19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO (DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN).
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Normativa AAHSTO LRFD. (Filosofía de Diseño).
Los principios de diseño sísmico de las especificaciones AASHTO son las siguientes:
• Los puentes sujetos a sismos de pequeños a moderados deberían resistir en el rango elástico de los componentes estructurales sin daños significativos, • En los procedimientos de diseño se deberán utilizar las fuerzas obtenidas a partir de intensidades de movimiento del terreno realistas. • La exposición del puente a grandes movimientos del terreno no debe inducir al colapso del puente o de parte de sus componentes estructurales.
Las provisiones AASHTO LRFD aplican para el diseño de puentes convencionales y se deberán establecer las provisiones especiales para las construcciones de tipo no convencional.
Se utiliza como documento complementario de diseño la «AASHTO GUIDE SPECIFICATION FOR LRFD SEISMIC BRIDGE DESIGN (2009)».
1
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Puentes Convencionales según AAHSTO LRFD. Los puentes convencionales incluyen aquellos conformados por losas, vigas, vigas cajón (box girders), superestructuras con celosías, apoyos de una columna o de múltiple columnas, apoyos tipo muros o infraestructuras con cabezales de pilotes. Adicionalmente, los puentes convencionales son fundados sobre cimentaciones superficiales, pilotes o losas.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Puentes No Convencionales según AAHSTO LRFD.
Los puentes no convencionales incluyen a los puentes colgantes, superestructuras suspendidas por cables, puentes con torres de celosía, o apoyos huecos para infraestructuras y puentes tipo arco.
2
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES ¿ Por que debo diseñar el puente con filosofía sismorresistente?
Existe
clara
evidencia
documentada
de
problemas
asociados
a
comportamiento sísmico deficiente en puentes.
Northridge, Kobe, Loma Prieta, y muchos otros.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES ¿ Cuales aspectos se deben tener en cuenta en el diseño sismorresistente de la superestructura?
Capacidad de Disipación de Energía. (Ductilidad)
Control de Desplazamientos mediante distribución armónica de rigideces de los miembros estructurales.
3
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Por lo tanto…!
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES ¿ Cuales aspectos se deben tener en cuenta en el diseño sismorresistente de la Infraestructura?
Consideraciones de Rigidez en Cimentaciones.
Posibles mecanismos de falla en cimentaciones (Geotécnicas y Estructurales)
Mecanismos de formación de rotulas platicas en apoyos (piers)
4
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Se obtiene mediante un espectro de respuesta de aceleraciones del sitio y los factores asociados a la clase del sitio. El espectro de aceleraciones se obtiene a través del «Procedimiento General» especificado por AASHTO, un «Análisis de Respuesta Especifico del Sitio» o mediante el uso de «Registros Tiempo-Historia de Aceleraciones del Terreno (Time-History)» que permitan caracterizar la amenaza sísmica del sitio.
Procedimiento General
Amenaza Sísmica del Sitio. (AASHTO LRFD)
Análisis de Respuesta del Sitio
Análisis Basado en Registros Tiempo‐Historia de Aceleraciones del Terreno. (Time‐History)
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Procedimiento General. Utiliza la aceleración pico del terreno (PGA) y los coeficientes de aceleración espectral para periodos cortos «Ss» (0.2 seg) y largos «S1» (1 seg) para calcular el espectro.
5
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio.
Procedimiento General.
El espectro de diseño con un porcentaje de amortiguamiento del 5% se construye en función de la aceleración pico del terreno (PGA) y los coeficientes de aceleración espectral obtenidos en las graficas anteriores (Ss y S1) que son escalados mediante factores de sitio para periodos de 0s (Fpga), periodos cortos (Fa) y periodos largos (Fv).
6
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Análisis de Respuesta Especifico del Sitio.
El objetivo es el de construir un espectro de respuesta de aceleraciones para una amenaza uniforme considerando un porcentaje de probabilidad de excedencia del 7% en 75 años. El análisis contempla:
• La contribución de diferentes fuentes sísmicas. • El limite superior de la magnitud sísmica para cada fuente. • Relaciones de atenuación para valores de respuesta de aceleración espectral y sus respectivas desviaciones estándar. • Una relación de magnitud/recurrencia para cada zona de origen. • Una relación de longitud de rotura de falla para cada falla que participa en el análisis.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Análisis de Respuesta Especifico del Sitio. Requerido cuando: • El sitio esta localizado a 6 millas (9.65 Km) de una falla activa. • El sitio posee mas de 10 ft (3 metros) de turba o arcillas altamente orgánicas, arcillas de muy alta plasticidad (H > 25 ft con IP > 75) o espesores de arcillas de medias a blandas de mas de 120 ft. • Se esperan sismos de gran duración en el sitio. • La importancia del puente es tal que se debe considerar una probabilidad de excedencia mas baja (y por lo tanto un mayor periodo de retorno).
7
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Análisis de Tiempo-Historia (Time History) Se podrán utilizar registros de aceleraciones representativos que sean compatibles con el espectro de respuesta Target. Los registros de tiempo-historia deberán ser escalados mediante procedimientos analíticos demostrados de forma tal de poder alcanzar las ordenadas del espectro de diseño en el rango de importancia. Se deben utilizar al menos tres registros de aceleraciones tiempo-historia que sean compatibles con el espectro target para componente del movimiento en representación del diseño de diseño (movimiento del terreno con una probabilidad de excedencia del 7% en 75 años).
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Análisis de Tiempo-Historia (Time History)
8
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Amenaza Sísmica del Sitio. Recomendación de Escalatoria de Registros de Tiempo-Historia.
Website: http://ngawest2.berkeley.edu/
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Sistemas Resistentes a Sismo (ERS)
9
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Categoría de Diseño Sísmico según AASHTO LRFD (SDC)
Los puentes serán clasificados según su categoría de diseño sísmico, desde la «A» hasta la «D». Para la clasificación se toma en cuenta la aceleración espectral de diseño para un periodo de 1 segundo. (SD1).
AASHTO GUIDE SPECIFICATION FOR LRFD SEISMIC BRIDGE DESIGN (2009)
AASHTO LRFD BRIDGE DESIGN SPECIFICATION
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Categoría de Diseño Sísmico según AASHTO LRFD (SDC)
10
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Balanceo de Rigideces en Sistemas SDC «D»
Para dos apoyos (bents) dentro de un miembro (frame) o para dos columnas dentro de un apoyo (bent). Miembros de ancho constante:
Apoyos (bents) adyacentes dentro de un miembro o columnas adyacentes La razón entre periodos fundamentales de vibración para miembros dentro de un apoyo (bent). (frames) adyacentes en la dirección longitudinal y transversal debe ser: Miembros de ancho constante:
0.70
0.5
0.75
Miembros de ancho variable: Miembros de ancho variable:
0.5
0.75
= Rigidez efectiva menor del apoyo o columna. (kip/in) = Rigidez efectiva mayor del apoyo o columna. (kip/in) = Masa tributaria de la columna o apoyo (i) (kip) =Masa tributaria de la columna o apoyo (j) (kip) = Periodo de vibración del miembro menos flexible (seg) = Periodo de vibración del miembro mas flexible (seg)
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Balanceo de Rigideces en Sistemas SDC «D»
Ajuste de propiedades dinámicas y rigideces del puente: 1. Utilizar ejes de pilotes agrandados. 2. Ajustar la longitud efectiva de la columna (fundaciones mas profundas, cajones de aislamiento) 3. Modificar vinculaciones. 4. Reducir y/o redistribuir masa de la superestructura. 5. Modificar la sección transversal de la columna y la relación de refuerzo longitudinal. 6. Agregar o reubicar columnas. 7. Modificar el diseño de las juntas de expansión. 8. Incorporar sistemas de aislamiento o amortiguadores (dispositivos de modificación de respuesta)
En caso de no cumplir con las recomendaciones indicadas anteriormente, se tendrá que desarrollar un cuidadoso análisis de la demanda de ductilidad local y de las capacidades.
11
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Clasificación Operacional de Puentes según AASHTO LRFD
El propietario deberá clasificar al puente en alguna de las siguientes categorías: • Puentes críticos. • Puentes esenciales. • Otros puentes. Los puentes esenciales son aquellos que deberían estar abierto a vehículos de emergencias y con fin de ofrecer seguridad y defensa inmediatamente después de la ocurrencia de un terremoto, se diseñan para 1000 años de periodo de retorno de eventos. Los puentes críticos son aquellos que deben permitir el tráfico de vehículo inmediatamente después de la ocurrencia de un terremoto para ser utilizados por vehículos de emergencia y de defensa. Se diseñan para un periodo de retorno de 2500 años. En la clasificación operacional de un puente se deben considerar los posibles cambios futuros, condiciones y requisitos.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Requerimientos Mínimos de Análisis para Efectos Sísmicos.
* = No se requiere análisis sísmico. UL = Método Elástico de Carga Uniforme. SM = Método Elástico de un modo de vibración MM = Método Elástico Multi-Modal. (Se efectúa, como mínimo, mediante un análisis dinámico lineal con un modelo en tres dimensiones. TH = Método de análisis con tiempo-historia.
12
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Factor de reducción de respuesta R. Conexiones
Los efectos de la fuerza de diseño sísmico para subestructuras y conexiones entre partes de la estructura se determinarán dividiendo las fuerzas resultantes del análisis sísmico elástico por el factor de modificación de respuesta R apropiado.
Todos las categorias
Superestructura al estribo (Abutment).
0.8
Juntas de expansión dentro de un vano de la
0.8
superestructura.
Categoría operacional del puente.
Subestructura
Crítico
Pilar tipo muro (Dimensión mas larga)
Esencial
Otro
1.5
1.5
2.0
1.5
2.0
3.0
Sólo pilotes verticales
Con pilotes inclinados.
Columnas individuales
1.5
1.5
2.0
1.5
2.0
3.0
5.0
1.0
superestructura. Columnas o pilares a la cimentación.
“Pile-Bent” de Concreto armado
Columnas, pilares o pilotes a las vigas cabezal o la
1.0
“Pile-Bents” de acero o acero-concreto
Sólo pilotes verticales.
1.5
3.5
Con pilotes inclinados.
1.5
2.0
3.0
Pórtico (Bent) de columnas múltiples
1.5
3.5
5.0
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Combinación Ortogonal de la Acción Sísmica. Las solicitaciones sísmicas obtenidas según cada uno de los ejes principales de un componente obtenido mediante análisis de las dos direcciones perpendiculares se deberán combinar como sigue a continuación: • 100 por ciento del valor absoluto de las solicitaciones en una de las direcciones perpendiculares (longitudinal) combinado con un 30 por ciento del valor absoluto de las solicitaciones en la segunda dirección (transversal). • 100 por ciento del valor absoluto de las solicitaciones en la segunda dirección perpendicular (transversal) combinado con un 30 por ciento del valor absoluto de las solicitaciones en la primera dirección (longitudinal). Evento extremo I a
Evento extremo I b
Evento extremo I c
Evento extremo I d
Evento extremo I e
Evento extremo I f
Evento extremo I g
Evento extremo I h
Sismo X
1
Sismo Y
0,3
Sismo X
1
Sismo Y
-0,3
Sismo X
-1
Sismo Y
0,3
Sismo X
-1
Sismo Y
-0,3
Sismo X
0,3
Sismo Y
1
Sismo X
0,3
Sismo Y
-1
Sismo X
-0,3
Sismo Y
1
Sismo X
-0,3
Sismo Y
-1
13
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Análisis Demanda/Capacidad Basado en Desplazamiento para SDCS (B, C, D) Se debe satisfacer la siguiente relación: ∆ ∆ ∆ = Demanda de desplazamiento obtenida a lo largo del eje principal local del miembro dúctil. La demanda de desplazamiento podría ser obtenido de forma conservadora como el desplazamiento del apoyo (bent) considerando la contribución de flexibilidad, contribución de las cimentaciones, superestructura o ambos. ∆ = Capacidad de desplazamiento obtenida a lo largo del eje principal local del miembro dúctil correspondiente a ∆ .
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Análisis Demanda/Capacidad Basado en Desplazamiento para SDCS (B, C, D) Para SDC B: ∆
0.12
1.27 ln
0.32
0.12
∆
0.12
2.32 ln
1.22
0.12
Para SDC C:
Dónde:
= Altura libre de la columna (ft) = Diámetro de la columna o ancho medido paralelo a la dirección del desplazamiento bajo consideración.(ft) = Factor que toma en cuenta la restricción en el extremo de la columna. = 1 para empotrado-libre (articulado en un extremo) = 2 para empotrado en el tope y en el fondo. Capacidad Local al Desplazamiento para SDC D.
El procedimiento estático no-lineal comúnmente denominado análisis de «pushover» se utilizará para determinar la capacidad al desplazamiento de una estructura o un miembro a medida que alcanza su limite de estabilidad estructural.
14
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Análisis Demanda/Capacidad Basado en Desplazamiento.
Procedimiento general de análisis demanda/capacidad basado en desplazamiento.
1.
Se realiza el diseño sin acción sísmica. Resistencia Mínima.
2.
Desarrollar el modelo de demanda.
3.
Se analiza el modelo para desplazamientos elásticos y se desarrollan las combinaciones direccionales
4.
Se determina el máximo desplazamiento permisible.
5.
Se compara con la demanda de desplazamientos.
6.
Se ajusta el detallado de forma tal que la capacidad exceda la demanda.
7.
La capacidad protege a los miembros frágiles.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Análisis Estático No Lineal (Método de Pushover)
El Método de Pushover es un método de análisis lineal incremental que captura el comportamiento no lineal de los miembros en su totalidad, incluyendo los efectos del suelo, empujándolos lateralmente hasta iniciar la acción plástica.
Cada incremento de carga empuja el miembro lateralmente, a través de todos los posibles estados, hasta que se alcanza el potencial mecanismo de colapso.
Debido a que el modelo analítico utilizado toma en cuenta la redistribución de acciones internas de los componentes que responden inelásticamente, se espera que este procedimiento provea
de
una
medición
mucho
mas
realista
del
comportamiento que puede ser obtenido a partir de procedimientos de análisis elásticos.
15
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Consideraciones de diseño en columnas en la región de las rotulas plásticas.
Mayor confinamiento lateral será suministrado en columnas y pilares a lo largo de la región de la rotula plástica, Lpr. Esta región Lpr será la mayor entre:
•
1.5 veces la dimensión de la sección transversal en la dirección de flexión.
•
La región de la columna donde la demanda por momento excede el 75% del máximo momento plástico.
•
La longitud analítica de la rotula plástica, Lp, determinada según AASHTO.
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Efectos P-∆ Los puentes sometidos a sismos pueden ser susceptibles a la inestabilidad debido a los efectos P-∆, una fuerza inadecuada puede resultar en una falla estructural, causando excesivas demandas de ductilidad en las rotulas plásticas de columnas o pilas, grandes deformaciones residuales y posiblemente el colapso. El desplazamiento de cualquier columna o pilar en cualquier dirección longitudinal o transversal deberá cumplir que: ∆
0.25. ∅
Donde: ∆ Sí
1.25 : 1
Sí
∆
1 1,25
1
1.25 : 1
∆ Desplazamiento del punto de inflexión en la columna o pilar con relación al punto de empotramiento de la fundación. ∆ Desplazamiento calculado a partir del análisis estático sísmico. Periodo de vibración fundamental. Periodo en el cual el espectro pasa de ser independiente del periodo a ser inversamente proporcional al periodo ( ). (seg)
∅
Factor de reducción de respuesta. Carga axial última de la columna o pila. Factor de minoración de resistencia. Momento nominal de la columna o pila.
16
19/04/2016
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Ancho Mínimo de Apoyo de Tableros. (SDC A, B, C)
El ancho de asiento de un puente se podrá calcular empíricamente como sigue a continuación: 200
0,0017
0,0067
1
0,000125
Donde: Longitud mínima del apoyo medida de forma normal al eje de apoyo. (mm) Longitud del tablero del puente hasta la junta de expansión adyacente, o hasta el extremo del tablero. (mm) Altura promedio de las columnas que soportan el tablero del puente hasta la siguiente junta de expansión. (mm) Oblicuidad del apoyo medida a partir de una recta normal al tramo. (°)
Para SDC D. 4
1.65∆
1
0.00025
24
∆ = Demanda de desplazamiento sísmico del miembro de periodo largo en un lado de la junta de expansión
ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO SISMORRESISTENTE DE PUENTES Ancho Mínimo de Apoyo de Tableros.
17
19/04/2016
CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS CLASIFICACION DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO 3. Puentes de Vigas
1. Puentes de Losa
2. Puentes con Vigas Cajón
CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS CLASIFICACION DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO 1. Puentes de Losa
3. Puentes de Vigas
2. Puentes con Vigas Cajón
18
19/04/2016
CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS LUCES RECOMENDADAS SEGÚN TIPOLOGIA DE PUENTE. Los sistemas de vigas se usan habitualmente para tramos pequeños y medianos. Los sistema de arco se usan principalmente para grandes luces. Los sistemas de puentes suspendidos se utilizan para luces muy largas. Para puentes de concreto armado: • Para luces de hasta 130ft (39m) se recomiendan un sistema de vigas. • Para luces que oscilan entre los 130ft (39m) y 200ft (60m), se pueden usar tanto un sistema de arco como de viga. • Para luces largas, se recomienda usar un sistema de arco. Luces mayores a 160ft (48m)
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO LUCES RECOMENDADAS SEGÚN TIPOLOGIA DE PUENTE (CONCRETO ARMADO) Simplemente apoyados.
Luz (m)
Losa
6 -12
Vigas T
12-24
Placa sólida en arco
12
Vigas curvadas en arco
18
Continuos Losa, 2 tramos
Luz (m) 9-9 12-12
Losa, 3 tramos
8-8-8
Pórtico sólido
12
Aporticados de vigas T Vigas T, 2 tramos
16 15-15 21-21
Vigas T, 3 tramos
12-15-12 a 15-21-15
Cajón, 3 tramos
18-24-18 a 23-27-23
19
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO LUCES RECOMENDADAS SEGÚN TIPOLOGIA DE PUENTE (CONCRETO PRECOMPRIMIDO) Simplemente apoyados Losa
9-12
Losa con alveolos
9-15
Doble TEE
12-18
Cajón cerrado vaciado en sitio Viga AASHTO
Continuos
Luz (m)
Luz (m)
Losa
10-10 a 12-15-12
Losa con alveolos
15-21-15 a 32-32
38 15-30
Vigas AASHTO
25 a 32
Vigas I
18-36
Vigas AASHTO Postensadas
Vigas Cajón
24-36
Cajón
30-30 20-20 a 61-61
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Predimensionado de Tableros
Superestructura
Altura mínima (incluyendo la losa de tablero) Tipo
Material
Losas con armadura principal paralela al tráfico
Concreto Armado
1.2 L 10 30
Tramos continuos L
10 30
0.54
Vigas T
0.070
0.065
Vigas cajón
0.060
0.055
Vigas de estructuras peatonales.
0.035
Losas
Concreto Pretensado
Tramos simples
0.030
0.033 6.5
0.027
Vigas cajón coladas en sitio
0.045
0.040
Vigas doble T prefabricadas
0.045
0.040
Vigas de estructuras peatonales
0.033
0.030
Vigas de cajón adyacentes
0.030
0.025
6.5
20
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO PUENTES SEGMENTALES. (Free Cantilever Method. FCM)
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
MIDAS Civil, 2016
21
19/04/2016
CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS Componentes típicos de Puentes Convencionales Barandas: Se instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente cuando existen pases peatonales, o en puentes peatonales, para protección de los usuarios. Una baranda puede ser diseñada para usos múltiples (caso de barandas combinadas para peatones y vehículos) y resistir al choque con o sin la acera. Pavimento. (Art. 2.3.2.2.4) El pavimento de la vía se dispone en la superficie del puente y accesos, y puede ser rígido o flexible. El espesor del pavimento se define en función al tráfico esperado en la vía. Según la norma las superficies de rodamientos sobre un puente deben poseer antideslizantes, drenaje y peralte. Losa de transición. (Art. 2.5.2.4) En caminos pavimentados se debe disponer de una losa estructural de transición entre el acceso y el estribo del puente. Las losas de transición son la solución más frecuente para asegurar un paso suave desde el terraplén de acceso que es una zona flexible a otra zona más rígida que es la constituida por la estructura de paso (Puente). El objetivo de esta losa es amortiguar las diferencias de asentamiento que existen entre el estribo del puente y los terraplenes
CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS Componentes típicos de Puentes Convencionales Diafragmas o Separadores: Un puente multivigas debe estar provisto de diafragmas o separadores. Los diafragmas son elementos estructurales diseñados para soportar las deformaciones laterales y transversales de las vigas de la superestructura de un puente.
22
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Control de Deformaciones Estados límites de servicio (Art. 9.5.2). En los estados límites de servicio los tableros y sistemas de tableros se deberán analizar como estructuras completamente elásticas. Se deberán considerar las deformaciones excesivas que puedan originarse en el tablero con el objetivo de impedir la pérdida y desgaste de la superficie de rodamiento. Para los sistemas de tableros la flecha provocada por la sobrecarga y el incremento por carga dinámica no deberá ser mayor a los siguientes valores: • • •
⁄800 para tableros sin tráfico peatonal. ⁄1000 para tableros con tráfico peatonal limitado. ⁄1200 para tableros con tráfico peatonal significativo.
En los tablero de concreto se deberán investigar los estados límites de fatiga.
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO PRECOMPRIMIDO Elementos pretensados
Elementos Postensados
El pretensado se logra cuando el refuerzo se tensa antes del vaciado. Una vez endurecido el concreto se libera dicha tensión, luego la armadura tratará de volver a su estado original, transmitiendo esfuerzos de compresión al concreto por adherencia, luego el peso propio más la carga externa contrarrestan el presfuerzo inducido, resultando un mínimo estado de esfuerzos para la viga
En el postensado el refuerzo se tensa después de que el concreto ha fraguado. Antes de vaciar se colocan tubos o conductos conteniendo el acero sin tensionar. Una vez que el concreto ha fraguado se tensiona el acero mecánicamente mediante sistemas de anclaje en los extremos del elemento para que se mantengan tensionados, de manera que se transmite la compresión al concreto por los extremos y no por adherencia, luego se inyecta en el ducto una lechada que puede ser de productos adherentes o no adherentes para proteger y fijar el tendón dentro del ducto.
23
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO PRECOMPRIMIDO
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO PRECOMPRIMIDO
24
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Vigas de Apoyo de Tableros
MIDAS Civil, 2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Vigas de Apoyo de Tableros
25
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Columnas o Pilares Las pilas de los puentes, también conocidos como apoyos centrales, son miembros estructurales que tienen la función de brindar apoyo vertical al puente. La diferencia entre las pilas y estribos reside, principalmente, en su ubicación, ya que los estribos se ubican en los extremos del puente, mientras que las pilas se ubican en los tramos centrales.
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Columnas o Pilares Control de acero transversal.
Consideraciones de Esbeltez Para miembros no arriostrados contra deformaciones laterales, se puede obviar el efecto por esbeltez, si:
22 0.45
1 Consideraciones de Longitud Efectiva (KL)
Figura Valor teórico de K Valor de diseño de K
a
b
c
d
e
f
0.5
0.7
1.0
1.0
2.0
2.0
0.65
0.80
1.0
1.2
2.1
2.0
26
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Columnas o Pilares. Diseño en Flexocompresión Uniaxial. Uso de Diagramas de Interacción.
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
Diseño Estructural de Columnas o Pilares. Diseño en Flexocompresión Biaxial Uso de Superficies de Interacción.
27
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
28
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO FILOSOFIA DE DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO SEGÚN AASHTO LRFD BRIDGE
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO HERRAMIENTAS DE DETALLADO EN CONCRETO ARMADO (SOFTWARE TEKLA). Cortesía de la Empresa Construsoft.
29
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO HERRAMIENTAS DE DETALLADO EN CONCRETO ARMADO (SOFTWARE TEKLA). Cortesía de la Empresa Construsoft.
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO HERRAMIENTAS DE DETALLADO EN CONCRETO ARMADO (SOFTWARE TEKLA). Cortesía de la Empresa Construsoft.
30
19/04/2016
LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CONCRETO ARMADO Y PRECOMPRIMIDO HERRAMIENTAS DE DETALLADO EN CONCRETO ARMADO (SOFTWARE TEKLA). Cortesía de la Empresa Construsoft.
31
