Informe Final Puentes 2015 Resumen Vf

SISTEMA DE GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURA PARA LA REDUCCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO EN PUENTES Y VIADUCTOS ELEVADOS DE LA CIUDAD DE LIMA 1,2

1,2

1,2

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1

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Jorge OLARTE , Jorge GALLARDO , Sebastián ROMANÍ , John AMPUERO , Jean CUTTI y Kiyoshi TACAS ______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________ RESUMEN El objetivo de esta investigación es elaborar un Sistema de Gestión de Infraestructura para la reducción del Riesgo Sísmico de Puentes y Viaductos Elevados de la ciudad de Lima. Para ello, se estudiar el peligro sísmico y la categorización donde se ubican los puentes, se realizará una Georeferenciación de los puentes de acuerdo a su tipo de suelo, se propondrá una metodología para estimar la vulnerabilidad estructural con métodos cualitativoscuantitativos y se estima el riesgo sísmico en un primer nivel de estudio mediante fichas de inspección técnicovisual en 62 puentes de la ciudad de Lima y Callao. Los resultados de los niveles de seguridad estructural por inspección técnico – visual de cada uno de los puentes evaluados se presentan. Se concluye que un 29.1% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Adecuada y Buena, el 24.2% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Regular y finalmente el 46.7% de los puentes se encuentra en una condición Mala o Crítica. En la presente investigación se identificaron los problemas encontrados en cada elemento de los puentes, por lo que está abierta la posibilidad de generar soluciones para dichos problemas. Estas soluciones deben estar enfocadas en los puentes clasificados como de condición Mala, Muy Mala y Crítico en la presente investigación. En el caso de los puentes catalogados como Muy Mala y Crítico, se recomienda la intervención inmediata de la autoridad competente a fin de proceder a la demolición o rehabilitación de los mismos. Palabras claves: Prevención de Riesgos y Desastres, Tecnología de Información y Sistemas de Gestión de Infraestructura ______________________________________________________________________________________________ INTRODUCCIÓN 1. ANTECEDENTES En Perú no se ha dado prioridad a la investigación sobre el comportamiento sísmico de puentes, puentes, lo que se atribuye a una carencia de normatividad nacional específica que permita justificar los criterios de diseño empleados. Lo anterior representa un riesgo para la población al no poderse definir el nivel de seguridad que guardan estas obras ante la acción del sismo, las cuales son vitales para la comunicación y que su falla o mala operación generan daños colaterales a la población, tales como: problemas de tráfico, pérdidas económicas que repercuten en varios sectores de la sociedad, dificultad del personal de protección civil o de alguna otra institución de auxilio para llegar a sitios donde se requiera atender los siniestros producidos por el sismo. En otros países los puentes han evidenciado un mal comportamiento sísmico, tal como ocurrió durante los eventos sísmico de Northridge (1994), Kobe (1995), Chi Chi (1999), entre otros (Rivera, 2007). En la mayoría de estos sismos el colapso de los puentes se atribuyó a la falla predominante de sus columnas lo que demuestra que son elementos estructurales altamente vulnerables a la acción del sismo en comparación con otra parte de la estructura.

Los puentes son, junto a los túneles, las estructuras de mayor costo de Construcción y mantenimiento dentro de la red vial. El mantenimiento incluye los costos directos de la ingeniería y construcción, más los costos de los usuarios y externalidades generadas por trabajos de mantenimiento. Adicionalmente, estos elementos determinan la conectividad que ofrece una red y son su principal fuente de vulnerabilidad, ya que al no estar operativos se pierde un parte importante de las posibilidades de transporte. El colapso de un puente tiene un elevado riesgo de pérdida de vidas humanas, lo que junto a los problemas de transporte enunciados anteriormente, han determinado la necesidad primordial de realizar gestión de los puentes existentes, con el propósito de que éstos se encuentran en condiciones aceptables de seguridad y funcionalidad. 2. PROBLEMA QUE ABORDA Podemos indicar la carencia de información de la Vulnerabilidad Sísmica en Puentes de concreto armado de la ciudad de Lima. La incertidumbre en el comportamiento de Puentes de la ciudad de Lima frente a un sismo fuerte. Finalmente la falta de un Sistema de Gestión de Infraestructura en Puentes y Viaductos elevados en la ciudad de Lima. 3. JUSTIFICACIÓN Debido a la amenaza sísmica latente en la ciudad de Lima, es necesario llegar a un mejor conocimiento sobre la vulnerabilidad de las infraestructuras viales, de tal manera que constituya un punto de partida para establecer criterios de toma de decisiones emergentes ante un sismo en lo que se refiere a movilización o a medidas de mitigación del riesgo, y dictar políticas de planificación que tomen en cuenta el peligro sísmico,

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Instituto de Investigación, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería 2 Departamento Académico de Estructuras, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería Ingeniería Email: [email protected] [email protected]

SISTEMA DE GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURA PARA LA REDUCCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO EN PUENTES Y VIADUCTOS ELEVADOS DE LA CIUDAD DE LIMA

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todo esto con el fin de evitar desgracias que afecten gravemente a la población capitalina y sus bienes. Además, es necesario considerar las medidas de prevención contra los efectos de los desastres sísmicos como parte fundamental de los procesos de desarrollo integral en el ámbito regional y urbano, con el fin de reducir el nivel de riesgo existente.

número medio de veces, por unidad de tiempo, en que el valor de esa intensidad sísmica es excedido. Es posible determinar el peligro sísmico contando las veces en que se han excedido valores dados de intensidad en el sitio de interés.

4. OBJETIVOS Elaborar un Sistema de Gestión de Infraestructura para reducir el Riesgo Sísmico de Puentes y Viaductos elevados en la ciudad de Lima; para lo cual se propondrá y utilizará una metodología simplificada para evaluar la vulnerabilidad sísmica de estos, con ello estimar el riesgo sísmico según su ubicación y establecer los niveles de vulnerabilidad de estas estructuras. 5. HIPÓTESIS Conociendo información básica del puente como son, Tipo de Puente, longitud, geometría, tipo de apoyos, altura de Pilares, materiales y otros, establecer la vulnerabilidad símica del puente y con su ubicación el riesgo sísmico del mismo. La falla de un puente no solo implica el costo por la pérdida del mismo, sino que las pérdidas económicas son más elevadas debido al servicio que deja de prestar, con ello los costos de conservación resulta ser una inversión menor.

Figura 1. Fuentes sismogénicas del área de estudio Empleando un modelo de distribución de sismicidad de Poisson la actividad de la i-ésima fuente sísmica se especifica en términos de la tasa de excedencia de las magnitudes,  i (M), que ahí se generan. La tasa de excedencia de magnitudes mide qué tan frecuentemente se generan, en una fuente, temblores con magnitud superior a una dada. En estos casos, la sismicidad queda como sigue:   M    0

n  N Mu  ( a

1

Magnitud Intensidad 8.1 IX 8.0 VIII 8.3 VIII 8.6 X 8.2 VIII 8.0 VIII 8.1 VIII 7.7 IV 8.0 VIII

  M u

(1)  e   M u donde: Mo es la mínima magnitud relevante.  o,  i, y Mu son parámetros que definen la tasa de excedencia de cada una de las fuentes sísmicas. 7.1. Cálculo de Peligro Sísmico Una vez conocidas la sismicidad de las fuentes, los patrones de atenuación de las ondas generadas en cada una de ellas, y los efectos de la geología local, puede calcularse el peligro sísmico considerando la suma de los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio donde se encuentra la estructura. El peligro sísmico, a, expresado en términos de las tasas de excedencia de intensidades es:

6. ANÁLISIS HISTÓRICO DE EVENTOS SÍSMICOS A través de su historia, Lima a estado expuesta a varios terremotos destructivos de magnitud mayores a 8 (Mw), con una recurrencia del orden de 100 años (Tabla 1). La historia sísmica esta constituida por los efectos causados por los movimientos sísmicos ocurridos desde 1555 hasta 1915, que aparecen en crónicas especialmente describiendo la destrucción de las edificaciones de ladrillo y adobe, especialmente los templos y en particular los campanarios. Aunque en cierto nivel todos han sido sismos destructores, algunos han causado cuantiosos daños. Tabla 1. Terremotos significativos de subducción en la zona central del Perú, cerca de Lima Año 1586 1678 1687 1746 1940 1966 1974 1996 2007

e   M  e

Ro , p) 

e

  M 0



    M P r ( A  a M , Ro )dM

(2)

n 1 Mo

2

donde la sumatoria abarca la totalidad de las fuentes sísmicas N, y Pr (A>a|M,R )i es la probabilidad de que la intensidad exceda un cierto valor, dadas la magnitud del sismo M, y la distancia entre la i-ésima fuente y el sitio Ri . Las funciones  i (M) son las tasas de actividad de las fuentes sísmicas. La integral se realiza desde Mo hasta Mu, lo que indica que se toma en cuenta, para cada fuente sísmica, la contribución de todas las magnitudes (Ordaz, 1999). En vista de que se supone que, dadas la magnitud y la distancia, la intensidad tiene distribución lognormal, la probabilidad Pr(A>a|M,R )i se calcula de la siguiente manera:  1 E ( A M , Ri )  (3)  P r( A  a M , Ro)      Lna ln  a   siendo  (.) la distribución normal estándar, E(A|M,R )i el valor medio del logaritmo de la intensidad (dado por la ley de atenuación correspondiente) y su correspondiente desviación estándar.

1

Escala de Magnitud de Momento, Mw 2 Intensidad de Mercalli Modificada reportada in Lima

7. PELIGRO SÍSMICO La amenaza sísmica, también conocida como peligro sísmico, se cuantifica en términos de los períodos de retorno de intensidades sísmicas relevantes en el comportamiento de las estructuras. La tasa de excedencia de una intensidad sísmica se define como el

 Lna


2

El peligro sísmico se expresa, entonces, en términos de la tasa de excedencia de valores dados de intensidad sísmica. Como se ha indicado, en este caso la intensidad sísmica a, se mide con las ordenadas del espectro de respuesta de seudoaceleraciones para 5% del amortiguamiento crítico y el período natural de vibración de la edificación de interés T.

8. SOBRECARGA VEHICULAR DE DISEÑO EMPLEADO EN EL PERÚ PARA EL DISEÑO DE PUENTES En nuestro país, al no contar con una norma específica para el diseño de puentes, se ha estado utilizando las Especificaciones AASHTO Estándar, cuya primera edición data del año 1944, el mismo que especificaba cuatro clases de camiones: Tabla 2. Clases de camión, especificaciones AASHTO Estándar (1944) Camión AASHTO Peso (lb) Peso (t) H 15-44

30000

14

H 20-44

40000

18

HS 15-44

54000

25

HS 20-44 72000 32 Al resultar evidente que las sobrecargas especificadas por AASHTO eran insuficientes para representar las acciones de muchos de los camiones en circulación, en la década de los ´70 y ´80 del siglo pasado, se optó por sustituirlas por las de las normas francesas (C25, posteriormente escalada para definir la sobrecarga C30), manteniendo la filosofía de diseño de las especificaciones AASHTO Estándar.

Figura 2. Curva del Peligro Sísmico del Puente Alipio Ponce (tasas de excedencia de aceleraciones a sociados al periodo de retorno)

Tabla 3. Clases de camión, sustituyéndolas por las de las normas francesas (décadas de 1970 y 1980) Camión Norma Francesa Peso (t) C25

50

C30 60 En la década del 90, con la finalidad de guardar consistencia con la filosofía utilizada en el diseño de los puentes con las especificaciones AASHTO, se optó por escalar la sobrecarga vehicular utilizada por muchos años, apareciendo la denominada HS 25. Tabla 4. Clases de camión, especificaciones AASHTO Estándar (década de 1990) Camión AASHTO Peso (lb) Peso (t)

Figura 3. Isoaceleraciones para un periodo de retorno de 1000 años-Sismo Muy Raro (tasa de excedencia de 7% de ser excedida en 75 años-Vida Útil)

HS 25-44

90000

41

Con la publicación de las especificaciones AASHTO LRFD a mediados de los años 90, el formato adoptado para este documento es el de “Cargas y Resistencias Factoradas” (LRFD), lo que permite la consideración

adecuada de la variabilidad tanto en las cargas como en las propiedades de los elementos resistentes. Bajo esta filosofía, los puentes se diseñan para satisfacer una serie de condiciones límite de seguridad y de servicio, todas ellas de igual importancia, teniendo en cuenta también aspectos constructivos, de posibilidad de inspección, de estética y de economía. Una primera etapa del estudio se basó en la propuesta de Normas de Dimensiones de Vehículos y Pesos Brutos Permisibles para el tránsito en la Red Vial Nacional, suponiendo que cualquiera de los vehículos permitidos en esa Norma podría circular sobre los puentes. En una segunda etapa se consideraron los camiones reales, según la información proporcionada por el Departamento de Informática del ex-Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción.

Figura 4. Isoaceleraciones para un periodo de retorno de 1500 años-Sismo Catastrófico (tasa de excedencia de 5% de ser excedida en 75 años-Vida Útil)


3

Se determinaron los momentos y cortes máximos producidos por cada tipo o combinación de vehículos en puentes simplemente apoyados, con luces comprendidas entre 10 y 100 m. Para efectos de determinar la carga de diseño sólo se consideraron vehículos con pesos superiores a las 40 t; además, se escalaron los pesos por eje de los camiones y sus remolques con pesos totales entre 48 t y 60 t, de modo que no se excedan los límites dados por las disposiciones vigentes. Adicionalmente, se descartaron los vehículos con pesos mayores que 60 t. Para cada luz se supuso que los momentos flectores y los cortes máximos tienen una distribución normal, estimándose la carga de diseño como aquella que solo sería excedida una vez en 75 años. Como resultado de dicho estudio, se comprobó que la denominada sobrecarga HL-93, satisfacía la demanda de los vehículos que circulaban por la Red Vial Nacional, razón por la que fue incluida en el Manual de Diseño de Puentes (2003)

Figura 5. Ubicación de los puntos de Línea Cortina (JICA, 2013) Debido a que el Manual de Diseño de Puentes (MTC, 2003) no cuantifica los periodos de retorno asociados a los tipos de puentes de las tres categorias, asimismo dicho Manual no especifica que puentes y viaductos de Lima se pueden catalogar como puentes críticos, esenciales u otros puentes, proponemos en la tabla 6, 7 y 8 la categorización de puentes críticos, esenciales u otros puentes asociados al tipo de sismo y al periodo de retorno.

Tabla 5. Camión AASHTO LRFD. Manual de Diseño de Puentes (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2003) Camión AASHTO LRFD Peso (t) HL-93

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9. IMPORTANCIA DE PUENTES Y VIADUCTOS DE LIMA CATEGORÍZACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS Para la categorización de los puentes utilizaremos las siguientes Normas/Manuales:  Manual de Diseño de Puentes (MTC, 2003)  Design Especification (AASHTO LRFD Bridge, 2012) Para efectos de establecer los procedimientos mínimos de análisis, así como determinar los coeficientes de modificación de la respuesta en distintos casos, los puentes se clasificarán en tres categorías de importancia:  Puentes críticos  Puentes esenciales, u  Otros puentes Los puentes esenciales son aquellos que como mínimo deberán quedar en condiciones operativas después de la ocurrencia de un sismo con las características de diseño, a fin de permitir el paso de vehículos de emergencia y de seguridad o defensa. Sin embargo algunos puentes deberá, permanecer operativos luego de la ocurrencia de un gran sismo, que supere el sismo de diseño, y permitir en forma inmediata el paso de vehículos de emergencia, y de seguridad o defensa. Estos deberán ser considerados como puentes críticos. Para la selección de los puentes y viaductos hemos utilizado el estudio de Encuesta de Recolección de Información Básica del Transporte Urbano en el Área Metropolitana de Lima y Callao realizado por el Consorcio Nippon Koel Co. Ltd y Nippon Koel Latin America / JICA (2013). En este trabajo se plantea 2 líneas cortina con encuestas de conteo de tráfico y de ocupación de pasajeros, en 15 locaciones a lo largo de la ribera del río Rímac y en 7 de la Carretera Panamericana Sur tal como muestra en la figura 5.

Tabla 6. Propuesta de categorización de puentes esenciales y críticos Vida Útil (años)

50

75

75

Tasa de Excedencia (%)

10

7

5

Periodo de Retorno (años)

TR=500

TR=1000

TR=1500

Tipo de Sismo

Raro

Muy raro Catastrófico

Importancia

Otros

Esencial

Crítico

Tabla 7. Propuesta de categorización de puentes críticos en la ciudad de Lima y Callao a considerando las estaciones de las Líneas Cortina del Río Rímac y Panamericana Sur (JICA, 2013) CODIGO Nombre (Río Rímac) CLR1

Puente Gambeta

CLR2

Puente Faucett

CLR3

Puente Universitaria

CLR4

Puente Dueñas

CLR5

Puente Santa María

CLR6

Puente Ejercito

CLR7

Puente Santa Rosa

CLR8

Puente Ricardo Palma

CLR9

Puente Huánuco

CLR10

Puente Huáscar

CLR11-1

Puente Nuevo (Av. Chinchaisuyo)

CLR11-2

Puente Nuevo (Av. Pirámide del Sol)

CLR12

Puente La Lomas

CLR13

Puente Prialé


4

CLR14

Puente Huachipa

CLR15

Puente Bayles Santa Clara

CODIGO

Nombre (Panamericana Sur)

CLP1

Puente Angamos

CLP2

Puente Benavides

CLP3

Puente Tomas Valle (Tren Eléctrico)

CLP4

Puente Alipio (panamericana y Salida)

CLP5

Puente Mateo Pumacahua

CLP6

Puente Huaylas (Rampa)

CLP6-1 CLP7

La inspección técnica - visual de los puentes se realizó mediante unas fichas de inspección facilitadas por el Ing. Cesar Aranís García-Rossel. En ellas se anotaron todas las observaciones y puntuaciones requeridas para tener una valoración de cada uno de los 3 componentes que contiene:  Tablero.  Superestructura.  Subestructura. El equipo de trabajo de campo estaba formado por 4 personas para realizar la evaluación técnico visual de los puentes analizados. Dentro de las actividades a realizar podemos indicar lo siguiente:  Toma del archivo fotográfico.  Evaluación propiamente del puente.  Levantamiento geométrico del puente.  Ensayo de esclerometría.  Ensayo de vibraciones ambientales.

Puente El Sol Puente Dv. Lurín (Carretera)

Tabla 8. Propuesta de aceleraciones para 3 puentes con aceleraciones asociadas a diferentes periodos de retorno Aceleración Aceleración Aceleración Nombre del TR=500 años TR=1000 años TR=1500 años Puente (gals) (gals) (gals) Izaguirre 457 560 627 Atocongo 457 558 626 Tomas Valle 458 561 628 10. GEOREFERENCIACIÓN DE PUENTES Y VIADUCTOS ELEVADOS Con el fin de posicionar los puentes y viaductos elevados de la ciudad de Lima, se hizo uso de un equipo GPS marca Garmin. Para este fin la georeferenciación está en coordenadas geográficas. Cada puente y viaducto evaluado posee una data de coordenadas y elevación (msnm) respectivamente.

Figura 7. Vibraciones ambientales en el Puente del Ejercito Viejo: Registro Temporal

Figura 6. Equipo GPS usado para la georeferenciación

Figura 7. Georeferenciación de puentes evaluados Figura 8. Vibraciones ambientales en el Puente del Ejercito Viejo: Registro Frecuencial (FFT)

11. INSPECCIÓN TÉCNICA – VISUAL DE PUENTES Y VIADUCTOS


5



Tabla 9. Leyenda de las fichas de inspección técnico visual N. No aplicable



Fluencia . Resistencia ultima.

Se presenta los resultados del diagrama de MomentoCurvatura para el Puente Izaguirre. 2 Concreto en columnas: 350 kgf/cm

9. Excelente condición 8. Muy buena condición –No se nota problemas 7. Buena condición –Algunos problemas menores 6. Condición satisfactoria –Elementos estructurales muestran deterioro menor 5. Condición regular –Todos los elementos estructurales principales aceptables, pero pueden tener pérdidas de sección menores, fisuración, despostillamiento o socavación 4. Condición pobre –Avanzada pérdida de sección, deterioro, despostillamiento o socavación 3. Condición seria –Pérdida de sección, deterioro, despostillamiento o socavación afectan seriamente los elementos estructurales principales. Posibles fallas locales. Se puede presentar fisura de fatiga en el acero o fisuras de corte en el concreto 2. Condición crítica –Avanzado deterioro de los elementos principales. Pueden presentarse fisuras por fatiga en el acero o fisuras por corte en el concreto. O la socavación puede haber removido el apoyo de la subestructura. A menos que se inspeccione detenidamente puede ser necesario cerrar el puente hasta que se tomen acciones correctivas 1. La condición de falla inminente –Deterioro mayor o pérdida de sección en elementos estructurales críticos o movimientos horizontales o verticales que afectan la estabilidad de la estructura. El puente está cerrado al tráfico pero las acciones correctivas pueden ponerlo nuevamente en servicio para cargas livianas 0. Condición de falla –Fuera de servicio más allá de cualquier acción correctiva

Figura 9. Curva Momento – Curvatura de columna típica del puente Izaguirre DIAGRAMA MOMENTO-CURVATURA

500 400 300 200 100

0 0

0.005

0.01

0.015

0.02

Figura 10. Curva trilineal Momento – Curvatura de columna típica del Puente Izaguirre 12.2. Curva de capacidad y energia deformacion inelastica

12. VULNERABILIDAD SISMICA: PROPUESTA DE MODELO SIMPLIFICADO POR DESEMPEÑO El método propuesto para el cálculo de la Vulnerabilidad Sísmica de los puentes se basa en la comparación de la energía de deformación inelástica interna que puede absorber el sistema versus la energía de demanda sísmica. El procedimiento para aplicar el método propuesto es el siguiente:  Determinación del diagrama de momento curvatura, se considera tres puntos: agrietamiento, fluencia y carga ultima.  Calculo de la Curva de capacidad que correlaciona carga lateral con desplazamiento.  Cálculo de la energía de deformación inelástica.  Cálculo de la energía de demanda.  Comparación de la energía de demanda con la energía inelástica.  Determinación del comportamiento para cada nivel de sismo propuesto: Sismo Raro, Muy Raro y Catastrófico.

 Mdata    data  Momento t-m

Curvatura 1/m

0

0

35

0.00032

279

0.00268

399

0.016

Msec Vumax

3

L kk  1 2 kk Vact     Vuma kk  20  nrosegmentos  4

i  0 nrosegmentos L x  i i nrosegmentos

12.1. Diagrama momento - curvatura Se considera un modelo trilineal de:  Agrietamiento.


6

 x  i Mact  Vactkk  1  L i  kk  L 

Figura 12. Modelo tridimensional del puente Izaguirre

CALCULO DE GIROS Y DEFORMACIONES j



 j  kk 

m

1 j

 j  kk 



1

m

  m  kk   m 1  kk     xm  xm 1 2     m  kk  m 1  kk     xm  xm 1 2  

Figura 13. Primer Modo de Vibración Lateral del puente Izaguirre

CALCULO DE ENERGIA DE DEFORMACION

U

j  kk

CURVA CAPACIDAD CARGA LATERAL - DEFORMACION (PUSH OVER) 175

 wp  0 tonnef Ma 

a 

) n o 150 t ( L A 125 R E T A 100 L A G R75 A C

Mact j  kk  Mact j 1 kk 2

 j  kk   j 1 kk 2

for k  0 nrodatos  1

50

if Ma  Msec  Ma  Msec

k 1

k

wp  wp 

Ma  Mseck 2

25



 a  sec

0

k

0

Msec k 1  Msec k 2

4

6

8

10

12

14

DESPLAZAMIENTO LATERAL (cm)

break wp  wp 

2



 sec

k 1

 sec

Figura 14. Curva de capacidad de carga lateral vs deformación del puente Izaguirre

k

wp

12.3. Cortante vs Energia de deformacion nrosegmentos

Utotal

kk





m

1

L  U   m  kk nrosegmentos  

CORTANTE - ENERGIA DE DEFORMACION 175 L 150 A S A 125 B E 100 T N 75 A T R 50 O C 25

0 0

5

10

15

20

ENERGIA DE DEFORMACION

Figura 15. Gráfica Cortante vs energia de deformacion del puente Izaguirre

Figura 11. Pilares en Puente Izaguirre

12.4. Evaluacion de vulnerabilidad sismica del puente izaguirre Tabla 9. Resultados de la evaluacion de vulnerabilidad sismica del puente Izaguirre


7

16

Coeficiente Cortante Energia de sísmico demanda Deformación demanda (depende elástica elástica (m) elastica periodo) (ton) (ton-m) 1.1670

541

0.0253

6.85

1.4300

663

0.0310

10.28

1.6000

742

0.0347

12.87

Conclusión Estructura incursiona en el rango inelástico para sismo raro Estructura dentro del rango inelástico para sismo muy raro Estructura próximo al colapso para sismo catastrófico

13. RESULTADOS ESTADÍSTICOS DE LA DATA DE EVALUACIÓN DE PUENTES Y VIADUCTOS Los resultados estadísticos de los 62 puentes y viaductos indican lo siguiente: Por año de construcción, el 64.5% de los puentes y viaductos fueron construidos entre 1944 y 1989, mientras que el 22.6% fueron construidos después de 2003. Por tipo de suelo, el 96.8% de los puentes esta ubicados en Suelo I mientras que el 3.2% de los puentes y viaductos están en Suelo II. Por tipo de estructura, el 98,4% son del tipo Losa viga, mientras que el 1.6% son del tipo Arco. En relación al gálibo, podemos indicar que el 80.6% cumple los requerimientos de altura de los puentes y viaductos, mientras que el 19.4% no lo cumple. En relación a la geometría en planta de los puentes, el 79.0% es de geometría Recto, el 12.9% Esviado y el 8.1% es Curvo. En relación a los niveles de seguridad estructural de los puentes, Los resultados de los niveles de seguridad estructural por inspección técnico – visual de cada uno de los puentes evaluados se presentan en el siguiente cuadro resumen. Se concluye que un 29.1% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Adecuada y Buena, el 24.2% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Regular y finalmente el 46.7% de los puentes se encuentra en una condición Mala o Crítica. Por tipo de material, tipo de material de los puentes, el 53.2% es de vigas de concreto armado, el 24.2 es de vigas de concreto pretensado y el 22.6% es de vigas de acero.

14.2. Alcances del trabajo de investigación  Estimación del Peligro Sísmico para 500, 1000 y 1500 años.  Propuesta de categorización de Importancia para los puentes de Lima y Callao.  Inspección Técnica-Ocular en 62 puentes.  Data georeferenciada y geoprocesada de 62 puentes.  Obtención de planos originales de 16 puentes.  Planos digitalizados AutoCad de 10 puentes.  Ensayos de vibraciones ambientales en 8 puentes.  Ensayos de esclerometría en 9 puentes.  Vulnerabilidad sísmica: Propuesta de modelo simplificado por desempeño del puente Izaguirre.  Sistema de gestión de riesgos de infraestructura para la reducción del riesgo sísmico en puentes y viaductos elevados de la ciudad de Lima.

Figura 16. Enfoque de la Mitigación del Riesgo Sísmico para Lineas Vitales e Infraestructuras (K. Pitilakis, K. Kakderi, 2011)

14. SISTEMA DE GESTIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA PARA LA REDUCCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO EN PUENTES Y VIADUCTOS ELEVADOS DE LA CIUDAD DE LIMA 14.1. Logros del proyecto  Realizar aportes al área de Estructuras, Transportes, Construcción y Tecnología.  Tener referenciados los puentes y viaductos elevados en un Sistema de Gestión.  Beneficiar a más de 9.7 millones de Lima y Callao en caso de un Sismo  Tener una base de datos para futuras Incentivar a los profesionales de investigaciones.  Ingeniería a realizar proyectos dedicados a Puentes.

Figura 17. Propuesta de Sistema de Gestión de la Infraestructura de Puentes y Viaductos de Lima


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Figura 18. Sistema de Gestión GIS de Puentes y Viaductos de Lima 15. CONCLUSIONES Se presenta un Sistema de Gestión de Infraestructura para la Reducción del Riesgo Sísmico en puentes y viaductos elevados de la ciudad de Lima que incluye la Data Georeferenciada y Geoprocesada de 62 puentes de Lima y Callao. Las principales características del Sistema son:  Peligro sísmico de la Región Lima para periodos de retorno de 500, 1000 y 1500 años.  Categorización de Importancia para los puentes de Lima y Callao.  Ficha de Inspección Técnica-Visual en 62 puentes que incluye: Año de construcción, tipo de suelo, coordenadas georeferenciadas GPS/Google Maps, tipología estructural (material, condiciones de borde, sección transversal, peralte h, ubicación del tablero y geometría plana), gálibo y puntuación de nivel de seguridad estructural para el tablero, superestructura y subestructura. Finalmente se presenta una puntuación final de seguridad estructural para cada puente.  Obtención de planos originales de 16 puentes.  Planos digitalizados AutoCad de 10 puentes.  Ensayos de vibraciones ambientales en 8 puentes.  Ensayos de esclerometría en 9 puentes.  Se han obtenido un 19.4% de los puentes (12 puentes de 62 evaluados) con un gálibo insatisfactorio (menor de 5-5.5m) que no cumple lo especificado en el Manual de Puentes del MTC y requiere una especial atención debido al impacto o colisión de vehículos y posterior riesgo de colapso de dichos puentes.  Vulnerabilidad sísmica: Propuesta de modelo simplificado por desempeño del puente Iza guirre. Los resultados de los niveles de seguridad estructural por inspección técnico – visual de cada uno de los puentes evaluados se presentan en el siguiente cuadro resumen. Se concluye que un 29.1% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Adecuada y Buena, el 24.2% de los puentes evaluados se encuentran en una condición Regular y finalmente el 46.7% de los puentes se encuentra en una condición Mala o Crítica.

Figura 19. Gálibo de los puentes de Lima Tabla 10. Resultados de los niveles de Seguridad Estructural de Puentes y Viaductos de Lima (62 puentes evaluados) Niveles de Seguridad Estructural de los Puentes

Riesgos

Riesgos (%)

Excelente Buena Adecuada

0 6 12

0.0 9.7 19.4

Regular

15

24.2

Mala Muy Mala Crítica TOTAL

18 9 2 62

29.0 14.5 3.2 100.0

PORCENTAJE DE RIESGO POR NIVEL DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LOS PUENTES

100 ) 80 % ( S60 O G S40 E I R

20

0.0

9.7

19.4

24.2

29.0 14.5 3.2

0 ExcelenteBuenaAdecuadaRegular Mala Muy MalaCrítica

Figura 20. Porcentaje de Riesgos por niveles de Seguridad Estructural de Puentes y Viaductos de Lima (62 puentes evaluados) En general se pudo observar la falta de mantenimiento en los puentes evaluados, esto se refleja en barandas oxidadas, veredas fisuradas, presencia de agua empozada, corrosión del concreto en pilares y estribos, en muchos casos estos últimos sirven de servicios higiénicos para algunos transeúntes y personas de mal vivir. Se tuvo dificultades para la evaluación de la superficie de rodadura en algunos puentes, esto debido a que los puentes no contaban con veredas para la respectiva inspección y mantenimiento, por lo que el acceso es restringido por el paso de los vehículos a gran velocidad. Se presentaron algunas restricciones de acceso en las salidas de campo para la inspección técnico – visual de


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los puentes. En los puentes ubicados sobre el río Rímac, el acceso es restringido por lo que no se puede apreciar al detalle la superestructura (vigas y diafragmas) y la subestructura (estribos y pilares). Otro inconveniente ha sido la presencia de personas de mal vivir debajo de los puentes, razón por lo cual no se pudo conocer al detalle el estado de conservación de la superestructura y subestructura especialmente las condiciones de apoyo de la superestructura y los pilares En la presente investigación se identificaron los problemas encontrados en cada elemento de los puentes, por lo que está abierta la posibilidad de generar soluciones para dichos problemas. Estas soluciones deben estar enfocadas en los puentes clasificados como de condición Mala, Muy Mala y Crítico en la presente investigación. En el caso de los puentes catalogados como Muy Mala y Crítico, se recomienda la intervención inmediata de la autoridad competente a fin de proceder a la demolición o rehabilitación de los mismos.

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16. AGRADECIMIENTO El equipo de investigación desea expresar su agradecimiento al Dr. Javier Arrieta Freyre, Jefe del Instituto de Investigación de la FIC-UNI por los esfuerzos realizados para la culminación satisfactoria de este proyecto. Asimismo deseamos expresar nuestra gratitud a Elena Munoz, Aracelli Tafur, Yamir Ortiz, Alex Soto y Pedro Dulanto por el apoyo brindado de manera desinteresada para este proyecto.

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Informe Final Puentes 2015 Resumen Vf

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