Chile cuenta con una larga historia de fuerte sismicidad, por lo que tiene un historial de constante actualización de sus códigos de diseño sísmico y sistemas estructurales, en particular, de los puentes que se dañan como consecuencia de grandes terremotos. Los recientes terremotos en Chile han producido grandes daños en los puentes de las carreteras en distintos lugares de nuestro territorio.
El terremoto y tsunami del Maule en 2010 dejó en evidencia fallas de puentes y pasarelas, en algunos casos, concentrados en alguna zona geográfica y revelando posibles efectos locales de los suelos de esas zonas. En otros casos, las fallas se concentraron en cierto tipo de configuración estructural de los puentes y pasarelas peatonales.
“Esto facilitó la definición de ciertos cambios a los criterios de diseño sísmico de los puentes”, asegura el investigador CIGIDEN y académico de Ingeniería UC, Hernán Santa María. El experto participó en una investigación liderada por José Vilches, también investigador de CIGIDEN, y donde también participó Matías Hube, investigador CIGIDEN y académico de Ingeniería UC, junto a otros autores, llamada Evolution of seismic design codes of highway bridges in Chile, y que fue publicada en el journal Earthquake Spectra.
Caída de la superestructura
Según el académico del Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica UC, las principales fallas en puentes carreteros durante el evento de 2010 fueron: daños en las llaves de corte; daños en las vigas principales por impacto en las llaves de corte; desplazamientos excesivos de la superestructura –a veces con rotación en planta del tablero– y en casos extremos, caída de la superestructura. “En varios casos los rellenos de los terraplenes de acceso al puente sufrieron asentamientos excesivos, impidiendo el acceso al puente”, señala.
Asimismo, la principal consecuencia para la comunidad fue un aumento en los tiempos de viaje a otros lugares, ya que si bien no quedaron aislados, tuvieron que optar por caminos optativos. El experto explica que gran parte de estos daños pueden atribuirse a deficiencias en algunas directrices de detalle de los códigos de diseño, por lo que tras el terremoto del Maule de 2010, se incorporaron nuevos criterios de diseño estructural para el diseño sísmico de puentes en Chile.
“El cambio más significativo fue que se incluyó un coeficiente de sitio para la estimación de las fuerzas de diseño sísmico en las llaves de corte, barras sísmicas y diafragmas. También, se aumentó la longitud de la mesa de apoyo de las vigas principales, se pusieron limitaciones al ángulo de esviaje de los puentes, se introdujo dispositivos adicionales para controlar los desplazamientos horizontales y rotaciones excesivos de la superestructura y, aumentaron las fuerzas de diseño de las barras de anclaje”, señala el investigador de la línea de investigación “Riesgo y resiliencia en sistemas complejos y redes” de CIGIDEN Hernán Santa María.
Por su parte, el Ministerio de Obras Públicas de Chile, generó un documento con recomendaciones para el diseño sísmico, con cambios en el diseño de las zonas vulnerables que fallaron con mayor frecuencia el 2010. “Estas modificaciones fueron introducidas gradualmente en el Manual de Carreteras. Además, se sugiere el uso puentes integrales de forma que no sea posible que la superestructura se desmonte de la infraestructura y se entregan herramientas adicionales para el análisis de los suelos de fundación”, asegura Santa María.
Código sísmico chileno para puentes
Independiente de estos avances, complementa el experto, una de las principales diferencias entre el código sísmico chileno en comparación con los de Japón y Estados Unidos –ambos países con una gran influencia en Chile–, es que el método de diseño que plantea nuestro Manual de Carreteras es un método de diseño por fuerzas, que se ha usado históricamente, mientras que los otros códigos permiten usar métodos más modernos como el método de diseño por desplazamientos y verificaciones mediante análisis no-lineales de las estructuras.
“A diferencia de Estados Unidos, en el código chileno no se especifican las verificaciones de diseño que se deben realizar para cumplir con la filosofía de diseño que está implícita en el Manual de Carreteras. No se verifica, por ejemplo, de forma explícita, si las llaves de corte de la superestructura fallaron antes que las columnas de la infraestructura”, advierte Santa María.
A juicio del académico, ninguna de estas diferencias hacen menos seguras a las estructuras diseñadas, pero son métodos que se deben tomar en cuenta, ya que permiten tener una mejor idea de los modos de falla esperados en los diferentes puentes, lo que podría ayudar a mejorar su diseño en relación a los objetivos de desempeño que se definan para ellos.
El estudio concluye que las prácticas de diseño y construcción de puentes en Chile han evolucionado sustancialmente posterior al terremoto y tsunami de 2010, en sus requerimientos para el análisis y diseño de elementos estructurales, como en la definición de la peligrosidad sísmica a considerar, tendiendo hacia enfoques más conservadores en un esfuerzo por mejorar el desempeño estructural y la confiabilidad de los puentes chilenos.
