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Diseño Sísmico de Puentes

Rodrigo E. Garay Medina

“Lo importante es el conocimiento, hasta

un chimpancé puede entrenarse para que

meta números a una computadora….”

Jon Cortina S.J.

CONTENIDO:

• Introducción

• Tipología de Puentes

• Filosofías de Diseño

• Sistemas de Control de Respuesta Sísmica

• Comentarios y preguntas

“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:

INTRODUCCIÓN:

m

E I

E I

H

𝑘 =12𝐸𝐼

𝐻3 𝐾 = 2𝑘

𝒎𝒙 𝒕 + 𝒄𝒙 𝒕 + 𝒌𝒙 𝒕 = 𝟎

𝑇 = 2𝜋𝑚

𝐾

𝑥 𝑡 = 𝐴𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 + 𝐵𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)

𝑥 𝑡 = −𝐴𝑠𝑒𝑛𝜔 𝜔𝑡 + 𝐵𝜔𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡)

𝑥 𝑡 = −𝐴𝜔2𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 − 𝐵𝜔2𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡)

-݉𝜔2(ݐ ߱݊݁ݏ ܤ+ ݐ ߱ ݏܿ ܣ) 0 = (ݐ ߱݊݁ݏ ܤ+ ݐ ߱ݏܿ ܣ) ݇ +

(k −݉𝜔2)(ݐ ߱݊݁ݏ ܤ+ ݐ ߱ ݏܿ ܣ) = 0

(k −݉𝜔2)=0 → 𝜔 =𝑘

𝑚

𝑇 =2𝜋

𝜔

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)

Mapa de amenza sísmica, Cs para T = 1.0s. (Salazar et. al. 2003)

INTRODUCCIÓN:

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.

AA

SH

TO

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.

FORCE-BASED DESIGN (FBD)

PERFORMANCE-BASED DESIGN

(PBD)

FILOSOFIAS DE DISEÑO:

V

Δ FORCE-BASED DESIGN

(FBD)

V

Δ

Ve

Δs Δu

Vy

Vs

1/Rμ

Ωo

R

Cd

Definir características del puente

Definir sistema estructural Realizar Análisis Dinámico

Obtener fuerzas elásticas apartir de Espectro de

demanda

Análisis Estructural y Diseño de Zonas plásticas

Δi < Δadm Diseño por capacidad de elementos y diseño por

cortante

FORCE-BASED DESIGN

(FBD)

Proponer valor de R y Calcular Fuerzas Sísmicas

PERFORMANCE-BASED DESIGN

(PBD)

Δy Δi

Δmax

ξeq

Δmax

Δmax

Teq

PERFORMANCE-BASED DESIGN

(PBD)

Dimensionamiento de la Estructura

Definir ejes principales de

acciones sísmicas

Disposiciones de Amortiguamiento y

de Período Corto

Modelo de Matemático

Selección de Análisis

De

ma

nd

a d

e D

es

pla

za

mie

nto

Ca

pa

cid

ad

de

D

es

pla

za

mie

nto

Análisis Push-Over

P - Δ

LR

FD

SE

ISM

IC B

RID

GE

DE

SIG

N

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: