INGENIERÍA SÍSMICA
Reducción de daños en los topes sísmicos de puentes En este trabajo se proponen diferentes opciones de diseño para reducir el daño en los topes sísmicos de puentes causado por sismos intensos. OSWALDO LARA CRUZ Ingeniero civil, maestro en Ingeniería Estructural. Ha realizado proyectos estructurales para la Comisión Nacional del Agua, la Comisión Federal de Electricidad y el gobierno del Distrito Federal, entre otras instancias. JOSÉ ALBERTO ESCOBAR SÁNCHEZ ROBERTO GÓMEZ MARTÍNEZ
En sismos recientes ocurridos en México, Japón, Estados Unidos y Chile se han observado fallas en un gran número de puentes diseñados de acuerdo con códigos relativamente modernos. Este comportamiento podría atribuirse a la filosofía de diseño o a la poca atención dedicada a los detalles en el proyecto. En general, la mayoría de los puentes son sistemas poco redundantes. Esta simplicidad estructural puede dar lugar a una mayor precisión en la definición de la respuesta sísmica; sin embargo, tiene la desventaja de que cualquier error podría conducir a la falla del puente. Entre los elementos de un puente que se diseñan especialmente por sismo se encuentran los topes sísmicos, elementos fundamentales para la estabilidad de la superestructura durante un sismo y en los que se han observado fallas (véase figura 1). Estos elementos estructurales son importantes, ya que su objetivo es restringir el movimiento lateral de la superestructura para evitar su falla.
Actualmente, el diseño de los topes sísmicos se realiza de acuerdo con hipótesis aproximadas, las cuales, en algunos casos, pueden ocasionar falla en zonas de alta sismicidad. En este trabajo se proponen diferentes opciones para reducir el daño en los topes sísmicos de puentes causado por sismos intensos. Entre ellas, se propone calcular las posibles cargas dinámicas por impacto en los topes y diseñarlos para resistirlas. Otra opción está orientada a evitar el contacto entre la superestructura y el tope sísmico lateral mediante la determinación de una distancia mínima (espacio libre horizontal) entre ambos elementos. También, para evitar los posibles choques y las fuerzas de impacto entre la superestructura y el tope sísmico, se propone unir ambos elementos en dirección transversal al eje del puente. En las figuras 2 a 4 se presentan algunos de los tipos de falla que se han observado en los topes sísmicos durante sismos recientes. Topes sísmicos tipo viga y tipo ménsula Los topes sísmicos tipo viga tienen una relación altura/ ancho (H/B) mayor o igual que 3 (véase figura 5a). Desde el punto de vista del cálculo de la fuerza sísmica, un tope sísmico con una geometría parecida a la de una viga en voladizo tiene ventajas. Por una parte, la fuerza de im-
Figura 1. Daño en un tope sísmico.
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IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 536 diciembre de 2013