Diseño frente al sismo
Los terremotos representan una de las solicitaciones más exigentes para los puentes. Además de garantizar que la estructura no colapse frente a un evento severo, el diseño sismorresistente contemporáneo incorpora otro desafío: limitar los daños y permitir que la infraestructura pueda ser reparada y puesta nuevamente en servicio en el menor tiempo posible. Una investigación desarrollada por especialistas de la University of Colorado Boulder y Texas A&M University estudió una alternativa estructural concebida precisamente con ese objetivo.
Los criterios tradicionales de diseño sísmico admiten que determinados componentes sufran daños durante un terremoto intenso, siempre que estos disipen energía y preserven los elementos esenciales para la estabilidad global. Sin embargo, aun cuando el puente evita el colapso, las deformaciones y daños residuales pueden demandar intervenciones costosas y prolongadas. La interrupción de una conexión vial estratégica agrega, además, importantes consecuencias económicas y operativas.
Frente a este problema, los investigadores analizaron un concepto denominado “hybrid sliding-rocking bridge”, que puede traducirse como puente híbrido de deslizamiento y oscilación. A diferencia de una estructura convencional, caracterizada por conexiones monolíticas entre sus componentes, la propuesta incorpora en las columnas conjuntos de uniones especialmente diseñados para permitir movimientos relativos controlados durante la acción sísmica.
El principio consiste en aprovechar el deslizamiento y la oscilación de determinados componentes para modificar la respuesta estructural y reducir la concentración de daños. En lugar de obligar a las conexiones a comportarse de manera completamente rígida frente a grandes desplazamientos, el sistema permite movimientos previstos por el diseño, favoreciendo la disipación de la energía introducida por el terremoto y disminuyendo las demandas sobre sectores particularmente sensibles de la estructura.
Para evaluar el concepto, los especialistas llevaron a cabo ensayos experimentales sobre columnas equipadas con este tipo de conexiones. Los elementos fueron sometidos inicialmente a acciones destinadas a producir daños de manera controlada. Posteriormente fueron reparados y nuevamente ensayados, mientras que modelos computacionales permitieron estudiar y comparar su comportamiento estructural.
Los resultados indicaron que las columnas correspondientes al nuevo sistema experimentaron daños menores respecto de las columnas monolíticas convencionales, incluso ante acciones representativas de terremotos de elevada intensidad. Otro aspecto interesante fue la reparación posterior: las intervenciones necesarias resultaron más sencillas y rápidas y no demandaron procedimientos constructivos especialmente complejos.
Este enfoque introduce un cambio significativo en la manera de considerar la resiliencia sísmica de los puentes. El objetivo deja de limitarse exclusivamente a evitar el colapso y comienza a contemplar, desde la propia concepción estructural, cómo se comportará la obra después del terremoto, cuáles serán los elementos afectados y qué recursos serán necesarios para recuperar su capacidad funcional.
La posibilidad de concentrar los daños en componentes previstos para admitir desplazamientos, preservando las partes fundamentales de la estructura, puede resultar especialmente valiosa en puentes pertenecientes a corredores estratégicos. Después de un terremoto, esas infraestructuras son esenciales tanto para la movilidad de la población como para el acceso de servicios de emergencia y las tareas de recuperación.
La investigación aporta así evidencia experimental sobre una generación de sistemas estructurales orientados no solo a resistir acciones sísmicas extremas, sino también a mejorar la capacidad de recuperación posterior.
Diseñar estructuras reparables podría convertirse en un aspecto cada vez más relevante de la ingeniería sísmica, combinando seguridad, continuidad operativa y reducción de los costos asociados a los grandes terremotos.
Fuentes: The Civil Engineer, “New bridge design offers high earthquake resistance at lower cost”, 30 de septiembre de 2020; investigación de University of Colorado Boulder y Texas A&M University; estudio publicado en Journal of Structural Engineering, American Society of Civil Engineers (ASCE); referencia normativa: Eurocode 8.