Los puentes constituyen piezas críticas dentro de los sistemas viales, no solo por su función estructural sino también por el rol estratégico que desempeñan ante situaciones de emergencia. En regiones de elevada peligrosidad sísmica, como gran parte del territorio argentino, su correcto desempeño frente a un terremoto puede marcar la diferencia entre la continuidad del servicio o la interrupción total de la conectividad. En este contexto, la evaluación sísmica de puentes exige modelos de análisis capaces de representar con fidelidad el comportamiento real de estas estructuras, incorporando no solo la respuesta del sistema resistente, sino también la interacción con el suelo que las sustenta.

Tradicionalmente, muchos análisis estructurales han simplificado el vínculo entre el puente y el terreno mediante hipótesis de empotramiento perfecto en las fundaciones o apoyos idealizados en los estribos. Si bien estas aproximaciones facilitan el cálculo, distan de reproducir adecuadamente el comportamiento real durante un evento sísmico. El trabajo desarrollado por los ingenieros Saracho, Pérez y Dip pone el foco precisamente en esta cuestión, evaluando de manera cuantitativa la influencia de la interacción suelo-estructura en el desempeño sísmico de un puente típico de la red vial nacional.

 

El estudio se centra en un puente de tres tramos, ubicado en la provincia de Mendoza, una de las zonas de mayor peligrosidad sísmica del país. La tipología seleccionada responde a configuraciones ampliamente difundidas en la infraestructura vial argentina: vigas de hormigón simplemente apoyadas, pilas tipo pórtico y estribos rígidos cerrados, con fundaciones profundas mediante pilotes. Esta elección permite que las conclusiones obtenidas resulten representativas y extrapolables a un amplio conjunto de estructuras existentes.

Para la evaluación del desempeño sísmico se adoptó el método de análisis dinámico no lineal, considerado el de mayor rigor dentro de las metodologías disponibles. Este enfoque, prescripto en manuales internacionales de rehabilitación sísmica de puentes, permite capturar tanto las no linealidades estructurales como los efectos dinámicos asociados a la acción sísmica real. A partir de un modelo tridimensional desarrollado en el software MSBridge, basado en la plataforma de elementos finitos OpenSees, se analizaron dos situaciones contrastantes: una con fundaciones idealizadas como empotradas y otra incorporando explícitamente la interacción suelo-estructura.

La modelación del suelo se realizó mediante resortes no lineales tipo P-y, distribuidos a lo largo de la longitud de los pilotes, complementados con modelos T-z y Q-z para representar la resistencia axial del fuste y de la punta. Este esquema permite reflejar la respuesta no lineal del terreno y su capacidad de disipar energía, constituyendo un compromiso equilibrado entre realismo físico y eficiencia computacional. La acción sísmica fue representada mediante acelerogramas reales, seleccionados de la base de datos del PEER y escalados para ser compatibles con los espectros correspondientes a sismos de distinto período de retorno.

Los resultados obtenidos evidencian diferencias sustanciales entre ambos enfoques de modelación. Al considerar la interacción suelo-estructura, el sistema presenta una mayor flexibilidad global, lo que se traduce en desplazamientos superiores del tablero, pero al mismo tiempo en menores demandas de curvatura en las columnas de las pilas. Esta redistribución de demandas resulta clave para la evaluación del daño, ya que la ductilidad por curvatura aparece como el parámetro determinante del nivel de desempeño alcanzado.

En el modelo con empotramiento perfecto, la respuesta frente al sismo mayor conduce a niveles de daño significativos en las columnas, superando los límites asociados a la prevención de colapso y alcanzando únicamente un nivel de desempeño de seguridad de vida. En contraste, el modelo que incorpora la interacción suelo-estructura logra mantener un nivel operacional, con daños mínimos y requerimientos de reparación menores. Este resultado adquiere particular relevancia al tratarse de un puente relativamente nuevo, para el cual la normativa exige mantener la operatividad luego de un evento sísmico severo.

El estudio demuestra, de manera cuantitativa, que la interacción suelo-estructura no es un efecto secundario ni despreciable, sino un componente fundamental en la evaluación del desempeño sísmico de puentes. Ignorarla puede conducir a diagnósticos excesivamente conservadores o, en algunos casos, a interpretaciones erróneas del comportamiento real de la estructura. Incorporarla, en cambio, permite capturar mecanismos de disipación de energía y redistribución de esfuerzos que resultan decisivos para cumplir con los objetivos de desempeño establecidos.

En definitiva, el trabajo publicado en la Revista IE Nº 81 aporta evidencia sólida y metodológicamente rigurosa sobre la necesidad de avanzar hacia modelos de análisis más representativos, alineados con el estado actual del conocimiento. En un contexto donde la resiliencia de la infraestructura vial frente a eventos extremos adquiere creciente importancia, considerar al suelo como parte activa del sistema estructural deja de ser una opción académica para convertirse en una exigencia técnica impostergable.

El pasado 3 de abril de 2024, Taiwán fue sacudido por el terremoto más potente en los últimos 25 años, de magnitud 7,4 Mw, que provocó destrucción generalizada, pérdidas de vidas, daños en más de cien edificios, deslizamientos de tierra y licuefacción del terreno. Sin embargo, las imágenes de video muestran que Taipei 101, el rascacielos más alto de Taiwán, prácticamente no se movió durante el evento, gracias en gran parte al ingenioso diseño de su amortiguador de masa sintonizada, instalado entre los pisos 87 y 92.

Con 101 pisos y una altura total de 508 metros, Taipei 101 fue construido entre 1999 y 2004 y ostentó el título de edificio más alto del mundo hasta el año 2009. Dado que la región permanece sujeta a terremotos y huracanes frecuentes, el diseño del edificio incorporó sistemas estructurales avanzados para resistir estas cargas extremas. Entre ellos se destacan los trusses de refuerzo tipo outrigger, que conectan el núcleo central con las columnas externas, aumentando significativamente la rigidez de la torre.

El amortiguador de masa sintonizada consiste en un pendulillo de 660 toneladas métricas, construido totalmente en acero, capaz de contrarrestar fuerzas externas al balancearse lateralmente hasta 1,5 metros. Está compuesto por 41 placas de acero soldadas entre sí para formar la esfera dorada del amortiguador, que cuelga desde el piso 92 mediante cables de 42 metros de longitud y 3,5 pulgadas de espesor. Un anillo amortiguador limita su desplazamiento horizontal a un máximo de aproximadamente 1,50 metros, reduciendo el balanceo del edificio hasta un 40 % durante excitaciones externas.

Además, la resiliencia sísmica de Taipei 101 se ve reforzada por su diseño de cimentación, compuesto por 380 pilotes que alcanzan hasta 30 metros de profundidad, garantizando estabilidad incluso en suelos propensos a licuefacción. La combinación de estos sistemas permite que el edificio soporte terremotos de gran magnitud y huracanes severos, como se ha demostrado en eventos previos, incluyendo un huracán categoría 5 en 2015 y un terremoto de 6,8 Mw.

El desempeño de Taipei 101 durante este último terremoto confirma la eficacia de los sistemas de amortiguación y refuerzo estructural, consolidando al edificio como un ejemplo internacional de ingeniería avanzada aplicada a rascacielos en zonas sísmicas.