Diseño Sísmico de Puentes

“Lo importante es el conocimiento, hasta
un chimpancé puede entrenarse para que
meta números a una computadora….”
Jon Cortina S.J.
Diseño Sísmico de Puentes
Rodrigo E. Garay Medina
CONTENIDO:
• Introducción
• Tipología de Puentes
• Filosofías de Diseño
• Sistemas de Control de Respuesta Sísmica
• Comentarios y preguntas
INTRODUCCIÓN:
“A los ingenieros civiles, la naturaleza nos dió los terremotos, para mantenernos humildes”
N. Ambraseys.
Fuentes de sismos en El Salvador, (Salazar et. al. 2003)
‫‪INTRODUCCIÓN:‬‬
‫)𝑡𝜔(𝑛𝑒𝑠𝐵 ‪𝑥 𝑡 = 𝐴𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 +‬‬
‫𝟎 = 𝒕 𝒙𝒌 ‪𝒎𝒙 𝒕 + 𝒄𝒙 𝒕 +‬‬
‫)𝑡𝜔(𝑠𝑜𝑐𝜔𝐵 ‪𝑥 𝑡 = −𝐴𝑠𝑒𝑛𝜔 𝜔𝑡 +‬‬
‫‪m‬‬
‫)𝑡𝜔(𝑛𝑒𝑠 ‪𝑥 𝑡 = −𝐴𝜔2 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 − 𝐵𝜔2‬‬
‫)ݐ ߱݊݁ݏ ܤ‪ +‬ݐ ߱ ݏ݋ܿ ܣ( ‪-݉𝜔2‬‬
‫‪) = 0‬ݐ ߱݊݁ݏ ܤ‪ +‬ݐ ߱ݏ݋ܿ ܣ( ݇ ‪+‬‬
‫‪H‬‬
‫‪) = 0‬ݐ ߱݊݁ݏ ܤ‪ +‬ݐ ߱ ݏ݋ܿ ܣ() ‪(k − ݉𝜔2‬‬
‫𝜋‪2‬‬
‫𝑘‬
‫=𝑇‬
‫= 𝜔 → ‪(k − ݉𝜔2 )=0‬‬
‫𝜔‬
‫𝑚‬
‫𝐼𝐸‪12‬‬
‫𝑘‪𝐾 = 2‬‬
‫=𝑘‬
‫‪𝐻3‬‬
‫𝑚‬
‫𝜋‪𝑇 = 2‬‬
‫𝐾‬
‫‪E‬‬
‫‪I‬‬
‫‪E‬‬
‫‪I‬‬
INTRODUCCIÓN:
FF = m * a
V = m * (g * Cs)
V
INTRODUCCIÓN:
Mapa de amenaza sísmica, PGA (475 años). (Salazar et. al. 2003)
INTRODUCCIÓN:
Mapa de amenza sísmica, Cs para T = 0.2s. (Salazar et. al. 2003)
INTRODUCCIÓN:
Mapa de amenza sísmica, Cs para T = 1.0s. (Salazar et. al. 2003)
INTRODUCCIÓN:
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
• Puente de Vigas
• Puentes de Cajón
• Puentes en Arco
• Puentes Extradosados
• Puentes Atirantados
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
TIPOLOGÍA DE PUENTES:
FILOSOFIAS DE DISEÑO:
En nuestro país, no disponemos de reglamentos de diseño que sean acordes al
riesgo sísmico al que nos enfrentamos. Es por esto que, “inevitablemente”
tenemos que tomar encuenta recomendaciones y criterios de otros lugares en
donde se toman un poco más en serio, la seguridad estructural.
AASHTO
1931. Primero código de Diseño de Puentes
1941-1949. Solamente mencionan cargas sísmicas
1983. Incluyen recomendaciones ATC-6 como guía
1992. Indican recomendaciones ATC-6 como estandar.
2009. Aproximación a diseño basado en desempeño.
FILOSOFIAS DE DISEÑO:
FORCE-BASED DESIGN
(FBD)
PERFORMANCE-BASED
DESIGN
(PBD)
Δ
FORCE-BASED
DESIGN
(FBD)
V
V
Ve
1/Rμ
R
Vy
Ωo
Vs
Cd
Δ
Δs
Δu
FORCE-BASED
DESIGN
(FBD)
Definir características del
puente
Análisis Estructural y
Diseño de Zonas plásticas
Δi < Δadm
Definir sistema estructural
Proponer valor de R y
Calcular Fuerzas Sísmicas
Realizar Análisis Dinámico
Obtener fuerzas elásticas
apartir de Espectro de
demanda
Diseño por capacidad de
elementos y diseño por
cortante
PERFORMANCE-BASED
DESIGN
(PBD)
Δmax
Δy
Δi
PERFORMANCE-BASED
DESIGN
(PBD)
Δmax
ξeq
Δmax
Teq
Selección de Análisis
Definir ejes
principales de
acciones sísmicas
Disposiciones de
Amortiguamiento y
de Período Corto
Modelo de
Matemático
Capacidad de
Desplazamiento
Demanda de Desplazamiento
LRFD SEISMIC BRIDGE DESIGN
Dimensionamiento
de la Estructura
Análisis Push-Over
P-Δ
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA:
T=0.2 s
ξ = 5%
PSA = 2000 cm/s2
PSD = 3.20 cm
T=0.75 s
ξ = 5%
PSA = 400 cm/s2
PSD = 5.20 cm
T=0.75 s
ξ = 25%
PSA = 200 cm/s2
PSD = 2.4 cm
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA:
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA:
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA:
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA:
CONTROL DE RESPUESTA SISMICA: