Estudio de amenaza sísmica del puente Águila Norte y uso de laponita en su respuesta de sitio

Abstract

Este trabajo presenta un estudio de amenaza sísmica desarrollado para el puente Águila Norte, ubicado en la salida sur de Santiago, junto con la evaluación de un posible mejoramiento de suelo para el mismo sector. La primera parte del trabajo se desarrolló usando las metodologías determinística y probabilística. Se consideró el uso de las ecuaciones de predicción de movimiento fuerte más actualizadas aplicables para la sismicidad chilena (GMPE), estimando la solicitación sísmica en roca superficial, y propagando la onda sísmica a la superficie a través de la teoría unidimensional de ondas de corte, considerando un perfil de suelo representativo del sector en estudio, obtenido en trabajos paralelos a través de métodos de ondas superficiales. El cálculo de los espectros se definió considerando el valor medio de las GMPE, así como el valor medio más una desviación estándar. Respecto a la propagación unidimensional de ondas, para evaluar el efecto de sitio, esta se realizó mediante un análisis lineal como y un análisis lineal equivalente, a través del software Deepsoil . Los resultados del estudio determinístico variaron según el tipo de análisis. El análisis que utiliza el valor medio en la construcción del espectro de respuesta entrega resultados consistentes con lo registrado para grandes sísmicos históricos. El análisis que considera el valor medio más una desviación estándar entrega resultados muy conservadores para períodos bajos, con aceleraciones que pueden alcanzar dos veces los valores alcanzados al no considerar la desviación. Con respecto a la propagación unidimensional de la onda, se observa que al implementar un análisis lineal equivalente se obtienen amortiguamientos muy altos, que pueden alcanzar incluso valores de un 16% de tasa de amortiguamiento crítico, lo cual se explica en el hecho que se somete el perfil de suelo a una gran solicitación sísmica, basada en sismos de diseño, lo que produce grandes deformaciones de corte. Esta observación sugiere que el realizar un análisis lineal, considerando el amortiguamiento constante igual a un 5%, entrega valores ingenierilmente más razonables. Con respecto al estudio probabilístico, los resultados obtenidos son similares a los casos más conservadores analizados con la metodología determinística, destacando la importancia de la elección del catálogo sísmico en los resultados obtenidos, así como la regionalización determinada. Finalmente, el estudio de mejoramiento de suelo se realiza mediante el modelo PDMY02, disponible en OpenSees , reemplazando los 10 [m] más superficiales de un perfil característico de la región de Paine, por arena limpia de Ottawa. Esta arena se somete a mejoramientos con un 3% de bentonita, y también se mejora con un 1% de laponita. Se observa, en general, que el suelo mejora ante la presencia de estos finos altamente plásticos.