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José Romo Martín
Estrategias de diseño antisísmico en puentes: del concepto a la realización práctica
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
El diseño de puentes en zona símica, requiere una
aproximación específica y particular, que depende en
gran medida de:
• Tipo estructural
• Intensidad sísmica de la zona
• Tipo de terreno de cimentación del puente.
• Condiciones de desplazamiento especiales
(puente de ffcc)
1
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
Disminución de la masaAislamiento
Amortiguación
Disminución de la rigidez
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
• Disminución de la masa vibrante:
• Utilización de tableros ligeros
• Disminución de la masa de la infraestructura
• Disminución de la rigidez:
• Disminución de las dimensiones generales
2
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000
Acele
ració
n [
m/s
2]
Periodo [s]
Puente sin aislamiento
Puentes con aislamiento
Aislamiento: modificar el periodo de vibración de la estructura para
reducir la aceleración a la que está sometida (separar el periodo de
vibración de la estructura de la del suelo). Introducción de neoprenos entre superestructura e infraestructura
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
Aislamiento: depende de las condiciones del suelo:
• Suelo duro, el aislamiento es eficaz
• Suelo blando el aislamiento puede no ser eficaz o incluso contraproducente
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
Aislamiento:
1/KE = 1/KP + 1/KN KP >>KN KE ≈ KN
EJEMPLO: Paso Superior 20 – 30 – 20 m
Pila 2.00 (transversal) x 0.80 (longitudinal)x 6 m (altura)
Comportamiento longitudinal: pila flexible
KP = 35000 kN/m
Neoprenos 2x0.60x0.60x0.15 (altura neta)
KN= G * A /H = 2x 2000 kN/m2 * 0.60*0.60/’0.15= 9600 kN/m
KE = 7500 kN/m
Masa tributaria 400 t
TCN = 2* π * (M/K E)1/2 = 2*3.14* (400/7500)0.50 = 1.45 s
Periodo sin neoprenos
TSN = 2* π * (M/K P)1/2 = 2*3.14* (400/35000)0.50 = 0.67 s
6.00 m
2 neoprenos de
0.60x0.60x0.15
0.80 m
K
MT 2
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
Periodo con neoprenos TCN = 1.45 s
Periodo sin neoprenos TSN = 0.67 s
Zona decreciente del espectro a= k /T
Reducción de la carga sísmica = 0.67/1.45= 0.46
6.00 m
2 neoprenos de
0.60x0.60x0.15
0.80 m
Tipo de
suelo
TB
I 0.40
II 0.52
III 0.64
IV 0.82
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
• Amortiguación
2
• Objetivos: disipar gran parte de la energía en dispositivos específicos para ellos:
• Los principales tipos de dispositivos antisísmicos son los siguientes:
• Apoyos de neopreno con alto amortiguamiento:
HDRB (High Dumping Rubber Bearings)
• Apoyos de neopreno con núcleo de plomo: LRB (Lead Rubber Bearings)
• Amortiguadores histeréticos con disipadores de acero
• Aisladores - Amortiguadores de péndulo deslizante
• Dispositivos hidráulicos: Amortiguadores Viscosos
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
• Apoyos de neopreno con alto amortiguamiento:
HDRB (High Dumping Rubber Bearings)
Diagrama Fuerza –Desplazamiento de apoyo
tipo HDRB
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
• Apoyos de neopreno con núcleo de plomo: LRB (Lead Rubber Bearings)
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
• Amortiguadores histeréticos con disipadores de acero
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
• Aisladores - Amortiguadores de péndulo deslizante
Teff es el periodo propio efectivog es la aceleración de la gravedadµ es el coeficiente de fricción dinámicoV es la carga verticalR es el radio de curvatura de la superficie de
deslizamientoD es el desplazamiento de diseñoKeff es la rigidez efectiva
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
2
• Dispositivos hidráulicos: Amortiguadores Viscosos
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
• Amortiguación
2
• Disipación de energía en rótulas plásticas
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035
Deformación [tanto por uno]
Te
nsió
n/f
ck
DIAGRAMA TENSIÓN DEFORMACIÓN HORMIGÓN CONFINADO
Hormigón H25
sin confinar
(valores
medios)
wwmin=
0.12
wwmin=
0.176
wwmin=
0.267
wwmin=
0.359
wwmin=
0.45
Diagrama
parábola
rectángulo H25
sin confinar
(gc=1.3)
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
• Amortiguación
2
• Disipación de energía en rótulas plásticas
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Sismicidad amax=0.25 g Sismicidad media-baja
Estrategia antisísmica:
• Sismo transversal: se resiste en cada apoyo en régimen
elástico (daños mínimos)
• Sismo longitudinal: aislamiento mediante neoprenos altos y
anclados. Topes longitudinales en estribos
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
ALZADO
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METROS)
ESTRIBO 1 ESTRIBO 2PILA 1 PILA 2
7.407.40 7.407.40
0.8000.800
17.000 17.00037.00071.000
ALZADO
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METROS)
ESTRIBO 1 ESTRIBO 2PILA 1 PILA 2
7.407.40 7.407.40
0.8000.800
17.000 17.00037.00071.000
Neopreno
Tope transversal (sin holgura)
Tope longitudinal (con holgura)
Pasos superiores Albacete-Murcia
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
SECCIÓN TRANSVERSAL
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METRO)
CALZADAARGEN ARGENBARRERA BARRERA
0.500 0.5001.000 1.0008.0005.000
2.198 2.1980.752 0.7522.100
3.000
SECCIÓN TRANSVERSAL
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METRO)
CALZADAARGEN ARGENBARRERA BARRERA
0.500 0.5001.000 1.0008.0005.000
2.198 2.1980.752 0.7522.100
3.000
Neopreno
Tope transversal (sin holgura)
Pasos superiores Albacete-Murcia
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000
Acele
ració
n [
m/s
2]
Periodo [s]
Periodo transversal
Periodo longitudinal
ALZADO
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METROS)
ESTRIBO 1 ESTRIBO 2PILA 1 PILA 2
7.407.40 7.407.40
0.8000.800
17.000 17.00037.00071.000
ALZADO
(NOTA: TODAS LAS COTAS ESTAN EN METROS)
ESTRIBO 1 ESTRIBO 2PILA 1 PILA 2
7.407.40 7.407.40
0.8000.800
17.000 17.00037.00071.000
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Sismicidad amax=0.26 g Sismicidad media-baja
Puente de ferrocarril=>
• Punto fijo longitudinal frente al frenado
• Tablero rígido con mucha masa.
Estrategia antisísmica:
• Sismo transversal: se resiste en cada apoyo en régimen
elástico (daños mínimos)
• Sismo longitudinal: amortiguador bidireccional en estribo fijo
+ recentrado elástico mediante dos pilas centrales (punto
fijo para movimientos)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Aparato de apoyo de neopreno teflón
Aparato de apoyo de neopreno teflón guiado
Apoyo guiado Apoyo libre
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Amortiguador longitudinal Pilas fijas
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Apoyo libre
Apoyo guiado
Apoyo fijo
Amortiguador longitudinal
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
1,000
0 0.1 1.0 10 100 1000
log v (mm/s)
F (kN)2,000
F (kN)2,000
-2,000
Criterio diseño de amortiguador
Frenado= 1.20* 8.50 MN= 10.14 MN.
Amortiguador>10.14 MN
Amortiguador 6 unidades de 2000 kN = carga total
sísmica máxima sobre el estribo de 12.00 MN
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Amortiguador hidráulico α=0.15
F=C.V
Desplazamiento (mm)
Fue
rza
en k
N
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
Alzado del modelo de cálculo del viaducto
Viaducto N1 CORDOBA-MALAGA SIS 1
ac
ele
rac
ión
[g
]
tiempo [s]
-0.05
-0.10
-0.15
0.00
0.05
0.10
0.15
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
Viaducto N1 CORDOBA-MALAGA SIS 1
SIS 1
IAPF
ac
ele
rac
ión
es
pe
ctr
al
[g]
periodo [s]
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.01 100.1 1
Ejemplo de acelerograma utilizado y calibración con el espectro de respuesta de la IAPF
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 5 10 15 20
F_TEF1F_TEF2
F_TEF3F_TEF4
F_TEF5F_TEF8
F_TEF9F_TEF10
F_TEF11F_TEF12
Fu
erz
a t
ran
sm
itid
a p
or
los t
efl
on
es [
kN
]
tiempo [s]
Reacciones en el amortiguador [kN] para el acelerograma SIS2
Fuerza transmitida por los apoyos de teflón para 1% de rozamiento
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Viaducto de Cártama de la Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
a [m
/s2]
T [s]
HORIZONTAL ELASTIC RESPONSE SPECTRA
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
d [m
]
T [s]
HORIZONTAL ELASTIC RESPONSE SPECTRA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
a [m
/s2]
T [s]
VERTICAL ELASTIC RESPONSE SPECTRUM
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
d [m
]
T [s]
VERTICAL ELASTIC RESPONSE SPECTRUM
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Sismicidad amax=0.95 g Sismicidad alta
Estrategia antisísmica:
Disminución de la masa de la superstructura
• Tablero mixto
• Arcos metálicos flexibles
Amortiguamiento mediante neoprenos con núcleo de plomo
• Aumento del periodo propio de vibración
• Disipación de energía
• Recentrado
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Diagrama Fuerza –Desplazamiento de apoyo tipo LRB
Sección de apoyo tipo LRB
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Aparato de neopreno con núcleo de plomo
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Modos principales de vibración de la superestructura
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350
F[kN
]
d[m]
LRB-Dambovita
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
F[k
N]
d[m]
5% 41% Conjunto apoyo-infraestructura
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Aparato de apoyo de neopreno con núcleo de plomo: relación
fuerza-desplazamiento
Efecto de la amortiguación
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
BUCH3
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0
t (s)
a (
cm
/s²)
BUCH3
-50.0
-40.0
-30.0
-20.0
-10.0
0.0
10.0
20.0
30.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0
t (s)d (
cm)
Puente sobre el río Dambovita en Bucarest. Rumania
Aceleraciones Desplazamientos
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
0
2
4
6
8
10
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
a [
m/s
2]
T [s]
HORIZONTAL ELASTIC RESPONSE SPECTRUM
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
d [
m]
T [s]
HORIZONTAL ELASTIC RESPONSE SPECTRUM
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
Sismicidad amax=0.95 g Sismicidad alta
Estrategia antisísmica:
Disminución de la masa de la superestructura
• Tablero mixto
• Pilono aligerado: Secciones huecas y travesaños metálicos
Disminución de la rigidez de la superestructura
• Reducción de las dimensiones del pilono
• Desvinculación del tablero y pilono
Amortiguamiento mediante neoprenos con núcleo de plomo
• Aumento del periodo propio de vibración
• Disipación de energía
• Recentrado
Transmisión de cargas a la infraestructura
• Empleo de neoprenos con núcleo de plomo con rigidez diferente,
para concentrar la carga en donde se resiste más fácilmente:
cimentaciones de los pilonos
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
1
2
3
4
5
7
6
1 2
3 4 5
6 7
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
POT (FREE)
POT (FREE)LRB 647 kN
LRB 647 kN
LRB 2145 kN
LRB 2145 kN
LRB 647 kN POT (FREE)
POT (FREE)LRB 647 kN
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
5 20 35 50 65 80 95 110 125 140 155 170 185 200 215 230 245 260 275 290 305 320 335 350 365 380 395 410 425 440
Force[KN]
Displacements [mm]
LRB Characteristics
Abutment LRB Shear [KN]
Pylon LRB Shear [KN]
Amortiguador de núcleo de plomo
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
xy
z
First Transversal Mode (T=3.03s)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado de Centura en Bucarest (Rumanía)
xy
z
First Longitudinal Mode (T=2.38s)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
a [g
]
T [s]
Espectro de diseño en aceleraciones
TIPO1
TIPO2
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
d [m
]
T [s]
Espectro de diseño en desplazamientos
TIPO1
TIPO2
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
Acelerograma 2
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40
a[m
/s2
]
t[s]
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40
a[m
/s2
]
t[s]
Acelerograma 1
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
Sa[
m/S
2]
T[s]
ESPECTRO M EDIO vs ESPECTRO DISEÑO
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Sismicidad amax=0.90 g Sismicidad alta
Estrategia antisísmica:
Disminución de la masa de la superestructura
• Tablero mixto
• Pilono aligerado: Secciones huecas, buscando reducir la masa en las zonas más altas.
• Disminución de la masa de los encepados (canto variable)
Disminución de la rigidez de la superestructura
• Reducción de las dimensiones del pilono
• Desvinculación del tablero y pilono
Amortiguamiento mediante amortiguadores en dos direcciones+neoprenos (recentrado)
• Aumento del periodo propio de vibración
• Disipación de energía
• Recentrado mediante neoprenos
Conexión con tramos adyacentes
• Transmisores de impacto (inactivos para movimientos lentos)
Transmisión de cargas a la infraestructura
• Empleo de distintas resistencias de amortiguadores, para concentrar la carga en donde
se resiste más fácilmente: cimentaciones de los pilonos
Sistema de transmisión de cargas horizontales en situación no sísmica
• Apoyos guiados o fijos con carga máxima horizontal garantizada (fusibles)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
Masa de tablero de 119 t/m
Modelo de cálculo
PILA 1 PILA 2 PILONO NORTE PILONO SUR PILA 3 PILA 4
DAMP LONG C [kNs/m] 2X 2500 2X 2500 2X 13500 2X 13500 2X 2500 2X 2500
DAMP TRANS C [kNs/m] 2X 5000 TOPE 2X 13500 2X 13500 TOPE 2X 5000
NEOP k[Kn/m] 2X 1800 2X 1800 2X 8000 2X8000 2X 1800 2X 1800
La ecuación de los amortiguadores responde a la ecuación F=Cv, donde:
• Se ha tomado un valor =0.25.
• El valor de C escogido de acuerdo con la velocidad media máxima obtenida por integración de los acelerogramas es de aproximadamente
C=1.2 Fmax. (siendo Fmax la fuerza límite que no debe ser superada)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
3
Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Atirantado sobre el río Tajo en Lisboa (Portugal)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
Sismicidad amax=1.60 g Sismicidad alta
Estrategia antisísmica:
Disminución de la masa de la superestructura
• Tablero mixto
• Pilono aligerado: Secciones huecas, buscando reducir la masa en las zonas más altas.
• Disminución de la masa de los encepados (canto variable)
Disminución de la rigidez de la superestructura
• Reducción de las dimensiones del pilono
• Desvinculación del tablero y pilono
Amortiguamiento mediante amortiguadores en dos direcciones+neoprenos (recentrado)
• Aumento del periodo propio de vibración
• Disipación de energía
• Recentrado mediante neoprenos
Transmisión de cargas a la infraestructura
• Empleo de distintas resistencias de amortiguadores, para concentrar la carga en donde
se resiste más fácilmente: cimentaciones de los pilonos
Sistema de transmisión de cargas horizontales en situación no sísmica
• Transmisores de impacto con carga máxima horizontal garantizada (fusibles)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
xyz
xyz
xyz
60
0.0
0
80
.00
80
0.0
0
80
.00
50.00
50
0.0
0
700.00
30.0
0
450.00
350.0
0
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
Amortiguadores longitudinales y transversales
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
Estrategia antisísmica:
Proyecto por capacidad
• Cálculo del desplazamiento necesario
• Diseño de zona de rótulas: detalle confinamiento
• Diseño de cimentación por capacidad (máximo momento transmitido por rotulas)
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
Hormigón con confinamiento en zona de rótulas
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
ESTUDIO TRANSVERSAL
Pivote armadura 4 % = 40 por mil
Pivote hormigón confinado 2% = 20 por mil
χ y χ ult
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente Gerald Desmond
ESTUDIO TRANSVERSAL
Desplazamiento objetivo= 1.20 m
Canto transversal de la sección 7.20 m
Giro plástico necesario
Θplast ≈ d/ [h-(Lrot/2)]=1.20/[62-(7.2/2)]=0.020 rad
Curvatura necesaria rótula
χ plast nec = Θ plast /Lrot ≈ 0.020/7.20=2.85*10-3 m
Del análisis de la sección χ ult =9.5*10-3 m
Del análisis de la sección χ y =0.80*10-3 m
χ plast =8.70 *10-3 m> 2.85*10-3 m ok
Ductilidad necesaria
μ=2.85/0.80=3.56
Diseñar la cimentación para M=
1.2 m
7.2
m
3.6
m
7.2 m
Θplast
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente sobre el Canal del Chacao
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Envolvente Espectros de ServicioEspectro Subductivo de Servicio
Espectro Cortical de Servicio
COMPARACIÓN ESPECTROS DE SERVICIO 2%
Período [ seg ]
Ace
lera
ció
n
[ g
]
.
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente sobre el Canal del Chacao
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Envolvente Espectros de ColapsoEspectro Subductivo de Colapso
Espectro Superficial de Colapso
COMPARACIÓN ESPECTROS DE COLAPSO 2%
Período [ seg ]
Ace
lera
ción
[ g ]
.
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Sismicidad amax=1.00 g Sismicidad alta
Estrategia antisísmica:
Disminución de la masa de la superestructura
• Tablero mixto
• Pilono aligerado: Secciones huecas, buscando reducir la masa en las zonas más altas.
• Disminución de la masa de los encepados (canto variable)
Disminución de la rigidez de la superestructura
• Reducción de las dimensiones del pilono
• Desvinculación del tablero y pilono
Sistema de transmisión de cargas horizontales en situación no sísmica
• Transmisores de impacto: conexión longitudinal tablero – estribos
Reducción por ductilidad
• Análisis de la ductilidad disponible en la pila en «A»
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente sobre el Canal del Chacao
PREDESIGN
Multimode Spectral
Analysis
DESIGN BASIS
SEE Safety-Evaluation EQ
FEE Functional-
Evaluation EQ
Extreme Event - I
Service - V
Push Over
Feasibility
Artificial Ground Motion
SEE
Reinforcement Design
Extreme Event - I
Reinforcement Check
Time history analysis
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente sobre el Canal del Chacao
Fh = . mpylon
Selfweight
Fc
Fc
Legs under tension
Legs under compression
Análisis respuesta de la pila central
José Romo MartínEjemplos de diseño antisísmico
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Puente sobre el Canal del Chacao
CAPACITY DEM AND ANALYSIS
ISOLATED CENTRAL PYLON: Longitudinal Behaviour
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
55.0
60.0
65.0
70.0
75.0
80.0
85.0
90.0
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
Horizontal Displacement at 1st cross beam level (z = 52.200 m)
[mm]
Tota
l Horizo
nta
l Rea
ctio
n H
[M
N]
Linear statik analysis Collapse Subduction Spectra Linear statik analysis Extreme Event Spectra Linear statik analysis Extreme Event Spectra Linear statik analysisNon linear equivalent statik analysiscapacity_demand analysis
José Romo MartínEstrategias de diseño antisísmico en puentes
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Disminución de la masaAislamiento
Amortiguación
Disminución de la rigidez