08 Análisis de Pilares

INTRODUCCIÓN Corresponden a los apoyos intermedios, reciben las cargas permanentes y la sobrecarga vehicular de la superestructura. Viga Cabezal

Pantalla o Columna

Zapata

Ing. José Manuel Basilio Valqui

Puentes y Obras de Arte - Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil - UCV

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PILARES TIPO TARJETA Puente Moche – La Libertad



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PILARES TIPO PANTALLA Puente Huarmey - Ancash



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PILARES TIPO PÓRTICO Puente Motupe I - Lambayeque



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PILARES TIPO MONOCOLUMNA Puente Sullana - Piura



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REFRACCIÓN SÍSMICA  El objetivo es obtener imágenes o modelos en tres dimensiones de las capas geológicas que se encuentran bajo la superficie.



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PERFORACIÓN DIAMANTINA

Caso: Construcción de puentes definitivos.



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PERFIL ESTATIGRÁFICO



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CIMENTACIÓN PROFUNDA



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RIESGO SÍSMICO MAPAS SISMOTECTÓNICOS DEL PERÚ



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MAPAS DE ISOACELERACIONES



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COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE PILARES INTERMEDIOS

Fuente: Darío Rivera Vargas – CENAPRED 2007 Modelo simplificado de un puente para evaluar su respuesta dinámica en la dirección transversal Ing. José Manuel Basilio Valqui


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Fuente: Evaluación de la Vulnerabilidad del Puente Warth en Austria Modelo simplificado de un puente para evaluar su respuesta dinámica en la dirección transversal



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Fuente: Darío Rivera Vargas – CENAPRED 2007 Función de vulnerabilidad sísmica de un puente



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FORMACIÓN DE ROTULAS PLÁSTICAS

Fuente: LRFD Seismic Analysis & Design of Bridges FHWA-NHI-15-004 - 2014 Mecanismo de Articulación Plástica para Pilares en Cantiliver



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CALTRANS SEISMIC DESIGN CRITERIA

Fuente: Caltrans Seismic Design Criteria v1.7 - 2013 Efectos de la flexibilidad en el suelo de fundación de un pilar Ing. José Manuel Basilio Valqui


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Fuente: Caltrans Seismic Design Criteria v1.7 - 2013 Capacidad de Desplazamiento Local – Pilar en Cantiliver con Base Fija Ing. José Manuel Basilio Valqui


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Fuente: Caltrans Seismic Design Criteria v1.7 - 2013 Capacidad de Desplazamiento Local – Viga-Pilar asumido como fijo-fijo Ing. José Manuel Basilio Valqui


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ESPECTRO DE DISEÑO AASHTO LRFD 2007 A = 0.32 S = 1.20 R = 2.00 g = 9.81

Coeficiente de aceleración Suelo tipo 2 Factor de modificación de respuestas Aceleración de la gravedad

tm

C sm

As

0.00

0.80

3.92

0.20

0.80

3.92

0.40

0.80

3.92

0.60

0.65

3.18

0.80

0.53

2.62

1.00

0.46

2.26

1.20

0.41

2.00

1.40

0.37

1.81

1.60

0.34

1.65

1.80

0.31

1.53

2.00

0.29

1.42

2.20

0.27

1.34

2.40

0.26

1.26

2.60

0.24

1.20

2.80

0.23

1.14

3.00

0.22

1.09


𝐶𝑠𝑚 =

1.2𝐴𝑆 𝐶𝑠𝑚 𝐴𝑠 = 𝑔 𝑇𝑚2/3 𝑅


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AASHTO LRFD SEISMIC BRIDGE DESIGN 2009 - 2011 Para el diseño sísmico se emplean los criterios establecidos en el AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design. Dichas especificaciones establecen los criterios para el diseño de estructuras que permiten un mínimo de daño durante sismos moderados, y que se evite el colapso de las estructuras durante un evento sísmico extremo definido como aquel evento con probabilidad de excedencia de 7% en 75 años ( TR = 1000 años).



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AASHTO LRFD 2009 - 2011 La especificación AASHTO establece la metodología para la generación del espectro de diseño sísmico a partir de la aceleración pico a nivel de basamento rocoso (PGA). PGA = Aceleración pico a nivel de basamento rocoso Ss = Aceleración espectral a nivel de basamento rocoso par aun periodo de retorno de 0.20 seg S1 = Aceleración espectral a nivel de basamento rocoso para un periodo de retorno de 1.00 seg Fpga = Coeficiente de sitio para aceleración pico PGA Fa= Coeficiente de sitio para aceleración espectral de 0.20 seg Fv= Coeficiente de sitio para aceleración espectral de 1.00 seg



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ESPECTRO DE DISEÑO AASHTO LRFD 2009 - 2011 PGA = 0.36 g Ss = 0.90 g S1 = 0.432 g


Fpga = 1.14 Fa = 1.14 Fv = 1.568

As = PGA * Fpga = 0.4104 SDS = Ss * Fa = 1.026 SD1 = S1 * Fv = 0.677


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EJEMPLO PUENTE ALLCCOMACHAY

Estado Límite de Evento Extremo de Sismo (100% EQx + 30% EQy)

Estado Límite de Evento Extremo de Sismo (30% EQx + 100% EQy)



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ANÁLISIS TIEMPO-HISTORIA El análisis tiempo-historia, es un análisis paso a paso de la respuesta dinámica de una estructura a una carga especificada que puede variar con el tiempo.



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CONSIDERACIONES GENERALES

 El proyecto de los pilares contempla: 

Seleccionar el tipo de pilar y sus dimensiones



Análisis de la estabilidad del pilar



Diseño de los elementos o partes del pilar



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ANÁLISIS DE ESTABILIDAD  La estabilidad del pilar contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de fundación, tales como:   

 




Peso propio del pilar Peso propio de la superestructura Acciones de la sobrecarga HL-93 Acciones sísmicas Fuerzas inerciales Fuerzas de frenado Puentes y Obras de Arte - Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil - UCV

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ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

 Para garantizar la estabilidad se debe verificar:



Desplazamientos – AASHTO Seismic Bridge Design



Presión transmitida – AASHTO LRFD 11.6.3.2



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PRESIÓN TRANSMITIDA P

P

M

M

Si: 𝐵 𝑒≤ 6

→ B

qmin qmax Distribución de presiones trapezoidal - Recomendado



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PRESIÓN TRANSMITIDA P

P

M

M

Si: 𝐵 𝑒> 6

→ B

q Distribución de presiones triangular – No recomendado Ing. José Manuel Basilio Valqui


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FILOSOFIA AASHTO LRFD La norma AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, utiliza el método de diseño por factores de carga y resistencia (Load and Resistance Factor Design).  Condición general:

𝑄 ≤ ϕ𝑅𝑛


Q : Efecto de la carga R : Resistencia del elemento  : Factor de carga f : Factor de resistencia


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COMBINACIONES DE CARGA Y FACTORES DE CARGA



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FACTORES DE CARGA PARA CARGA PERMANENTE



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08 Análisis de Pilares

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