Evaluación del uso de columnas basculantes como sistema de aislamiento sísmico de puentes

Abstract

Los puentes son los componentes más vulnerables de una red vial y son infraestructuras fundamentales en la actividad económica y movilidad de la población. Detener el servicio de transporte puede generar grandes pérdidas económicas al país. En este contexto el Programa Nacional de Puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones viene implementando la contrucci´on de puentes con innovación tecnológica para garantizar el flujo de mercancías. Estas nuevas soluciones deberían asegurar la continuidad del tránsito vehicular después de un evento sísmico, facilitar el proceso constructivo, evitar su mantenimiento permanente y reducir el costo del proyecto. En los últimos años los puentes han sido diseñados para asegurar su integridad estructural aceptando cierto nivel de daño durante sismos de diseño, por lo tanto se espera un gasto económico por reparación e inspección después de un sismo. En este sentido, el presente trabajo investiga el concepto de estructuras basculantes como nuevo sistema de aislamiento sísmico en puentes. Este sistema consiste en liberar la estructura de las conexiones rígidas para evadir completamente el daño del sismo, evitar cierres prolongados y beneficiarse del uso de construcciones modulares. Para ello, se utilizó un modelo de elementos finitos del estado del arte con el fin de representar las conexiones basculantes y predecir el comportamiento no lineal del puente bajo solicitaciones sísmicas en el plano. Se incorporó cables post-tensionados no adherentes para mejorar la estabilidad del puente y prevenir el vuelco. Por último, el comportamiento de un puente con uniones basculantes en los extremos del pilar es comparado con un puente continuo de uniones convencionales. Los resultados indican que, este sistema permite que el puente soporte sismos de gran magnitud (sismos severos) y reduce el nivel de daño estructural. El momento en la base de los pilares también es reducido en comparación al puente convencional, de modo que es posible reducir la capacidad resistente de la columna haciéndola más económica. Finalmente el modelo usado es útil para estudiar el comportamiento basculante de puentes con diferentes configuraciones.