I CONFERENCIA DE ADAPTACION AL CAMBIO CLIMATICO Y GESTION PREVENTIVA DEL RIESGO PARA LA INFRAESTRUCTURA PUBLICA

Transcripción

1 I CONFERENCIA DE ADAPTACION AL CAMBIO CLIMATICO Y GESTION PREVENTIVA DEL RIESGO PARA LA INFRAESTRUCTURA PUBLICA JUNIO DE 2013 SAN SALVADOR, EL SALVADOR PRESENTA: WILLIAM ROBERTO GUZMAN CALDERON DIRECCIÓN DE ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO Y GESTIÓN ESTRATÉGICA DEL RIESGO MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS, TRANSPORTE, VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO DE EL SALVADOR

2 CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRES 3. METODOLOGÍA PROPUESTA 4. FACTORES HIDRÁULICOS. 5. FICHA DE EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD. 6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN DURANTE EMERGENCIAS. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 2

3 1. INTRODUCCIÓN En el diseño de cualquier tipo de estructura, la ingeniería estructural siempre se ha considerado como la parte fundamental, sobreponiéndose al análisis del entorno en el cual se ubicará la obra, y los puentes no son la excepción. Paralelamente ha habido un gran avance en el estudio de los distintos materiales de construcción en cuanto al conocimiento de sus propiedades y estados límites. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 3

4 1. INTRODUCCIÓN Todo lo anterior permite que el diseño estructural de un puente esté dentro de un rango aceptable de confiabilidad. A pesar de ello, se registran fallas de puentes a qué se debe esto? Como primer acercamiento se puede decir que las fallas generalmente no se relacionan con el diseño estructural del puente, hay otras razones aparentemente ignoradas que provocan estos hechos. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 4

5 1. INTRODUCCIÓN Al analizar los registros de daños, se puede dimensionar la magnitud de este problema, ya que entre un 68% y 82% de los problemas de funcionamiento de puentes sobre cauces fluviales se relacionan a factores relacionados con el flujo ( factores hidráulicos ). VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 5

6 1. INTRODUCCIÓN Éstas son las razones que motivan el presente estudio, poder identificar y caracterizar las principales causas hidráulicas que ponen en riesgo la estabilidad de los puentes y plantear medidas de control y seguimiento en caso de ser necesario. Además se busca crear conciencia respecto a la falta de consideración que tiene la ingeniería fluvial en el diseño de puentes, recociéndola como fundamental en la concepción, tanto del puente como de la vía misma. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 6

7 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Uno de los primeros requisitos para evaluar el riesgo de falla de un puente asociado con un peligro específico es cuantificar la probabilidad de desastre. La idea principal de estudiar la ocurrencia de falla es estudiar tanto la ocurrencia de eventos peligrosos y la vulnerabilidad de un puente para estas ocurrencias VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 7

8 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE La Probabilidad de desastre en este contexto se refiere a la probabilidad de falla de un puente inducida por un peligro dentro de un intervalo de tiempo específico. El enfoque básico para la cuantificación de una probabilidad de desastre implica los siguientes pasos: 1. Describir la incertidumbre en la frecuencia y la gravedad de un peligro. 2. Describir la incertidumbre en la vulnerabilidad de un puente a este peligro. 3. Relacionar estas incertidumbres con las fallas observadas. 4. Calcular la probabilidad de desastre de múltiples modos de falla. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 8

9 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Potencial del Peligro Los peligros naturales son a menudo difíciles de pronosticar, pero hay al menos dos factores que se utilizan para describir el potencial de peligro: 1. La relativa severidad de un posible evento natural o la magnitud de un evento peligroso. 2. La frecuencia local de ocurrencia, que describe la frecuencia con un evento de una magnitud específica se produce en la ubicación particular de un puente. En este sentido, es importante elaborar mapas geográficos que muestran contornos espaciales de la probabilidad de un peligro de una magnitud específica. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 9

10 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Vulnerabilidad a falla La vulnerabilidad de un puente ante un desastre es divisible en dos factores básicos: 1. El grado de daño o la degradación de un puente que puede soportar con seguridad 2. La severidad correspondiente del evento peligroso requerida para inducir este grado de daño o la degradación. En otras palabras, el primer factor es una descripción del modo específico de falla de un puente, mientras que el segundo es una descripción del tipo y grado de peligro necesaria para inducir este modo de fallo. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 10

11 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Correlación con daños observados La razón principal de esta correlación es tomar en cuenta las incertidumbres inherentes sobre la probabilidad de un peligro y la vulnerabilidad correspondiente a falla de cualquier puente considerado, que a menudo sólo se mide cualitativamente. El primer paso en esta correlación es recoger la siguiente información sobre cada puente que ha fallado: La naturaleza y la probabilidad de peligro y la vulnerabilidad de cada sitio a la falla. El momento y la magnitud del evento que en última instancia provocó la falla del puente. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 11

12 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Cada falla de puente conocido entonces contribuye a la estimación de la probabilidad de falla de un potencial de peligros (PP) dado y la vulnerabilidad a falla (VF). Por lo tanto, para una longitud dada de registro, la probabilidad anual de desastre para un PP y VF dado se calcula como el número total de fallas para un PP y VF dado, dividido por el número total de puentes que podría haber fallado, dividido por el número de año en el registro. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 12

13 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Por ejemplo, si en un año dado hay en promedio 2 puentes fallados de 1,000 puentes con el mismo potencial de peligro y vulnerabilidad a falla, entonces la probabilidad anual de desastre para esos puentes es 2/1000 o VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 13

14 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Periodo de retorno = 5.06 años Probabilidad anual de desastre = Modo de falla Años VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 14

15 2. MÉTODO DE PROBABILIDAD ANUAL DE DESASTRE Probabilidad de desastre (%) Por tanto, pasados 5 años, la probabilidad de que se produzca un suceso con un periodo de retorno de 5 años es del 73.3% Años transcurridos VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 15

16 3. METODOLOGÍA PROPUESTA Se presenta una metodología para la evaluación de la vulnerabilidad hidráulica de un puente por causas atribuibles a los factores hidráulicos. Por vulnerabilidad hidráulica de un puente se entiende principalmente a la susceptibilidad del mismo a sufrir daños en su estructura a causa de: Procesos erosivos fluviales Insuficiente capacidad hidráulica. Cambios en el alineamiento del curso del río. Arrastre de materiales, y eventual choque de objetos contra la estructura. Invasión del cauce el río. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 16

17 3. METODOLOGÍA PROPUESTA A grandes rasgos, dicha metodología se basa en una cuantificación visual de determinados factores hidráulicos. Esta metodología busca inspeccionar y cuantificar la interacción entre el entorno y la estructura, para prever situaciones futuras de riesgo y plantear las obras de mantenimiento y/o medidas correctoras de protección, en los casos que sea necesario. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 17

18 3. METODOLOGÍA PROPUESTA Es necesario enfatizar que las acciones para minimizar los impactos de los procesos erosivos sobre los elementos estructurales del puente no deben limitarse a medidas estructurales en la misma sección de emplazamiento, sino que en muchas ocasiones resultan más efectivas las medidas de adecuación fluvio-morfológica e hidrodinámica del cauce en su tramo de aproximación al puente. El objetivo de estas medidas es conseguir suavizar las líneas de corriente, minimizar flujos turbulentos y redistribuir homogéneamente los caudales.. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 18

19 4. FACTORES HIDRÁULICOS Los factores hidráulicos contemplan una serie de aspectos que se pueden agrupar en: Hidrológicos Geomorfológicos Geotécnicos Hidráulicos De esta forma, los parámetros que se refieren a la vulnerabilidad hidráulica de un puente surgen como una combinacióndeunaseriedefactoresdecadaunadelas cuatro categorías anteriores.. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 19

20 4. FACTORES HIDRÁULICOS Es importante tener en cuenta que la calificación en base a los factores hidráulicos dependerá del contexto espacial y temporal en los que se realice la inspección al sitio. Una primera consideración en cuanto a la escala espacial comprende la diferenciación de los factores hidráulicos de campo lejano en comparación a los de campo cercano.. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 20

21 4. FACTORES HIDRÁULICOS El campo lejano hace referencia a los procesos hidrodinámicos y morfológicos globales del tramo en estudio, estos definen a grandes rasgos las condiciones en las que el flujo penetra la sección del puente, y determinan los fenómenos asociados principalmente con la erosión general durante crecidas y degradación a largo plazo. Para tener una idea de magnitudes en la tipificación de estos procesos, el campo lejano comprende una región de planta cuasi-rectangular con una longitud aproximadamente de diez veces el ancho de planicie de inundación del río y un ancho del orden del ancho total de la planicie de inundación. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 21

22 4. FACTORES HIDRÁULICOS Los procesos de campo cercano tienen relación con fenómenos de erosión local en los elementos de fundación del puente (pilas y estribos). En cuanto a su magnitud, el campo cercano comprende un rectángulo en planta con una longitud del orden de la claro del puente y un ancho igual al ancho de planicie de inundación. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 22

23 4. FACTORES HIDRÁULICOS Si se considera: Ancho total de la planicie inundable = [m] Luz del puente= [m] Luz efectiva del puente= [m] Esquema escala espacial VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 23

24 4. FACTORES HIDRÁULICOS En cuanto a escalas temporales, el aspecto más relevante corresponde a la variabilidad de los caudales líquidos en todo sistema fluvial. En efecto, las máximos caudales generalmente se producen durante los picos de hidrogramas y en la práctica ello ocurre durante cortos lapsos de tiempo en la mayoría de los ríos. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 24

25 4. FACTORES HIDRÁULICOS Debido a la variabilidad temporal de los flujos superficiales, el carácter aleatorio de la lluvia y la escorrentía asociada, resulta generalmente muy difícil inspeccionar los sitios durante la ocurrencia de los eventos hidrológicos más importantes. Porloanterior,yconsiderandoquelasinspecciones se realizan generalmente durante el periodo de caudales bajos, resulta esencial colectar información de campo (fundamentalmente rasgos fisiográficos y geomorfológicos) que ayuden a predecir el comportamiento del flujo en crecidas. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 25

26 4. FACTORES HIDRÁULICOS Los eventos hidrológicos que generan erosiones severas en la mayoría de las situaciones no son monitoreados convenientemente, de modo tal que la misma mecánica del transporte de sedimento se encarga durante la recesión de las crecidas de rellenar las fosas de socavación y barrer los depósitos de material acumulado durante las crecidas, luego la apariencia final no resulta siempre reveladora de la magnitud de los procesos erosivos. VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 26

27 5. FICHA DE EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD Factores hidráulicos a considerar en la inspección a los puentes en estudio: VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 27

28 5. FICHA DE EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD Creación de nuevos modelos informáticos VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 28

29 6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN DURANTE EMERGENCIAS Colapsado Investigación forense Inseguro EVENTO Inspección rápida No colapsado Inspección detallada Uso restringido Reconstrucción y/o Reparación Seguro FIN Seguro VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 29

30 6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN DURANTE EMERGENCIAS FICHA DE INSPECCIÓN RÁPIDA VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 30

31 6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN DURANTE EMERGENCIAS FICHA DE INSPECCIÓN DETALLADA VIVIENDA Y DESARROLLO URBANO 31

32 WILLIAM ROBERTO GUZMAN CALDERON ESPECIALISTA EN ESTRUCTURAS DIRECCIÓN DE ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO Y GESTIÓN ESTRATÉGICA DEL RIESGO