5 ½
VG-6-1.0 1
VG-10-0.25
10000
¼
VG-10-0.5 ½
VG-10-1.0 1
Figura 11. Configuraciones modales del modelo VG
Tabla 4. Propiedades de los amortiguadores para el modelo VG
nuir la amplitud de dicho desplazamiento en la medida
en que el coeficiente de amortiguamiento del dispositi-
vo era mayor. Se observó, además, que los amortigua-
dores con exponente n menor resultaban más eficientes
y disminuían en mayor proporción los desplazamientos
causados por el sismo.
La figura 12.b) muestra la fuerza máxima que se gene-
ró en cada amortiguador en función del parámetro C.
De manera similar que para el modelo GL, resultaron
mejor los amortiguadores con n=¼, en particular para
C>5,000 kN(s/m), ya que para un mismo valor de C pu-
dieron desarrollar una fuerza mayor, disminuyendo así
la respuesta de la estructura.
La figura 12.c) muestra la deformación máxima en los
amortiguadores, que a su vez es el desplazamiento lon-
gitudinal del tablero, en función del coeficiente C. Nue-
Figura 12. Respuesta sísmica del modelo VG ante un evento de fuente cercana
a) Desplazamiento longitudinal del tablero b) Fuerza máxima en los amortiguadores
c) Deformación máxima en los amortiguadores d) Energía disipada por los amortiguadores
e) Fuerzas internas máximas por sismo en el desplante de las pilas 3 y 12
f) Fuerzas internas máximas por sismo en los arranques del arco
vamente, los amortiguadores con el valor más pequeño
de n mostraron un mejor desempeño, ya que para una
misma C redujeron en mayor medida la deformación
máxima. Para C>5,000 kN(s/m)
n
la tasa de reducción
en la deformación disminuyó ligeramente. En la figura
12.d) se presenta la energía disipada acumulada en los
amortiguadores en función de C.
Una vez más, resultaron más eficientes los amortigua-
dores con n=¼, salvo para los valores mayores de C;
también para C>5,000 kN(s/m)
n
el incremento en la
energía disipada disminuyó notablemente, inclusive se
presentó un decremento para los modelos con n= ¼.
Las fuerzas internas máximas en la base de las pilas 3
y 12, originadas por el evento en cuestión, se presentan
en la figura 12.e). Se aprecia que la fuerza axial por sis-
mo prácticamente no varió. Por el contrario, el momento
flexionante máximo debido a sismo tuvo un descenso
notable, desde 114,643 kN-m para el modelo sin amorti-
guadores, hasta 17,781 kN-m para el modelo VG-10-0.25
(C=10,000 kN(s/m)1/4), lo que representa un 15% del
[ 140 ] dearquitectura 01. 10/07 Comportamiento dinámico de puentes en arco con amortiguadores viscosos [ 141 ]
a) Modelo con unión rígida (arriostrado)
b) Modelo con amortiguadores adicionales en la clave del arco
Figura 13. Modelos adicionales de puente con C=6000 kN(s/m)n y n=1/4.
Tabla 5. Resultados de 3 modelos adicionales, con C=6000 kN(s/m)n y n=1/4
valor inicial. Para la configuración estructural en estu-
dio, el arco se vio menos favorecido. En la figura 12.f) se
presentan sus respuestas máximas para n=¼. La fuer-
za axial máxima debida a sismo prácticamente no varió
al incorporar los amortiguadores, y el momento flector
apenas tuvo una tendencia a disminuir, del orden del 7%
en el mejor de los casos.
Se realizaron dos modelos adicionales con el objetivo
de estudiar si podía obtenerse alguna reducción en los
esfuerzos causados por sismo en el arco al mejorar la
conexión entre éste y el tablero del puente. La única
modificación introducida consistió en hacer monolítica
la unión entre el tablero y las pilas centrales (7 y 8 en
la figura 8), para crear un caso de unión rígida incorpo-
rando un arriostramiento en cruz; y un segundo caso en
el que se incorporan dos amortiguadores con C=6000
kN(s/m)n y n=1/4 adicionales a los existentes en cada
extremo (Figura 13).
Los resultados obtenidos, aparte del esperado decre-
mento en el período fundamental del puente y por tanto
de su rigidización, no introdujeron una mejoría notable
en los esfuerzos a compresión y flexión en el arco debi-
dos al sismo. La tabla 5 compara los resultados para los
tres modelos. (ver tabla 5)
Puede observarse como incluso el hecho de rigidizar la
unión en la parte central produce un incremento en el
axial y el flector a que se ve sometido el arco, pues al
estar unidos rígidamente se absorben mayores esfuer-
zos sobre todo cuando una de las partes trata de des-
plazarse ante una excitación. Incluso esta configuración
introduciría esfuerzos adicionales por acción de la tem-
peratura.
El puente con amortiguadores adicionales sobre la clave
del arco disminuye un poco el esfuerzo axial sobre éste,
pero no sucede lo mismo con el momento flector que
nuevamente aumenta a causa de la conexión rígida en-
tre tablero y arco en el centro de la luz.
Otro aspecto chequeado fue el desplazamiento horizon-
tal de la clave del arco y su historia temporal al utilizar
los amortiguadores. Para los modelos analizados se
observa cómo, al conservar las condiciones de apoyo
iniciales planteadas para el modelo, la clave se despla-
za independientemente de la cantidad o tipo de amor-
tiguador que se utilice en el tablero, y que además, la
inclusión de éstos no produce ningún efecto en el movi-
miento de la clave.
En general, puede explicarse la escasa influencia de los
amortiguadores en la respuesta del arco ya que este
elemento, como parte principal de la estructura del
puente, recibe directamente en sus apoyos los efectos
producidos por el movimiento del terreno, transmitién-
dolos al resto de la estructura dentro de la cual la res-
puesta del tablero es la más significativa. Igualmente es
importante resaltar que las condiciones de unión entre
superestructura y arco son importantes pues varían el
comportamiento global, ya que un cambio en las condi-
ciones de apoyo puede aumentar o disminuir la rigidez
general del puente. Aunque la continuidad entre tablero
y arco disminuyen la flexibilidad y aumentan la redun-
dancia estructural, deben estudiarse los incrementos en
esfuerzos de axial y momento en zonas localizadas, así
como la mayor influencia de las cargas por acciones tér-
micas y los efectos reológicos en puentes de concreto
reforzado.
Conclusiones
Ante la evidencia innegable de la alta vulnerabilidad de
las estructuras viales, demostrada en los últimos grandes
sismos de la década de los 90, una de las opciones más
interesantes de protección para las estructuras consiste
en la incorporación de dispositivos de amortiguamiento
que controlen la respuesta dinámica y ayuden a disipar
energía. Esta es una opción particularmente atractiva
para los puentes en arco, cuyo funcionamiento dominan-
te a compresión axial no permite asegurar su comporta-
miento dúctil durante un sismo, por lo que la inclusión de
sistemas que introduzcan amortiguamiento suplementa-
rio puede ayudar a mejorar su respuesta dinámica.
Este trabajo presenta los resultados de un estudio para-
métrico con amortiguadores viscosos de comportamiento
no lineal, con diferentes coeficientes de amortiguamien-
to para identificar el dispositivo óptimo para los modelos
de puente en arco estudiados. Los diversos análisis per-
mitieron identificar los amortiguadores más eficientes
para el sismo y los modelos en estudio, que de acuerdo
con la evidencia presentada serían amortiguadores con
comportamiento no lineal con parámetros C=30,000
kN(s/m)
1/4
para el modelo GL, y C=5,000 kN(s/m)
1/4
para
el modelo VG.
La inclusión de los amortiguadores viscosos, además
de no introducir esfuerzos adicionales en la estructura,
permite disminuir los esfuerzos de flexión en las pilas
continuas con el tablero, lo que a su vez conduce a solu-
ciones de cimentación más económicas en puentes de
gran luz. De igual manera, la inclusión de los dispositi-
vos permite construir estructuras de tablero continuo,
más monolíticas, con la posibilidad de disipar energía y
de controlar efectivamente los movimientos por acción
de la temperatura y la retracción.
Aunque el aporte de los amortiguadores no fue signifi-
cativo para disminuir los esfuerzos axiales y de flexión
en el arco para la configuración estructural estudiada,
es importante resaltar cómo la conexión entre el arco
y el tablero influye en el comportamiento general de la
estructura. Por éste motivo resulta conveniente estudiar
diferentes tipos de vinculación tablero-arco, así como
distintas formas de colocación de los amortiguadores
para proponer una implementación óptima de éstos dis-
positivos en puentes de gran claro. Los aspectos prácti-
cos de esta solución, tales como los detalles de conexión
e instalación y el mantenimiento de los dispositivos y su
vida útil, son temas que quedan por fuera del alcance
del presente estudio, y que sirven de punto de partida
para desarrollos posteriores de la investigación.
Modelo con
amortigua-
dores en los
extremos
Con unión
rígida entre
clave del arco
y tablero
Con amor-
tiguadores
adicionales en
la unión clave
- tablero
Periodo
Fundamental
(s)
1.66 1.457 1.42
Despla-
zamiento
Longitudinal
máximo (m)
0.109 0.0327 0.0352
Axial Arco
(kN)
58770 60330 57440
Momento
Arco (kNm)
154287 210500 191900
Computers and Structures, Inc. (1997), “SAP2000, Integrated Fi-
nite Element Analysis and Design of Structures”, Version N6.11,
Program Documentation.
Dusseau, R. A. and Wen, R. K. (1989), “Seismic Responses of
Deck-Type Arch Bridges”, Earthquake Engineering and Structural
Dynamics, Vol. 18, pp. 701-715.
Kawashima, K. and Mizoguti, A. (2000), “Seismic Response of a
Reinforced Concrete Arch Bridge”, 12th World Conference on
Earthquake Engineering, Paper no. 1824, New Zealand, 8 pp.
Kuranishi, S. and Nakajima, A. (1986), “Strength Characteristics
of Steel Arch Bridges subjected to Longitudinal Acceleration”,
Structural Engineering/Earthquake Engineering, Japan Society of
Civil Engineers, Vol. 3, No. 2, pp. 287-295.
Referencias
McCallen, D., Noble, Ch. and Hoehler, M. (1999), The Seismic
Response of Concrete Arch Bridges: With focus on the Bixby
Creek Bridge, Carmel, California, Livermore, California, Lawrence
Livermore National Laboratory, 170 pp.
Nazmy, A. S. (1996), “Earthquake-Response Characteristics of
Long-Span Arch Bridges”, 11th World Conference on Earthquake
Engineering, Paper No. 1309, Acapulco, México, 8 pp.
Seleemah, A.A. and Constantinou, M.C. (1997), “Investigation of
Seismic Response of Buildings with Nonlinear Fluid Viscous Dam-
pers”, Report No. NCEER-97-0004, National Center for Earthquake
Engineering Research, Buffalo, New York.
Taylor, D. and Constantinou, M.C., (1996), “Fluid Dampers for
Applications of Seismic Energy Dissipation and Seismic Isola-
tion”, página web www.taylordevices.com/dampers.htm.
Conversaciones de Arquitectura
Colombiana. Vol 1 y Vol 2
Mayo 2004 y Mayo de 2006
Departamento de Arquitectura
Universidad de los Andes
132 pags
Esta publicación esta constituida por una se-
rie de encuentros con algunos personajes más
importantes de nuestra arquitectura contem-
poránea —en algunos casos de otras profe-
siones y disciplinas— que de una u otra manera
han tenido in uencia en el quehacer creativo colombiano.
la concreción de esta iniciativa y las conversaciones con arquitectos, artistas, ingenieros y otros
profesionales se ha desarrollado dentro del marco del curso “Arquitectura Colombiana” dir-
igido en su momentoRafael Gutiérrez, hoy dirigido por Willy Drews. De no haber sido por
la amistad que los une con la mayoría de los personajes invitados y del conocimiento de in-
numerables facetas desconocidas de su vida y obra, no se habrían podido realizar con el éxito
que han tenido.
Viajes por la ciudad
Colección Construcción de lo Público - 02
Enero de 2006
Camilos Salazar - Diana Ruíz
120 pags
El seminario “Viajes por la Ciudad” plantea
miradas que actores sociales, pertenecientes a
distintas disciplinas, han concebido durante su
aproximación al entorno urbano. A partir de la
presentación de estas experiencias interdisciplin-
ares, se propone entender y valorar otros méto-
dos de trabajo que puedan convertirse en her-
ramientas colectivas para la construcción de la gran obra que es la ciudad. El seminario busca
comprender diferentes percepciones que existen sobre el entorno urbano, con el n de ampliar
la visión que actualmente se da a los análisis urbanos y proporcionar herramientas de interven-
ción acordes con las condiciones urbanas actuales. Los textos consignados en este libro, son
el resultado de este ciclo de charlas y por supuesto, parte del material de la investigación que
Construcción de Lo Público está trabajando.
Cuaderno Azul No 5
La ventana
Agosto de 2007
Grupo de Investigación en Arquitectura, Ciudad y
Educación
180 pags
Los Cuadernos Azules son herramientas que permiten re-
cuperar el hábito hacia la escritura y el dibujo y propician la
re exión sobre diversas experiencias. Su origen se remonta
al año 2001, cuando el profesor del departamento de arqui-
tectura, Fabio Restrepo, realizó un seminario que buscaba,
a partir de la Autobiografía Cientí ca del arquitecto Aldo
Rossi, abrir las posibilidades de la lectura más allá de los límites disciplinares. De allí surgió la
idea y el nombre de la serie, homenaje a Rossi, quien entre dibujos y escritos, iba recogiendo
en cuadernos de un color azul precioso, descripciones objetivas, impresiones y recuerdos. Esta
serie inicia en 2003, con el primer número que recoge dibujos de maestros de la arquitectura;
en 2004, dibujos de profesores del Departamento de Arquitectura de la Universidad de los
Andes; en 2005, dibujos de estudiantes de este programa académico; en 2006 dibujos de arqui-
tectos colombianos de connotada trayectoria académica y profesional. En 2007, los Cuadernos
Azules 5, proponen como tema central la ventana en cualquiera de los aspectos involucrados
en el proyecto arquitectónico. 14 fotos fueron seleccionadas como resultado de la convocatoria
en la cual participaron integrantes de la comunidad universitaria.
Biblioteca y auditorio Universidad Jorge Tadeo
Lozano - Daniel Bermúdez
Serie “Érase una vez un edificio…”
Abril de 2006
Autor. Rafael Villazón
200 pags
Con esta serie, el grupo Arquitectura, Ciudad y Educación
(ACE) quiere contribuir al estudio de la arquitectura desde
una perspectiva académica, y es, en este sentido, un tra-
bajo de investigación dirigido principalmente a los estudi-
antes de arquitectura, así como a quienes estén interesados
en descubrir las riquezas que encierran los edi cios como testimonio de la vida del hombre
sobre la Tierra.
Este primer número, dedicado al proceso de diseño y construcción de la biblioteca y auditorio
de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, se centró claramente en entender la Técnica como
una posible fuente de de nición y construcción de la forma arquitectónica. El documento
tiene una primera parte, que se concentra en el reconocimiento del Daniel Bermúdez como
parte determinante de la comunidad académica y arquitectónica; el resto del escrito se centra
en el análisis técnico del diseño y construcción del edi cio, haciendo énfasis en hacer visibles
la decisiones técnicas y lecciones más importantes del edi cio, más allá de un juicio estético
desarticulado, cuyo título, “Construir con la luz y la fuerza de gravedad” es el re ejo claro del
argumento inicial de la investigación.
Adicionalmente, la publicación recopila una conferencia extensa del arquitecto donde él mismo
hace visibles sus formas de operación de la forma. Finalmente el libro incluye una recopilación
rigurosa de diferentes documentos del proyecto, que generalmente no son de dominio pú-
blico, como dibujos preliminares, esquemas resultado de consultas con técnicos especializados,
programas arquitectónicos iniciales y referentes consultados por el proyectista para abordar el
proyecto propuesto. Finalmente vale la pena destacar que no existe a nivel local un proyecto
monográ co sobre edi cios representativos, desde el punto de vista didáctico, ya que la infor-
mación se limita a las publicaciones seriadas o a recopilaciones parciales, cuyo objetivo no es la
educación en arquitectura, si no el registro ordenado de la producción local de arquitectura.
La ciudad-región: el paisaje intermedio.
Casos de estudio: La Sabana de Bogotá -
la región capital de Caracas.
Mayo de 2007
Universidas de los Andes - Universidad
Metropolitana de Caracas
Marcela Angel - Ximena Samper
180 pags
Experimentamos procesos de crecimiento y ex-
pansión urbanos sin precedentes, en particular en
países en vías de desarrollo. La tendencia mundial
es a consolidarnos, a ritmos acelerados, como una gran sociedad urbana interdependiente y
diversa culturalmente.
La globalización ha jugado un papel importante en el análisis y conceptualización de prob-
lemáticas que afectan a la mayoria de las ciudades. Como resultado, nos hemos visto en la
necesidad de de nir nuevos términos para comprender y responder a los retos que se nos
presentan.Exurbia, vacíos e intersticios urbanos; revitalización y recomposición de ciudades,
nuevo urbanismo, desarrollo sustentable, paisaje intermedio, son tan solo algunos ejemplos.
En un ir y venir entre lo global y lo particular que ofrecen las ciudades de Bogotá y Caracas, se
ubican los trabajos contenidos en esta publicación. La investigación se centró en el análisis del
“paisaje intermedio” de ambas capitales, entendido como el espacio ubicado entre la ciudad y
el territorio urbanamente desocupado. En este sentido, el estudio abarca desde visiones region-
ales hasta el desarrollo de unidades tipológicas residenciales.
LIBROS
Próximanente:
Observatorio Astronómico
de Bogotá. Pedes in terra ad
sidera visum
Serie “Érase una vez un
edificio…”. Vol. 2
2007
Autores: Roberto Londoño y
Alessandra Morales
184 pags.
Incluye maqueta plegable
Article
Este artículo examina la inclusión de la vivienda en el campo del desarrollo y las acciones del Programa Indigenista Andino (PIA), a mediados del siglo XX, en la sierra central del Ecuador. Este examen se efectúa en tres momentos: la inscripción de la vida social en la materialidad de la vivienda; su transformación en un bien móvil con fines de reforma, y su reinstalación en el medio rural para modificar las interacciones en el hogar. Estos movimientos tuvieron un carácter civilizador y crearon un orden patriarcal que individualizó y empujó a las mujeres a la reclusión en las viviendas para preparar a las futuras generaciones, y reconoció a los hombres el rol de proveedores del hogar.
Article
El artículo analiza la “campaña por el mejoramiento de la vivienda campesina”, puesta en marcha por el Instituto de Crédito Territorial durante la República Liberal (1930-1946). En contraste con las narrativas tradicionales sobre la arquitectura moderna en Colombia, que ignoran los experimentos en arquitectura rural o los consideran parte de una prehistoria, aquí se muestra que la vivienda campesina influyó en el posterior desarrollo de la vivienda social moderna. El artículo argumenta que la campaña de vivienda rural era un elemento central de una noción de lo moderno en Colombia, que se basaba en el próspero mediano propietario campesino.
Technical Report
Full-text available
The analysis, and subsequent retrofit, of concrete arch bridges during recent years has relied heavily on the use of computational simulation. For seismic analysis in particular, computer simulation, typically utilizing linear approximations of structural behavior, has become standard practice. This report presents the results of a comprehensive study of the significance of model sophistication (i.e. linear vs. nonlinear) and pertinent modeling assumptions on the dynamic response of concrete arch bridges. The study uses the Bixby Creek Bridge, located in California, as a case study. In addition to presenting general recommendations for analysis of this class of structures, this report provides an independent evaluation of the proposed seismic retrofit for the Bixby Creek Bridge. Results from the study clearly illustrate a reduction of displacement drifts and redistribution of member forces brought on by the inclusion of material nonlinearity. The analyses demonstrate that accurate modeling of expansion joints, for the Bixby Creek Bridge in particular, is critical to achieve representative modal and transient behavior. The inclusion of near-field displacement pulses in ground motion records was shown to significantly increase demand on the relatively softer, longer period Bixby Creek Bridge arch. Stiffer, shorter period arches, however, are more likely susceptible to variable support motions arising from the canyon topography typical for this class of bridges.
Article
The fundamental in-plane dynamic characteristics as well as the failure of two-hinged arch ribs subjected to the harmonic excitation and earthquake ground motion are investigated in this paper. In the analyses, the yielding of materials is taken into account in the finite deformations. Furthermore, the dynamic characteristics of stiffened deck arch bridges are presented paying special attention to the influence of the stiffening girder, its connection to the arch rib and the supporting conditions on the resisting capacity of arch bridges against the harmonic excitation.
Article
The dynamic responses of three deck-type arch bridges, with main spans of 59,213 and 518m, are presented. The ratios of natural period to arch span were found to be quite close for all three bridges. Artificial ground motions were applied separately in three directions to finite-element models of each bridge. Three acceleration levels were considered—0.09g, 0.22g and 0.50g—corresponding to the AASHTO Seismic Risk Zones I, II and III, respectively. Responses to uniform lateral motion were generally the largest, while the responses to vertical motion were generally lower than those due to lateral or longitudinal motion. In all cases considered, none of the total stresses in the main members exceeded the yield stress. Connection and secondary member responses were also calculated and are presented. In addition, the effects of unequal motions at the supports were sampled by various deterministic inputs. While the effects of such motions in the vertical and lateral directions were less than the responses to uniform motion, the effects of unequal longitudinal motions at the supports were substantial.
Article
This paper presents an analysis of the seismic response characteristics and seismic performance of an arch bridge, which was designed in accordance with the traditional static design approach based on the allowable stress design method, under a strong ground motion recorded in the 1995 Hyogo-ken nanbu, Japan, earthquake. Nonlinear dynamic response analysis was conducted considering the uniform excitation and multiple excitation. It was found from the analysis that the vertical excitation is very important, and hence should be considered in design. It was also found that large axial force, which is about two times the design axial force, and even tension force are developed in the arch rib as well as the flexural yielding.
Earthquake-Response Characteristics of Long-Span Arch Bridges
  • A S Nazmy
Nazmy, A. S. (1996), " Earthquake-Response Characteristics of Long-Span Arch Bridges ", 11th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No. 1309, Acapulco, México, 8 pp.
SAP2000, Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures
  • Structures Computers
  • Inc
Computers and Structures, Inc. (1997), " SAP2000, Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures ", Version N6.11, Program Documentation.