Juan Murcia-Delso potencia el ‘efecto fusible’ en los puentes para aumentar su resiliencia frente a eventos extremos

Desde el punto de vista de la configuración estructural, los puentes son comparativamente sencillos. Su superestructura consiste en un tablero -la superficie por la que circulan vehículos o peatones- y las vigas que lo soportan; y la subestructura se distribuye básicamente en las pilas -los apoyos verticales que transmiten el peso a los cimientos-, los estribos -que unen los extremos del puente con el terreno- y la cimentación. “Un edificio tiene muchos más elementos y, ante un evento extremo, si uno de ellos falla, su capacidad para redistribuir las fuerzas hacia otros nodos de la estructura y amortiguar el impacto es mayor. Es lo que llamamos redundancia. En cambio, los puentes, aunque estén diseñados correctamente para situaciones de carga extrema, al tener un grado de redundancia comparativamente más bajo, son más vulnerables”, plantea Juan Murcia-Delso, profesor agregado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).

El reciente doble terremoto en Venezuela ha vuelto a poner de actualidad la importancia de las soluciones en ingeniería ante eventos extremos que, por desgracia, son recurrentes. En su ámbito de trabajo, este investigador y becario Leonardo 2025 en Ingenierías y Arquitectura evoca “el sismo de 2010 en Chile, que causó desplazamientos e incluso caídas de varios tableros de puentes porque su sujeción era insuficiente. A nivel de crecidas de ríos, estamos analizando el caso de un puente de vigas que fue arrastrado por el río Francolí (en Tarragona) durante las lluvias torrenciales del 2019. En la dana de Valencia de 2024 hubo también varios puentes que colapsaron, por causas diversas”.

Murcia-Delso ya había dedicado su tesis e investigación posterior en la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) a la respuesta sísmica de los pilares de puentes y el proyecto Leonardo en el que actualmente trabaja se centra en el diseño de topes laterales para situar en la zona donde se unen tablero y pilares (o tablero y estribos), con el objetivo de mejorar la resistencia del tablero a desplazamientos laterales provocados por un movimiento sísmico o los embates de una crecida fluvial o un tsunami.

Estos topes cumplen una doble función: “Para un sismo pequeño, los topes no fallan y restringen totalmente el movimiento. Sin embargo, ante un terremoto extremo, el propósito es que el tope falle, se dañe y, así, disipe energía. Si el tope lateral no fallara, toda la fuerza se iría a la pila y a las cimentaciones, lo que provocaría un efecto mucho más catastrófico, y más difícil y costoso de reparar posteriormente. Es preferible que el daño se localice en los topes, que actúan como fusibles. Es, literalmente, la misma función que la del fusible eléctrico de un domicilio: queremos que falle, que salte, de forma controlada para que esa fuerza no se transfiera a otros elementos críticos. Esto está presente ya, por ejemplo, en la normativa de construcción de puentes en California y también se ha incorporado en la normativa chilena”. El investigador destaca que el proyecto pretende también adaptar este tipo de soluciones a otras acciones extremas que pueden afectar a la estabilidad de los tableros, como grandes crecidas de ríos o mareas ciclónicas.

Ensayos en laboratorio

Con todo, aunque esta fórmula de refuerzo ya esté en uso en algunos casos, “las soluciones convencionales de topes presentan algunas limitaciones para que este comportamiento sea predecible y controlado. Nuestra investigación trata de superar esas limitaciones y contribuirían de manera sensible a aumentar la seguridad”.

La clave está en determinar con nitidez la capacidad del tope para absorber fuerzas y, simultáneamente, el momento en que fallará de manera controlada, sostiene el ingeniero de la UPC. “Si queremos que algo funcione como un fusible, debemos saber con precisión cuál es su capacidad. Si tengo mucha incertidumbre sobre su capacidad, no sé en qué momento va a actuar como tal. Trabajamos para obtener una tecnología cuyo comportamiento sea predecible y contar con modelos analíticos que determinen con rigor ese comportamiento. Ya existen modelos analíticos, pero hay investigaciones que demuestran que la capacidad de estos elementos constructivos a veces es mucho mayor de lo que los modelos decían. Tenemos que llegar a tecnologías y modelos para predecir este comportamiento con mucha más exactitud y diseñarlos de manera acorde”.

El proyecto ya ha entrado en la fase de ensayos en laboratorio. “El diseño del tope se basa en piezas de hormigón unidas por una junta, lo que permite un comportamiento deslizante en caso de fallo. Para controlar ese efecto deslizante, queremos tener un nivel de fricción conocido y controlado porque eso es lo que se transmite a la subestructura y puede, eventualmente dañarla. Estamos ensayando diferentes materiales en junta (sin tratamiento, con película antiadherente, con geomembrana…) para analizar el nivel de fricción que aportan y posteriormente someter los prototipos de tope a una carga lateral hasta rotura. Este comportamiento bien estudiado y controlado es lo que debe hacer que la progresión del año sea predecible, posibilitando un diseño más eficiente y una mayor seguridad”.

El tope que se rompe en el momento preciso no solo preserva la integridad de la subestructura, sino que modifica para bien las condiciones de las labores de reconstrucción tras eventos extremos. “Si el daño está muy localizado en esa interfaz, luego será más fácil de inspeccionar y reparar, porque básicamente podemos quitar el tope y poner otro nuevo”, concreta este investigador de la UPC.

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