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Análisis de un caso específico de la superestructura de un puente de luz mediana por medio del método de elementos finitos.

Resumen

INTRODUCCIÓN. El Huracán Stan fue la décimo octava tormenta tropical y el décimo huracán de la temporada de huracanes del Océano Atlántico en 2005. Una corriente tropical que partió desde la costa africana el 17 de septiembre, formó un área de bajas presiones cuando llegó a la parte occidental del Mar Caribe y se convirtió en una depresión tropical el 1 de octubre. Cerca de las costas de la península de Yucatán se reforzó y desde el día 2 de octubre a las 1:35 CDT (0635 UTC) se comenzó a denominar Tormenta Tropical Stan. Stan tocó tierra en la península de Yucatán y se redujo a una depresión tropical, pero de nuevo tomó fuerza y emergió en la bahía de Campeche. Para las 4:00 CDT (0900 UTC) del 4 de octubre, ya se había reforzado suficientemente para ser denominado huracán. Stan volvió a tocar tierra más tarde aquella mañana en el centro de la costa este de México, al sur de Veracruz, como un huracán de Categoría 1 en la Escala Saffir-Simpson. Más tarde se debilitó y volvió a ser una tormenta tropical al comienzo de la tarde de aquel día. Fue una tormenta relativamente fuerte que, mientras se estableció como huracán de Categoría 1 durante un corto período de tiempo, causó inundaciones y desprendimientos de tierra en los países centroamericanos de Belice, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Haití, Honduras, Nicaragua además del sur de México durante los días 3, 4 y 5 de octubre de 2005. Ocasionó por lo menos 1,620 muertes y alrededor de 3000 desaparecidos. Los territorios más afectados fueron Guatemala y El Salvador, países en los que se produjeron el mayor número de fallecidos, y donde decenas de comunidades y pueblos quedaron completamente aislados. La tormenta produjo desprendimientos de tierra, inundaciones y fuertes vientos a lo largo de su recorrido por el sur y este de México y por Centroamérica. 500 mm de lluvia fueron reportados, lo cual produjo muerte y destrucción. La mayor parte de las inundaciones fueron consecuencia de las bandas exteriores de Stan, así como cuando todavía era una depresión tropical. La tormenta afectó al 75% del territorio nacional. En el occidente del país, el departamento de Sololá fue uno de los que se vio más afectado, fue el tercer departamento con mayor número de damnificados y el primero con el mayor número de personas fallecidas reportadas (271). La infraestructura en este departamento se vio seriamente afectada, la red vial principal estaba intransitable o transitable con dificultad y muchas comunidades quedaron totalmente incomunicadas. Una de las rutas más afectadas, fue la ruta interamericana CA-1, uno de los dos ejes principales que recorren el país de este a oeste. Dicha ruta se vio afectada a lo largo de todo el occidente del país debido a los deslizamientos y derrumbes. En el departamento de Sololá, sobre el kilómetro 151, se dio el colapso total de la ruta causado por un alud de lodo y rocas que no pudo ser drenado por las obras de drenaje que existían. Dicho evento, junto con el colapso de puentes y tramos en la ruta CA-2 provocó que el occidente del país estuviera aislado por más de dos semanas, pudiéndose tener acceso sólo por rutas secundarias que estaban en malas condiciones. Después de haberse habilitado un paso provisional sobre la ruta, se procedió con la reconstrucción en ese punto tomándose como mejor opción, la construcción de un puente de vigas postensadas de concreto para asegurar una mayor luz para que el caudal de agua que se pudiera generar en un futuro evento no volviera a causar daños ni a interrumpir el paso sobre tan importante vía de comunicación. Debido a esto, surge la necesidad de preguntarse si la infraestructura del país se encuentra en condiciones de soportar eventos como la tormenta Stan, y si deben tomarse medidas para evaluar y mitigar el riesgo en el que se encuentra dicha infraestructura. También es importante verificar si la infraestructura que fue reconstruida, especialmente los puentes, cumple con los requerimientos de diseño de la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) y de las especificaciones técnicas para la construcción establecidas en el libro azul de la Dirección General de Caminos de Guatemala. El proyecto que se llevó a cabo para habilitar un paso formal en la CA-1 recibe el nombre de “Reconstrucción de puentes por emergencia Stan PTR–14, Puente Nahualá CA-1 Occidente Km 151+000”. Dicho puente, como ya se mencionó, es un de concreto con vigas postensadas y está compuesto de dos luces. La luz crítica de dicho puente tiene 40 metros de longitud y esta a una altura promedio de 13.4 metros sobre el nivel más bajo de aguas. Para poder llevar a cabo la verificación del diseño del puente Nahualá, se pretende aplicar otras dos cargas de camión aparte de la utilizada en el diseño inicial (sólo camión HS 25) y colocarlas en distintos puntos sobre la dirección longitudinal y la transversal para determinar cuales producen los efectos más críticos. El análisis de la superstructura del puente se llevará a cabo con el programa SAP 2000, también se pretende comparar dichos resultados, con un análisis basado en un modelo creado mediante el método de elementos finitos para observar los resultados y determinar cual modelo es más conservador y cual consume menos tiempo de análisis. Luego de realizar dicho análisis, se determinará si el puente Nahualá fue diseñado considerando otras alternativas de carga. Después de esto, se obtendrán las respectivas conclusiones y se podrán formular recomendaciones que sean útiles y que puedan tomarse en cuenta a la hora de realizar el análisis y diseño de nuevas obras importantes de infraestructura como lo son los puentes.