EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE ESTRUCTURAS: APLICACIÓN A PUENTES Y PRESAS DEL NOA (26/E545/3)

Director: PEREZ, Gustavo Ariel

Periodo de Ejecución: Inicio 01/01/2014 – Finalización 31/12/2017

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Resumen

En regiones sísmicamente activas se reconoce la necesidad de investigar como se comportarían las estructuras, diseñadas con anterioridad a los códigos vigentes, durante la ocurrencia de un sismo de magnitud importante. Entre tales estructuras se destacan las presas de embalse y los puentes, ya que un daño sobre las mismas puede tener efectos en una gran zona de influencia.
En el caso de las presas las consecuencias pueden variar desde pérdidas económicas, por necesidad de reparación de grietas en la estructura, inundaciones en cultivos, o verse afectado el sistema de generación de energía o de distribución de agua, hasta la pérdida de vidas humanas por inundaciones en poblados cercanos (1). Algunos ejemplos:

  • El terremoto de Manjil en 1990 en Irán, con epicentro a 10 km del emplazamiento de la presa de Sefid Run, fue uno de los más severos movimientos sísmicos que han afectado a una presa de hormigón. La misma resultó agrietada pero pudo ser reparada (2-3).
  • El terremoto de Bhuj en 1999, en India afectó severamente a 5 presas de riego de materiales sueltos. El terremoto ocurrió en estación seca, donde los niveles de los embalses eran bajos, por lo tanto ninguna de las presas colapsó. Otras 200 pequeñas presas de la zona sufrieron daños menores.
  • El terremoto de Sichuan, China, del 12 de mayo de 2008, dañó cientos de represas en la provincia de Sichuan. En un primer momento, el gobierno chino informó que al menos 391 represas habían sido afectadas por el sismo, incluyendo grietas importantes en la represa más grande de la zona, la presa de Zipingpu. Posteriormente, el Ministerio de Recursos Hídricos de dicho país ha informado de que hasta 2.380 presas fueron dañadas en este terremoto que produjo 80.000 víctimas fatales (4).
  • En Costa Rica, el terremoto de Cinchona a principios de 2009 afectó la planta hidroeléctrica Cariblanco, dejándola fuera de operación. Los gastos de reparación y las pérdidas por energía no generada significaron las mayores erogaciones producidas al Instituto Nacional de Seguros de Costa Rica en relación a aquel evento (5).
  • El Terremoto de Tohoku de marzo del 2011 causó el colapso de la presa de materiales sueltos Fujinuma. Se inspeccionaron 252 presas un día después del terremoto. Siete presentaban daños pero no alcanzaron el colapso (6).

A su vez, en el caso se puentes el interés de su estudio radica en la necesidad de mantener operativas las vías de comunicaciones frente a movimientos sísmicos de importancia. Como consecuencia de ello las carreteras y por consiguiente los puentes que sobre ellas se emplazan se transforman en instrumentos indispensables para brindar auxilio a los damnificados.
Terremotos como el de Northdrige (1994), Kobe (1995), Kocaeli (1999), Taiwan (1999), Cachemira (2005) produjeron daños significativos en importantes puentes, provocando en muchos casos tanto pérdida de vidas humanas como interrupción completa y prolongada de las rutas en las que prestaban servicio. Esto ocurrió incluso en puentes diseñados bajo las previsiones de la normativa entonces vigente, que presentaba algunas falencias hasta ese momento no detectadas.
Existen antecedentes de muchos puentes que colapsaron frente a eventos sísmicos, aún con bajos niveles de aceleraciones, en Alaska, California y Oregon (EE.UU.).
Estos hechos han puesto de manifiesto una vez más la vulnerabilidad de algunas presas y puentes a los sismos, y la necesidad de revisión de los criterios de cálculo con que fueron proyectados.

Se hace necesario actualizar tanto los criterios empleados en el proyecto de estas estructurasespeciales a construirse en zonas sísmicas, como la forma de evaluar la vulnerabilidad sísmica de las presas y puentes existentes.
El procedimiento de evaluar la vulnerabilidad sísmica de estructuras consiste en establecer una prioridad a la hora de reacondicionar las mismas, de forma que se refuercen primero aquellas que presentan un riesgo más elevado. En general este procedimiento puede dividirse en tres pasos: Clasificación preliminar, Evaluación detallada y Medidas de reacondicionamiento.
En Argentina en particular, donde existen más de ciento treinta “grandes presas” y cientos de pequeñas presas, muchas en zonas sísmicas, se agrega el hecho de la ausencia de una Ley de Seguridad de Presas. Salvo muy pocas excepciones, la vulnerabilidad sísmica de estas presas es desconocida. Esta situación coloca a los habitantes sometidos a la amenaza de falla de presas, en una desigual condición de riesgo y, por lo tanto, a una inadmisible diferencia en su calidad de vida (7).
Por ello, para prevenir fallas catastróficas, es necesaria una revisión lo más detallada posible de la capacidad de las presas de soportar sismos moderados y fuertes, esto es, la evaluación de la vulnerabilidad. A partir de estas evaluaciones, se distinguen diferentes niveles de vulnerabilidad y la necesidad o no de intervención para la disminución del riesgo. Estas intervenciones deben estar basadas en conocimientos científicos y ser consistentes con los requisitos ingenieriles actuales y los códigos de diseño de cada país.
No existen en nuestro país, ni tampoco a nivel mundial, un criterio generalizado para evaluar la vulnerabilidad de presas ni de las construcciones en general, ni las medidas de readecuación sísmica consecuentes. Solamente se han realizado algunos aportes aislados (8 a 12).
En lo que respecta a puentes, no se han realizado hasta el presente en Argentina contribuciones importantes en esta área, excepto algún tratamiento puntual (13-14), distinta es la situación de otros países Sudamericanos como por ejemplo Colombia (15-18), Ecuador (19), o Chile (20-21) que han invertido un gran esfuerzo en el análisis de vulnerabilidad sísmica de puentes.
Además, la norma vigente en Argentina para el diseño sismorresistente de puentes (NAA-80) data del año 1980, por lo que está desactualizada respecto a los conocimientos ya incorporados en las normativas modernas.
Es por ello que esta investigación intentará llenar el vacío existente y alcanzar un alto impacto dentro de la construcción, el mantenimiento y el gerenciamiento de presas y puentes en Argentina, ya que sentará un punto de referencia dentro de una problemática que debería tratarse con más profundidad.

En el marco del proyecto se prevé para el:

  • Año 1.

1 (una) tesina de grado como parte del Proyecto Final de la Carrera de Ingeniería Civil.
La misma estará vinculada a la Evaluación de Vulnerabilidad Sísmica de estructuras especiales.

  • Año 2.

1 (una) tesina de grado como parte del Proyecto Final de la Carrera de Ingeniería Civil.
La misma estará vinculada a la Evaluación de Vulnerabilidad Sísmica de puentes.

  • Año 3.

1 (una) tesina de grado como parte del Proyecto Final de la Carrera de Ingeniería Civil.
La misma estará vinculada a la Evaluación de Vulnerabilidad de Sísmica de Presas.
1 (una) Tesis Doctoral del becario Javier Alejandro Danna en el tema: Caracterización y Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de Puentes.

  • Año 4.

1 (una) Tesis Doctoral de la becaria María Alejandra Daziano en el tema “Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de Presas. Aplicación a Presas del NOA”.

 

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GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Apellido y Nombre Rol Horas Lugar de trabajo
PEREZ, Gustavo Ariel Titular 20 UNT-FACET
BENITO, Raúl Dámaso Investigador 8 UNT-FACET
HERNANDEZ, Carlos Manuel Investigador 10 UNT-FACET
SEGURA, Francisco Ramon Investigador 15 UNT-FACET-DCyOC
TOLEDO, Mario Walter Efraín Investigador 5 UNS-FI
DAZIANO, Maria Alejandra Becario-Tesista 40 UNT-FACET-IEST
DANNA, Javier Alejandro Becario-Tesista 40 UNT-FACET-IEST
TORIELLI, Daniel José Colaborador 7 UNT-FACET-IEST