TOKIO, Japón — Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han realizado una simulación detallada que muestra cómo un tipo común de puente falla en grandes terremotos. Modelaron puentes de «vigas en I» y estudiaron el mecanismo escalonado por el cual ceden y se deforman bajo fuerzas laterales, comenzando por los extremos. Las nervaduras de refuerzo demostraron ser efectivas contra las fuerzas laterales y mejorar la capacidad de carga. Su trabajo orienta a los ingenieros hacia estrategias de diseño racional para crear una infraestructura más resistente.

TOKIO, Japón — Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han realizado una simulación detallada que muestra cómo un tipo común de puente falla en grandes terremotos. Modelaron puentes de «vigas en I» y estudiaron el mecanismo escalonado por el cual ceden y se deforman bajo fuerzas laterales, comenzando por los extremos. Las nervaduras de refuerzo demostraron ser efectivas contra las fuerzas laterales y mejorar la capacidad de carga. Su trabajo orienta a los ingenieros hacia estrategias de diseño racional para crear una infraestructura más resistente.

Los terremotos severos pueden tener efectos devastadores en la infraestructura. El impacto de un puente gravemente dañado, por ejemplo, no se limita a la tragedia que le sucede a la gente, sino que también se extiende a cómo la pérdida de acceso afecta los servicios de emergencia, los esfuerzos de evacuación y el movimiento de suministros esenciales. Comprender cómo la actividad sísmica afecta los diseños de puentes ordinarios es, por lo tanto, crucial, no solo para construir puentes que puedan soportar fuertes terremotos, sino también para evitar fallas en puentes existentes mediante un refuerzo eficaz. En su mayor parte, aunque se utilizan modelos numéricos para evaluar la resistencia de las cubiertas de los puentes, hay muy pocos ejemplos que examinen cómo se comporta cada parte de la estructura del puente durante grandes terremotos.

Un equipo dirigido por el profesor de la Universidad Metropolitana de Tokio, Jun Murakoshi, ha estudiado modelos detallados que reflejan con precisión el comportamiento real de estructuras enteras, centrándose en cómo podrían influir en las nuevas estrategias de diseño. Estudiaron el proceso de falla y los efectos de la capacidad de carga causados ​​por la sacudida lateral de un puente de «vigas en I», un tipo de puente común con una luz de 30 m; Las vigas de acero apoyadas, que tienen una sección transversal que parece una «I» mayúscula, sostienen una «placa superior» plana sobre la que pueden pasar automóviles y personas. Sometieron su modelo de puente a las fuerzas cortantes comunes en los terremotos y tuvieron en cuenta la respuesta cuando la fuerza actuó longitudinal y lateralmente sobre las vigas.

El modelo reveló una imagen detallada de cómo el puente cede y se deforma. Por ejemplo, cuando la fuerza se aplicó en la dirección transversal, la primera ubicación afectada fue la parte inferior de los refuerzos verticales en la viga, seguida por la fluencia de las barras diagonales del marco transversal final. Luego, los refuerzos verticales continúan cediendo hasta que finalmente la placa de refuerzo (una placa de acero que conecta los miembros laterales) comienza a deformarse. Si bien esto no hace que los puentes fallen, ha habido informes de desviación que impide el paso de vehículos de emergencia después de grandes terremotos.

Ahora surge la pregunta de cómo podemos prevenir esto. A continuación, el equipo estudió el efecto de las nervaduras de refuerzo en la estructura: un modelo con nervaduras de refuerzo mostró cómo se reducía la tensión sobre las vigas y el travesaño final que las conectaba. Por lo tanto, el trabajo del equipo proporciona una visión racional de cómo se pueden diseñar y fortalecer las estructuras de los puentes para hacer que nuestra infraestructura sea más segura y mejores estrategias para evaluar su seguridad.

Este trabajo fue apoyado por la Federación Japonesa del Hierro y el Acero.


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