acciones sÍsmicas

7/24/2019 ACCIONES SSMICAS

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ACCIONES SSMICAS

Las acciones ssmicas en puentes se considerarn nicamente cuando el valor de la

aceleracin de clculo sea superior o igual a seis centsimas de g (>0,06 g), siendo g la

aceleracin de la gravedad.

ACELERACIN DE CLCULO

La aceleracin de clculo en el terreno (ac) a considerar en el estudio ssmico para una

estructura en servicio, adoptar la expresin

ac! gi"a#

siendo a#la aceleracin ssmica #sica $ giel coe%iciente de nivel de da&o, de%inidos acontinuacin.

A) Aceleracin Ssmica Bsica

'e acuerdo con la orma de *onstruccin +ismorresistente arte -eneral $

di%icacin (*+/1), las aceleraciones ssmicas #sicas, a#, o de %orma detallada en

el ane2o 3 de dic4a orma para los municipios con valores de dic4a aceleracin iguales

o superiores a 0,01g.

La aceleracin ssmica #sica est relacionada con la intensidad 5+ (l5+) mediante la

siguiente %rmula

log30a#! 0,7 l5+/8,87

donde a#es la aceleracin ssmica #sica (m9s8).

B) Coeicien!e De Ni"el De Da#o$ %i

+egn la importancia del puente, la aceleracin de clculo en el terreno se o#tendr

multiplicando los valores #sicos por un coe%iciente :ue se indica en la ta#la 38.

COE&ICIEN'E (iSE%N LA IM*OR'ANCIA DEL *UEN'E

;5


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+*;?L 3,7

Los coe%icientes de nivel de da&o a:u de%inidos, representan un perodo de retorno $

un coe%iciente de riesgo (considerando para este ltimo la vida til del puente de cien

(300) a&os) de

! D00 a&osE !80F para gi!3,0

! 303D a&osE ! ,GF para g i! 3,7

Las categoras de los puentes, atendiendo a criterios de a%eccin $ acciones ssmicas, se

de%inirn de acuerdo con el uso a :ue se destine la estructura $ con los da&os :ue puede

ocasionar su destruccin. xclusivamente a estos e%ectos se distinguirn las siguientes

categoras

+) *,en!es -e im.or!ancia mo-era-a

+e inclu$en a:uellos puentes con pro#a#ilidad desprecia#le de :ue su destruccin pueda

ocasionar vctimas, interrumpir un servicio primario u ocasionar da&os econmicossigni%icativos a terceros.

/) *,en!es -e im.or!ancia normal

+on a:ullos cu$a destruccin puede ocasionar vctimas o interrumpir un servicio

necesario para la colectividad o producir importantes prdidas econmicas sin :ue, en

ningn caso, se trate de un servicio imprescindi#le, ni pueda dar lugar a e%ectos

catastr%icos.

+e inclu$en en este grupo los pasos superiores, los pasos in%eriores $ las pe:ue&as o#ras

de paso pertenecientes a carreteras de una red de alta capacidad (autovas, autopistas $

vas de conexin) $ los puentes $ viaductos u#icados en el resto de la red de carreteras.

0) *,en!es -e im.or!ancia es.ecial

+on a:ullos cu$a destruccin puede interrumpir un servicio imprescindi#le, despus de

4a#er ocurrido un terremoto, o aumentar los da&os del mismo por e%ectos catastr%icos.n este grupo se inclu$en al menos los siguientes


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*,en!es si!,a-os en accesos a1

di%icios sanitarios, 4ospitales, clnicas.

di%icios para personal $ e:uipos de a$uda, como cuarteles de #om#eros, polica,

%uerHas armadas $ par:ues de ma:uinaria.

;nstalaciones #sicas de las po#laciones como depsitos de agua, gas, com#usti#les,

estaciones de #om#eo, redes de distri#ucin, centrales elctricas $ centros de

trans%ormacin.

uertos $ aeropuertos de ;nters -eneral del stado.

di%icios e instalaciones #sicas de comunicaciones radio, televisin, centralestele%nicas $ telegr%icas.

di%icaciones donde est previsto al#ergar los centros de organiHacin $ coordinacin

en caso de un terremoto destructivo.

ar:ues de ma:uinaria o almacenes :ue alo2en instrumental o ma:uinaria

imprescindi#le para la a$uda inmediata.

-randes presas $ sus instalaciones vitales.

di%icios donde existan acumuladas materias txicas, in%lama#les o explosivas.

*entrales nucleares o edi%icios donde se procesen materiales radiactivos.

uentes ur#anos situados en arterias o vas principales.

uentes situados en los accesos principales a ncleos ur#anos.

uentes :ue por sus caractersticas estn comprendidos en la categora 8), pero cu$a

destruccin, a 2uicio de la autoridad competente, ocasione da&os mu$ importantes o

a%ecte gravemente a algn servicio imprescindi#le.

uentes situados en la red de alta capacidad (autovas, autopistas, vas de conexin $

vas rpidas) de la red de carreteras :ue no estn incluidos en la categora 8).

C) Aceleracin Ssmica D,ran!e La Cons!r,ccin


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'urante la %ase de construccin, la aceleracin de clculo puede o#tenerse

multiplicando la aceleracin #sica por el %actor 0,7"Lc0,7I, donde Lces la duracin del

perodo constructivo en a&os.

ES*EC'RO DE CLCULO

La cuanti%icacin de las aceleraciones ssmicas de la estructura se realiHar #asndose

en un espectro de clculo, normaliHado a una aceleracin de clculo de un g (3 g).

a) Com.onen!es 2ori3on!ales

a() ! 3 JK(a(0)"n9:) /3.(90)E para 0 MM0

a() ! (a(0)"n9:E para 0MM3

a() !(a(0)"n9:).(39)897E >3

donde

a() ! (7*/7,G)"(/3,8D)J8,7

0! 0,38D"*J0,8"/0,3ID

3! (0,83D" (D* /3)9a(0)

! perodo de la estructura (segundos)

* ! coe%iciente de suelo

! coe%iciente de contri#ucin de la %alla ?Hores/-i#raltar

n ! coe%iciente de amortiguamiento

: ! %actor de comportamiento

a4+) Coeicien!e -e s,elo$ C

'epender de las caractersticas del terreno existente en los primeros treinta metros (70

m) #a2o la estructura. n el caso de :ue las cimentaciones se encuentren so#re distintos

tipos de suelo, o :ue una de ellas sea necesario situarla so#re capas de di%erente

naturaleHa, se determinar como espectro resultante para el puente, la envolvente de los

espectros de dic4os tipos de suelo.


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? los e%ectos de estas determinaciones, los terrenos se clasi%icarn en

'I*O + =oca compacta, suelo cementado o granular mu$ denso. 'e#en alcanHar como

caractersticas mecnicas velocidad de ondas de cortante superior a setecientos

cincuenta metros por segundo (ID0 m9s), ms de cuarenta (10) golpes en el ensa$o +

normaliHado al 60F de la energa de cada li#re, o una resistencia en punta de

penetrmetro superior a veinte megapascales (80 5a).

'I*O II1+uelos granulares o co4esivos de compacidad media a dura situados so#re el

nivel %retico. 'e#en alcanHar como caractersticas mecnicas velocidad de ondas de

cortante superior a cuatrocientos metros por segundo (100 m9s). Los granulares, ms de

dieH (30) golpes en ensa$os + $ resistencia en punta ma$or de oc4o megapascales (G

5a)E $ los co4esivos, resistencia a compresin simple superior a doscientos

Nilopascales (800 Na).

'I*O III1 +uelo granular suelto a medio, o suelo co4esivo medio a #lando. +e

clasi%ican tam#in como tipo ;;; los terrenos tipo ;; situados #a2o el nivel %retico o los

:ue no alcancen a clasi%icarse como tipo ;;.

ara el coe%iciente de suelo * se adoptarn los siguientes valores

erreno ;< ; * ! 3,0

erreno ;< ;; * ! 3,1

erreno ;< ;;; * ! 3,G

a4/) Coeicien!e -e con!ri5,cin -e la alla A3ores6%i5ral!ar$ 7

l coe%iciente tendr en cuenta la contri#ucin de la %alla de ?Hores/-i#raltar a la

peligrosidad ssmica de todas las Honas de territorio nacional $ su valor podr variar

entre uno $ uno $ medio (3 a 3,D). *uando ! 3 la peligrosidad estar motivada por

terremotos continentales o de reas martimas ad$acentes, $ cuando ! 3,D ser de#ida

prcticamente a los terremotos originados por la propia %alla.

n la%igura 3se presenta el mapa con las isolneas :ue de%inen puntos con igual

coe%iciente . n el ane2o 3 de la orma de *onstruccin +ismorresistente arte

-eneral $ di%icacin (*+/1), se especi%ican los valores del coe%iciente aconsiderar en las principales po#laciones espa&olas.
http://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/imagenes/f_19.htmhttp://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/imagenes/f_19.htmhttp://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/imagenes/f_19.htm


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a40) Coeicien!e -e amor!i(,amien!o$ n

l valor de dic4o coe%iciente, depender del ndice de amortiguamiento x (porcenta2e

del amortiguamiento respecto al crtico), segn la %rmula

n!(D9x)0O1con 3MxM30

donde x se expresar en tanto por ciento (F).

n general, $ salvo estudios ms detallados, se puede considerar un ndice de

amortiguamiento, x del cinco por ciento (DF).

a48) Coeicien!e -e com.or!amien!o$ 9

ara tener en cuenta :ue algunas estructuras puedan pro$ectarse de tal %orma :ue su

comportamiento sea dctil $, por lo tanto, :ue parte de la energa de la accin ssmica

pueda disiparse por de%ormaciones plsticas, se de#er considerar un %actor :ue tenga en

cuenta la posi#ilidad real de la %ormacin de rotulas plsticas en las pilas, :ue

garanticen el comportamiento descrito. +e o#tendr aplicando los criterios siguientes

/ n puentes de ta#lero recto apo$ado so#re pilas de 4ormign armado, este

comportamiento se conseguir si se %orman rotulas plsticas slo en las pilas. n este

caso las pilas de#en estar dimensionadas para :ue la armadura longitudinal se

plasti%i:ue $ la rotura se produHca por alargamiento del acero. ?dems las secciones en

la Hona de la rotula plstica de#ern disponer de una armadura transversal de

con%inamiento adecuada $ con un espaciamiento tal :ue evite el pandeo de las #arras

longitudinales comprimidas.

n estos casos la ductilidad de cada pila podr estimarse utiliHando como parmetro el

axil reducido (C) $, consecuentemente, ste tam#in de#er resultar un indicadoradecuado para estimar el %actor de comportamiento, cu$o valor ser

: ! 7,DE C M 0,7

: ! 7,D/(C90,7/3)"8,DE 0,7MCM0,6

: ! 3E C > 0,6

donde C (axil reducido) ! d9?c"%cN


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l comportamiento de los estri#os tanto longitudinalmente por la interaccin con el

terreno, como transversalmente por sus dimensiones, suele ser mu$ rgido $,

consecuentemente, poco dctil.

/ n el caso de puentes de un solo vano apo$ado en estri#os de#er tomarse : M 3,8.

/ ara puentes soportados verticalmente so#re estri#os $ pilas, de#er decidirse el

mecanismo resistente %rente a las acciones 4oriHontales del sismo.

+i el ta#lero se %i2ase 4oriHontalmente a los estri#os el comportamiento de la

su#estructura ser rgido $ el %actor a considerar ser : M 3,8.

+i el ta#lero es soportado por las pilas, el %actor de comportamiento depender de las

caractersticas de ductilidad de las mismas, pero, en todo caso, de#er estudiarse

adecuadamente el comportamiento con2unto para :ue las rotulas se produHcan

simultneamente en todas ellas.

/ ara puentes tipo prtico o arco, con %uertes axiles, ser di%cil esta#lecer un criterio

general $a :ue la %ormacin de rtulas $ su situacin depender de muc4os %actores. n

todo caso los valores del %actor de comportamiento de#ern limitarse a : M 8.

n estos casos podr considerarse

: ! 8E C M 0,7

: ! 8 / (C90,7/3)E 0,7 M C M 0,6

: ! 3E C > 0,6

/ ara otras tipologas estructurales de#er plantearse un anlisis especial para la

de%inicin de :, en caso contrario el pro$ecto se realiHar considerando : !3.

n la ta#la 37 se recogen los valores de 0, 3$ a(0), en %uncin de los coe%icientes * $

.

a#la 37

Balores de 0, 3$ a(0), en %uncin de los coe%icientes * $ . (orma de construccin

sismorresistente. arte general $ edi%icacin (*+/1))

*


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3.0 3.3 3.8 3.7 3.1 3.D

0

3.0 0.3D 0.3I 0.3 0.83 0.87 0.8D

3.1 0.80 0.88 0.81 0.86 0.8G 0.70

3.G 0.8D 0.8I 0.8 0.73 0.77 0.7D

3

3.0 0.71 0.7 0.11 0.D0 0.DD 0.63

3.1 0.D 0.67 0.6G 0.I8 0.II 0.G3

3.G 0.3 0.8 0.7 0.1 0.D 0.6

a(0)

3.0 8.D0 8.18 8.71 8.86 8.3G 8.30

3.1 8.80 8.81 8.8G 8.78 8.76 8.10

3.G 3.0 8.06 8.88 8.7G 8.D1 8.I0

n la %igura 80se representan los espectros de clculo para los tres tipos de terreno

de%inidos $ di%erentes valores del coe%iciente . l espectro as o#tenido se de#er

modi%icar en %uncin

'el amortiguamiento, para poder considerar estructuras con ndices de amortiguamiento

distintos del cinco por ciento (DF) (coe%iciente de amortiguamiento n), $ de la

ductilidad, :ue tendr en cuenta la posi#ilidad de la estructura para soportar

de%ormaciones plsticas (coe%iciente de comportamiento :).

5) Com.onen!es "er!icales

l espectro de clculo para la componente vertical del movimiento ssmico, se o#tendra partir del 4oriHontal multiplicado por un %actor igual a siete dcimas (0,I).

c) Acciones con:,n!as en -is!in!as -irecciones

+e de#er considerar la actuacin con2unta de las componentes en las distintas

direcciones descritas anteriormente. +e podr utiliHar en el clculo la siguiente

composicin de los e%ectos de las acciones mencionadas con el criterio :ue se expone a

continuacin
http://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/imagenes/f_20.htmhttp://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/imagenes/f_20.htm


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3) xJ0,7$J0,7H

8) 0,7xJ$J0,7H

7) 0,7xJ0,7$JH

siendo x, $, H los valores a#solutos de los e%ectos de las acciones ssmicas en las

direcciones longitudinal al puente, transversal al puente $ vertical, respectivamente.

M;'ODOS DE CLCULO

l clculo ssmico podr ser e%ectuado mediante cual:uiera de los mtodos siguientes

?nlisis no lineal en el tiempo.

?nlisis por espectros de potencia.

?nlisis espectral con superposicin modal.

?nlisis simpli%icado mediante sistemas de un grado de li#ertad.

ste ltimo mtodo podr ser usado nicamente para o#tener acciones ssmicas en

%orma de %uerHas, mediante el empleo de cargas estticas e:uivalentes, $ solamente

cuando el comportamiento dinmico de la estructura pueda ser su%icientemente

aproximado mediante un modelo dinmico de un solo grado de li#ertad.

sta condicin se considerar cumplida en los siguientes casos

n la direccin longitudinal, en el caso de puentes aproximadamente rectos con ta#lero

continuo, cuando las %uerHas ssmicas sean soportadas por pilas cu$a masa total

e%ectiva sea menor :ue un :uinto (39D) de la del ta#lero.

n la direccin transversal, cuando el sistema estructural sea aproximadamente

simtrico respecto al centro del ta#lero, es decir, cuando la excentricidad en la direccin

longitudinal e0, entre el centro de rigideH8de los elementos sustentadores $ el centro de

las masas del ta#lero, no supere el cinco por ciento (DF) de la longitud del ta#lero.

n el caso de pilas :ue soporten vanos isostticos, en el :ue no exista una interaccin

signi%icativa entre las di%erentes pilas, cuando la masa total e%ectiva de cada pila sea

menor :ue un :uinto (39D) de la masa de la parte de ta#lero soportada por dic4a pila.


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La masa e%ectiva me%de un pilar se o#tiene calculando la integral

a lo largo de la pieHa, siendo

s ! la coordenada a lo largo del e2e

m(s) ! la masa por unidad de longitud en el punto s

%(s) ! la de%ormada del pilar utiliHada para la reduccin a un (3) grado de li#ertad,

normaliHada de modo :ue su valor a la altura de los aparatos de apo$o sea la unidad.

l centro de rigideH es el c.d.g. de las masas virtuales proporcionales a las rigideces

transversales de cada elemento sustentador.

n %uncin de las caractersticas espec%icas del puente, el mtodo de#er aplicarse

utiliHando uno de los tres modelos simpli%icados :ue se exponen a continuacin

a) 5odelo de ta#lero rgido.

#) 5odelo de ta#lero %lexi#le.

c) 5odelo de pila aislada.

a) 5odelo de ta#lero rgido

ste modelo podr aplicarse cuando, #a2o la accin ssmica, la de%ormacin del ta#lero

en un plano 4oriHontal sea desprecia#le en comparacin con los desplaHamientos de las

caras superiores de los aparatos de apo$o.

n la direccin longitudinal se podr suponer :ue esta condicin se cumple siempre en

puentes aproximadamente rectos con ta#lero continuo.

n la direccin transversal, el ta#lero podr considerarse rgido si

L9P M1,0


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o, en general, si se satis%ace la siguiente condicin

Ld9daM0,80

donde

L ! longitud del ta#lero continuo (m).

P ! anc4ura total del ta#lero (m).

Ld $ da! la mxima di%erencia $ la media de los desplaHamientos, respectivamente, en

la direccin transversal, de todas las caras superiores de los aparatos de apo$o #a2o la

accin ssmica transversal o #a2o la accin de una carga transversal de distri#ucin

similar.

n puentes con ta#lero rgido los e%ectos ssmicos se podrn determinar aplicndole una

carga esttica 4oriHontal e:uivalente A, dada por la expresin

A ! 5"a()"ac

donde

A ! carga esttica 4oriHontal e:uivalente ().

5 ! masa total e%ectiva, igual a la del ta#lero ms la de la so#recarga concomitante con

el sismo, ms en su caso, en %uncin del tipo de sustentacin, la parte correspondiente a

la de las pilas (Ng).

a()! aceleracin espectral del espectro de clculo, correspondiente al perodo

%undamental del puente, en segundos, estimado con la expresin

!8"p(59s)398

donde la rigideH e:uivalente ses la suma de las rigideces de los elementos de la

su#estructura s! + i(9m).

ac! aceleracin de clculo en el terreno (m9s8)

La %uerHa A se de#er distri#uir a lo largo del ta#lero, de %orma proporcional a la

distri#ucin de las masas e%ectivas.

5) Mo-elo -e !a5lero le


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ste mtodo se puede considerar, en esencia, un caso particular del indicado en el

apartado anterior, en el :ue se supone :ue la ma$or parte de la respuesta de la estructura

corresponde a una distri#ucin de desplaHamientos tipo d :ue se pueden o#tener, en las

tres direcciones del espacio, mediante la aplicacin de las siguientes cargas estticas de

pro$ecto %uerHa de %renado en la direccin longitudinal, %uerHa de viento en la

transversal $ peso propio en la vertical. +lo ser de aplicacin si la di%erencia mxima

entre las luces de los di%erentes vanos :ue componen el puente no supera el veinte por

ciento (80F).

l mtodo suele presentar la venta2a de poder emplear clculos $a realiHados, an

cuando en ellos se 4an utiliHado caractersticas mecnicas de las secciones #rutas :ue

pueden ser incompati#les con la situacin de clculo prevista. o o#stante, a e%ectos dees%uerHos, la 4iptesis de seccin no %isurada implicar ma$or rigideH, menor perodo

propio $ por tanto, casi siempre, ma$ores cargas :ue las :ue se o#tendran con

propiedades de seccin %isurada $, por el contrario, menores desplaHamientos. Los

valores as o#tenidos, sern su%icientemente aproximados, a e%ectos prcticos, en la

ma$ora de los casos normales.

ara cada direccin de la accin ssmica se podr o#tener un sistema de %uerHas

e:uivalentes a dic4a accin, :ue so#re cada grado de li#ertad de traslacin i, de los en

:ue se 4a discretiHado la estructura, adoptar la siguiente expresin

donde

Aie:! %uerHa e:uivalente en el grado de li#ertad Q ().

ac! aceleracin de clculo de%inida en el apartado 7.8.1.8.3 de la presente ;nstruccin

(m9s8).

i! peso en el grado de li#ertad Q ().

di! valor de la de%ormada tipo de%inida, en el grado de li#ertad de traslacin i, nulo en el

caso de :ue ste sea de rotacin.


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l2! 3 si la direccin del grado de li#ertad i coincide con la del terremoto $ 0 en caso

contrario.

a()! valor de ampli%icacin del espectro para el perodo asociado a los

desplaHamientos tipo de%inidos, siendo (en segundos)

en la :ue

A2! la carga, en el grado de li#ertad 2, originada por la accin utiliHada para el clculo

de la de%ormada tipo ().

mR2! la masa, en el grado de li#ertad 2, utiliHada en el clculo de la de%ormada tipo (Ng).

c) 5odelo de pila aislada

n los casos en :ue la accin ssmica sea soportada por cada pila, sin :ue exista una

interaccin con las ad$acentes, el valor de la %uerHa esttica aplicada ser

Ai! 5i"a()"ac

donde

Ai! %uerHa esttica aplicada a la pila Q ().

5i! masa e%ectiva atri#uida a la pila Q (g).

ac! aceleracin de clculo de%inida en el apartado 7.8.1.8.3 de la presente ;nstruccin

(m9s8).

a()! valor de ampli%icacin del espectro para el perodo E o#tenido en segundos de la

siguiente expresin

!8"p(5i9i)398

donde ison las rigideces de los elementos de la su#estructura.

ACCIONES EN ES'RIBOS


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? e%ectos de aplicacin de la presente ;nstruccin, en el estudio ssmico de estri#os se

di%erenciarn #sicamente dos casos estri#os continuos con el ta#lero (puentes

integrales) $ estri#os %lotantes o muros.

n los primeros, donde el estri#o %orma parte del ta#lero o es totalmente solidario con

l, la accin ssmica :ue de#er soportar ser la mxima transmitida por el ta#lero

durante el terremoto. *uando la accin ssmica sea tam#in soportada por las pilas,

de#ern tenerse en cuenta las rigideces de stas $ la del estri#o para esta#lecer la carga

ssmica trans%erida. +i por otro lado se pretenden minimiHar da&os en los estri#os, stos

de#ern ser dise&ados para soportar el empu2e pasivo capaH de ser moviliHado por el

relleno del estri#o, :ue suele ser ma$or :ue la %uerHa mxima estimada trans%erida al

estri#o. ara ello se puede utiliHar en una primera aproximacin, la %ormulacin :uems adelante se expone.

n los estri#os %lotantes o en muros, las expresiones de 5onono#e/


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v! coe%iciente de aceleracin vertical, :ue, como primera aproximacin, puede

tomarse como v!0.

4! coe%iciente de aceleracin 4oriHontal cu$o valor ser

ac98g si no existiesen restricciones importantes en el movimiento del estri#o.

3,D ac9g si existiesen restricciones signi%icativas del movimiento del estri#o (p.e. pilotes

inclinados, ancla2es, etc.).

siendo acla aceleracin de clculo (m9s8) $ g la aceleracin de la gravedad (,G m9s8).

n el caso en :ue no existan restricciones signi%icativas para el movimiento del estri#o,

de#ern preverse valores de este movimiento aproximadamente de dos dcimas de larelacin entre la aceleracin de clculo $ la aceleracin de la gravedad (0,8 a c9g) en

metros.

4ttp99SSS.carreteros.org9normativa9estructuras9iapG9apartados97T8T1T8.4tm
http://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/apartados/3_2_4_2.htmhttp://www.carreteros.org/normativa/estructuras/iap98/apartados/3_2_4_2.htm

acciones sÍsmicas

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