Incorporación del efecto de amenazas naturales en modelos de comportamiento de puentes usando cadenas de Markov. Un marco conceptual.
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Date
2021
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Los modelos de comportamiento predicen la degradación de la condición de los puentes en el
tiempo debido a solicitaciones climáticas, de tráfico e hidráulicas. Se clasifican en determinísticos
y estocásticos. Entre los estocásticos los más conocidos son los modelos Markovianos, que
consideran la condición del puente como una variable aleatoria. Predicen la probabilidad con que
un puente cambia de un estado (condición) a otro en el tiempo. Los modelos de este tipo disponibles
en el estado del arte predicen la condición de los puentes por efecto de solicitaciones climáticas,
de tráfico e hidráulicas y asumen que la probabilidad de transición de estado es constante en toda
la vida útil o por tramos de edad. Los eventos naturales, tales como eventos sísmicos, crecidas
bruscas y aluviones, causan pérdidas bruscas de desempeño que las cadenas de Markov
homogéneas no pueden representar. En este artículo se propone un marco conceptual para
introducir en la modelación de desempeño de puentes el efecto de amenazas naturales mediante un
modelo de tres etapas: una primer etapa de degradación normal modelada con cadenas de Markov
homogéneas multietapa; una segunda etapa desde la ocurrencia de un evento natural hasta la
recuperación del puente modelada con cadenas de Markov no-homogéneas, y una tercera etapa de
degradación normal después del evento natural modelada nuevamente con cadenas de Markov
homogéneas multietapa. El modelo se ilustró en un puente genérico de tramos simplemente
apoyados con tablero, superestructura e infraestructura de hormigón armado y tasas de deterioro
“baja”, “media” y “alta”. Se analizó el comportamiento de un puente durante 54 años sin
mantenimiento y se evaluó el efecto de un evento sísmico que ocasiona daño “bajo”, “medio” y
“alto”, actuando en los años 6, 30 y 48. Se verificó que un shock debido a un evento natural produce
una pérdida total de desempeño cuando el puente posee una tasa de deterioro “alta” y una edad
superior a la mitad de su vida de diseño. La implementación de este marco conceptual permite
modelar escenarios de pérdida de desempeño ante amenazas naturales e identificar la edad crítica
de un puente a partir de la cual existe riesgo de cierre en caso de que este se vea afectado por un
evento natural.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Civil.
Keywords
Procesos de Markov, Puentes, Deterioro, Efectos Sísmicos, Ciudades y Comunidades Sostenibles