Análisis del comportamiento dinámico del puente Marga Marga sometido al terremoto del 27 de Febrero de 2010

Abstract

La presente tesis de magister tuvo como objetivo analizar el comportamiento dinámico del puente Marga Marga, ubicado en Viña del Mar V región, durante el terremoto del Maule ocurrido el 27 de febrero de 2010 y sus principales réplicas. Con dicho fin, se analizan los registros de aceleraciones obtenidos por una red de 24 acelerómetros distribuidos en la estructura y valle del estero Marga Marga. Durante el sismo del 27/02/2010, los periodos fundamentales del puente varían entre 2.38 a 2.50 s y 2.17 a 2.38 s, con un amortiguamiento de 10.7 y 13.4% del amortiguamiento crítico, en dirección longitudinal y transversal, respectivamente. Estas propiedades fueron determinadas usando los registros de los sensores ubicados en el tablero. Estos períodos son mayores que los determinados para sismos moderados y cercanos a los considerados en la fase de diseño. Los periodos fundamentales del suelo fueron 0.83 y 0.95 s en dirección perpendicular y longitudinal al valle. Los desplazamientos máximos relativos del sistema de aislación, medidos sobre la cepa central, fueron de 10.9 cm (54% de deformación angular) y 15.6 cm (76.5% de deformación angular) en dirección longitudinal y transversal, respectivamente; y 5.8 cm (29% de deformación angular) sobre los estribos en dirección longitudinal. Posteriormente, se elaboraron dos modelos de elementos finitos del puente Marga Marga con el software OpenSees. Estos difieren en que en uno las cepas se representan con elementos lineales y elásticos, y en el otro con elementos de fibra no lineal que pueden presentar disipación por ciclos de histéresis. El análisis se realizó con input asincrónico. Los parámetros que se usaron para calibrar los modelos son: las propiedades al corte de los elementos elastoméricos bilineales ubicados en las cepas y la dimensión de la separación longitudinal entre los estribos y el tablero (que representa las juntas de dilatación). Variando estos parámetros se realizaron numerosos análisis y se eligieron los que mostraron menor error en los desplazamientos máximos absolutos respecto de lo registrado experimentalmente. Con los registros del 17/04/2012 se obtienen periodos fundamentales del puente de 1.75 y 1.54 s en dirección longitudinal y transversal, respectivamente. Estos períodos son mayores que los obtenidos para sismos moderados similares ocurridos antes de 2010, indicando una flexibilización de la estructura post-terremoto. La deformación máxima del sistema de aislación, es de 8.3%. El modelo calibrado para el sismo principal no logra reproducir de buena forma los desplazamientos de este sismo, debido a que las incursiones de los aisladores en el rango no lineal son menores y por lo tanto la disipación de energía del modelo es insuficiente, por lo tanto debiera aumentarse el amortiguamiento modal considerado. No obstante, las frecuencias obtenidas son bastante similares a las de los registros. Se concluye que el puente Marga Marga tiene un comportamiento muy dependiente del input aplicado que impide generar un modelo general que funcione para sismos de diferentes intensidades. Las acciones del terremoto del Maule se pueden considerar del orden del sismo de diseño.