EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO SÍSMICO DEL PUENTE ÁGUILA NORTE MEDIANTE ANÁLISIS DE VIBRACIONES AMBIENTALES Y ANÁLISIS NO LINEALES.

Abstract

En Chile y en el mundo, el diseño de puentes está formulado por los distintos códigos de diseño para que resistan tanto las solicitaciones generadas por el peso propio, el tránsito, y las cargas vivas, como también las producidas por manifestaciones de la naturaleza, especialmente los terremotos, con el propósito que los puentes perduren en el tiempo, dado que son elementos del sistema de transporte de gran costo y de gran importancia para la conectividad y desarrollo de los países. Sin embargo, como se observó durante el terremoto de Maule del 2010, cerca del 3% de los puentes del país sufrieron daño y más de una decena de ellos colapsaron [1], por lo cual surge la interrogante acerca del comportamiento no lineal de los puentes, aspecto no considerado en el Manual de Carreteras [2]que regula el diseño de puentes en Chile. En el siguiente trabajo de investigación se presenta una evaluación del desempeño sísmico del Puente Águila Norte, puente de 5 vanos simplemente apoyados, considerado un típico puente chileno. Para ello, en primera instancia, se obtuvieron las propiedades dinámicas del puente a través de mediciones de aceleraciones generadas por vibraciones ambientales y el uso de técnicas de identificación de sistemas. Adicionalmente, se realizó un modelo tridimensional del puente con el software OpenSees [3] que incluye la caracterización no lineal de los principales componentes estructurales del puente, es decir, barras sísmicas, topes sísmicos, sistemas de apoyos elastoméricos, columnas, estribos, efecto pasivo del suelo tras el estribo, e interacción suelo-estructura en los pilotes. Por otro lado, con el objetivo de comparar cuantitativa y cualitativamente los resultados de los análisis no lineales, se realizó la modelación del puente con el software de elementos finitos, SAP2000 ©, tradicionalmente utilizado en el diseño de puentes. El comportamiento sísmico del puente se evalúa realizando análisis modal, análisis no lineal estático (pushover), análisis dinámico no lineal (NTHA), análisis dinámico incremental (IDA), para lo cual se utilizaron registros con variedad sismogénica y también registros obtenidos en la zona en que se ubica el puente Águila Norte. Posteriormente, se obtuvieron las curvas de fragilidad a partir del análisis IDA con el objeto de estudiar la vulnerabilidad de la estructura, incorporando algunas variaciones en la modelación. En el modelo simplificado de uso ingenieril, generado en SAP 2000 [4], se realiza un análisis modal espectral, utilizando el espectro de diseño formulado por el Manual de Carreteras y se comparó con la respuesta del modelo no lineal realizado en OpenSees. Finalmente, se presentan conclusiones y recomendaciones para el análisis no lineal de puentes. Este trabajo forma parte del Proyecto FONDEF ID18I-10103 titulado “Bases y Recomendaciones para complementar el Análisis Sísmico de Puentes Viales del Manual De Carreteras”, en un trabajo conjunto entre la Universidad Técnica Federico Santa María, Universidad de Chile y Universidad de Los Andes