Desarrollo de curvas de fragilidad para sistemas de distribución de agua en Chile

Abstract

El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo de curvas de fragilidad para tuberíasde asbesto-cemento, presentes en sistemas de distribución de agua en Chile, utilizando mo-delos numéricos que toman en cuenta el comportamiento entre el suelo con característicasencontradas en el territorio Chileno, considerando que el procedimiento y el modelo puedenser ajustados para distintos materiales y situaciones. La herramienta computacional utilizada para el modelo es ABAQUS, y el modelo se rea-liza teniendo en cuenta parámetros de suelo reales, descripciones de suelo a lo largo de todoChile y parámetros de resistencia, obtenidos por medio de la búsqueda de ensayos SPT. Latubería de asbesto-cemento se genera con base en las características que entrega la normaChilena para distribución de agua por tuberías y la intensidad sísmica se generó utilizandouna distribución de sismos para Chile, junto a una ecuación de predicción de movimiento desuelo (Idini et al. 2017). En el modelo se considera la incertidumbre que existe en los parámetros de suelo y lainteracción de éste con la tubería, por lo que se generan perfiles de suelo combinando valoresde ángulo de fricción interna y peso específico, para modelar el efecto del suelo como resortesequivalentes adheridos a la estructura. Con el modelo se obtienen cerca de 150.000 valoresde deformaciones y se integran diversos estados de daño, definidos como menor, moderadocuando llega a un 70%de la deformación de fluencia y mayor cuando alcanza la deformaciónde fluencia, en el análisis de las tuberías para la creación de las curvas de fragilidad, mediantedistintos métodos. El cambio en las curvas se obtiene forzando una distribución log-normal del resultado yoptimizando la ecuación de probabilidad (Yoon et al., 2019). Con esto se generan valores depromedio y desviación log-estándar para cada curva, con valores cercanos 0.22 y 0.4 para elestado de daño mayor, y 0.17 y 0.3 para el estado de daño moderado. También se empleael método empírico (Jacobson 2008), el cual arroja valores diferentes para cada situación,teniendo valores mayores para el estado de daño moderado y distribuidos para el estado dedaño mayor. El análisis no lineal de las tuberías muestra que la respuesta del esfuerzo es mayor cuandose considera la incertidumbre de los parámetros del suelo. Además, el peso específico delsuelo es el parámetro que define el comportamiento de la tubería enterrada. Los análisisde sensibilidad revelan la relativa importancia del peso unitario al calcular la respuesta alesfuerzo. Finalmente, la curva encontrada para la tubería modelada no busca reflejar elcomportamiento de cada tubería enterrada, por lo que es posible mejorar y realizar distintosestudios para complementar el realizado en este trabajo.