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TERREMOTO DE CHILE Y LOS PUENTES

Carlos Casabonne

EDIFICACIONES

• FALLAS POR CONFIGURACIÓN

• FALLAS POR DISEÑO

CONFIGURACIÓN: DISCONTINUIDAD ESTRUCTURAL

CONFIGURACIÓN:VIGA FUERTE/COLUMNA DÉBIL

• |

CONFIGURACIÓN:VIGA FUERTE/COLUMNA DÉBIL

CONFIGURACIÓN E INTEGRIDAD ESTRUCTURAL

CONFIGURACIÓN: IRREGULARIDAD Y TORSION EN PLANTA

CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL Y DISEÑO: VIGA FRÁGIL

CONFIGURACIÓN: PISO BLANDO

DISEÑO: FALTA DE CONFINAMIENTO

DISEÑO: FALTA DE CONFINAMIENTO

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PUENTES

• TENDENCIA MUNDIAL :

Prefabricación de componentes.

● Reduce trabajo en campo

● Reduce plazo de construcción

● Reduce costos

● Mejor control de ejecución

CASO DE CHILE

• Gran desarrollo vial en

últimos 25 años.

• Sistema de concesiones.

SISMO DE CHILE 2010

• El sismo ocurrido en Chile en febrero del 2010, ha puesto en evidencia que no solo debe diseñarse bien los elementos de los puentes sino que también debe cuidarse su estructuración y detalles constructivos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS PUENTES

Componentes:

• Estribos y pilares de C.A

• Vigas prefab.

• Losa del tablero de C.A.

La configuración estructural: la granculpable.

Vigas del tablero:Simplemente apoyados sobre pilares y/o

estribos.

Tableros formados por:vigas prefabricadas, sin diagragmas, sin continuidad y con restriccionesineficientes..

Restricciones al desplazamiento lateral

Longitudinal

Transversal

Restricción al movimiento horizontal longitudial de las vigas es ineficiente:no funcionó.

Restricción longitudinal y transversal insuficientes

Restricción longitudinal y transversal insuficientes

Restricción longitudinal y transversal insuficientes

Restricción longitudinal y transversal insuficientes

PUENTES PEATONALES

• TABLEROS SIMPLEMENTE APOYADOS

• CONEXIÓN CON APOYOS INSUFICIENTE

PUENTES PEATONALES

PUENTES PEATONALES

PUENTES PEATONALES

PUENTES PEATONALES

CAMBIOS SIGNIFICATIVOS EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PUENTES

Luis HerreraCarlos Casabonne

Últimas Normas de puentes

Método de fuerzas

Método de desplazamientos

2004

California Department of transportation

CALTRANS

2009

AASHTO Guide Specifications for

LRFD Seismic Bridge Design, 1st

Edition

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition

2010

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

4th Edition

2007

Manual de Diseño de Puentes MTC,

1era edición

2003

2006

California Department of transportation

CALTRANS v1.4

Método de Diseño Sísmico

Manual de Diseño de Puentes MTC,

1era edición 2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 1st Edition

2009

FuerzasLos elementos deben resirtir las fuerzas actuantes según los factores de modificación de respuesta R

DesplazamientosEl sistema estructural debe tener una capacidad de desplazamiento mayor a la demanda.

V=( C/R ) Peso

V

Capacidad de desplazamiento

Demanda de desplazamiento

Cortante

DesplazamientoΔD Δc

Espectro de aceleraciones

Manual de Diseño de Puentes MTC,

1era edición 2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design,

1st Edition2009

Periodo de recurrencia para

espectro de seudoaceleraciones

475 añosProbabilidad de excedencia de 10% en 50 años de vida útil.

1000 añosProbabilidad de excedencia de 7% en 75 años de vida útil.

En promedio, aceleraciones 25% mayores.

Manual de Diseño de Puentes MTC,

1era edición 2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design,

1st Edition2009

Importancia de la estructura

Se debe establecer el

criterio de control de daños.

Cortante mínimo en porcentaje del

peso.

Puentes críticos 67%Puentes importantes o esenciales 29%Puentes comunes 20%

10%

FACTOR DE IMPORTANCIA

ESTRUCTURACIÓN

Manual de Diseño de

Puentes MTC,1era edición

2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 1st Edition

2009

Abierto

No recomendado

Manual de Diseño de

Puentes MTC,1era edición

2003

AASHTO LRFD Bridge

Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 1st Edition

2009

Abierto

Desplazamiento lateralManual de Diseño de

Puentes MTC,1era edición

2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 1st Edition

2009

Control de desplazamiento lateral

No hay recomendación

Mediante el efecto

P-Δ

a) Efecto P-Δb) Se limita el desplazamiento plástico de la

demanda a través del factor µD.

Estimación de la Rigidez lateral

No hay recomendación

Se recomienda utilizar el 50% de la inercia

bruta.

Según la cuantía y carga axial

PilaresManual de Diseño de Puentes MTC,

1era edición 2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge

Design, 1st Edition2009

Cuantía mínima Pilares 1%Pilares tipo muro 0.25%

Pilares 1% Pilares tipo muro 0.5%

Cuantía máxima 6% 4%

Máximo esfuerzo de compresión

Sin límite 0.20 f´c

Empalmes Medio central No se permite Fuera de la zona de rótulaplástica

CimentaciónManual de Diseño de

Puentes MTC,1era edición

2003

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,

5th Edition 2010

AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 1st

Edition2009

Fuerza en la cimentación

El menor de:a) Elástico (R=1)b) Capacidad plástica del pilar (Materiales

esperados)

Capacidad plástica del pilar utilizando materiales esperados.

Excentricidad máxima

Sin límite a) Sin carga viva: 0.33b) 100% de carga viva: 0.40

Rocking No No Si lo permite el propietario

Distribución de presiones

No especifica. Plástica para controlar capacidad portante.

Elástica para el diseño

Plástica

Principales consideraciones para desarrollar el método de carga sostenida:

PUSHOVER

Diagramas Momento Curvaturaa) Se utiliza materiales esperados:

f´ce ≥ 1.3 f´c

fye= 1.13 fy

fue= 1.58 fy

b) Se considera la cuantía del refuerzo transversal.

c) Influencia de la carga axial.

Momento curvatura de un pilar

Sección transversal Pilar Momento – Curvatura (0°)

Momento – Curvatura (90°)

Idealización del Comportamiento inelástico

IO: Operatividad Inmediata.LS: Resguardo a la vida.CP: Prevención al Colapso.

IO LS CP

Momento

Curvatura

MySe utiliza los diagramas Momento Curvatura

Interacción suelo-estructura

Pushover

Niveles de desempeño sísmico:

IO: Operatividad Inmediata.LS: Resguardo a la vida.CP: Prevención al Colapso.

Sismos catastróficosΔDm: Demanda de desplazamiento por sismo moderado.

ΔD:Demanda de desplazamiento por sismo de diseño.

IO CPLS

ΔD

RESUMEN

• TENDENCIA DISEÑO POR DESPLAZAMIENTOS

• IMPORTANCIAQ DE LA ESTRUCTURACIÓN

• DETALLADO PARA OBTENER DUCTILIDAD EN LOS ELEMENTOS

• EN PUENTES SIMPLEMENTE APOYADOS: RESTRICCIÓN EN LOS APOYOS. (Asientos 50% mayores)

MUCHAS GRACIAS