Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
Diseño Preliminar
Definición
Consideraciones del Diseño » Seguridad » Economía » Durabilidad » Estética
2.1
2.2
Total de puentes en U.S. (Datos NBI 2003)
Total Existente = 475,000 Puentes
Total de puentes en C.R. por longitud entre bastiones
2.3
Datos LANAMME 2010
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
1
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.4
Puentes existentes, Datos NBI 2003 60%
P/S
Porcentage Construido
50%
40%
30%
Acero
20%
RC
10%
0% 1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
Año de Construcción
2.5
Puentes existentes, Datos MOPT 2010 100%
PORCENTAJE DE LOS CONSTRUIDOS
90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
AÑO ACERO
CONCRETO
Guía de Selección de Puentes
2.6
WSDOT Rango de Luz (ft) 0
90 180 270 360 450 540 630
Tubería Alcantarilla Arco de placas Losa de RC Viga T RC Viga Cajón RC Viga Cajón PT Viga Cajón Segmental PT Losa de Concreto PS Viga Bulba Tablero Concreto PS Viga Concreto PS Viga de acero laminado Viga de acero construida Viga Cajón de Acero Cercha de Acero Madera Madera contrachapada Puente Atirantado Puente Colgante Puente Flotante Puente de Arco Puente de Luz Móvil Túnel
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
2
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.7
Guía de Selección de Puentes C.R.
2.8
Puentes por cada 1000 km de carretera en U.S. y C.R.
Datos NBI 2003 y LANAMME 2010
2.9
CONSIDERACION SISMICA
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
3
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
Puentes por zona (CSCR-02)
Puentes por zona (CSCR-10)
2.10
2.11
2.12
Clasificación de puentes por zona sísmica CÓDIGO ZONA CSCR02 CSCR10
II III IV II III IV
# PUENTES 220 751 227 98 753 347
TOTAL PUENTES: 1198 TOTAL ESTRUCTURAS SIN CLASIFICAR: 223 de 2748
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
4
Diseño Sísmico de Puentes
Criterio de Selección de Tipo de Puente
Abril 2013
2.13
Sitio de emplazamiento » Tipo de Cruce – Carretera / Vía de Agua » Ubicación – Urbana / Rural » Accesso al Sitio / Area de Preparación Programa – velocidad de construcción, disponibilidad de materiales Vida de Servicio y Costo de Ciclo de Vida » Publicación PCA, SR342, "Material Usage and Condition of Existing Bridges in the U.S.", http://www.cement.org/bookstore/ buscar la SR342 » Life 365 (SFA, Grace, Master Builders) http://www.silicafume.org/specifiers-lifecycle.html » NIST BridgeLCC http://www.bfrl.nist.gov/bridgelcc/welcome.html » NCHRP Reporte 483 - "Bridge Life-Cycle Cost Analysis", http://gulliver.trb.org/publications/nchrp/nchrp_rpt_483a.pdf
Tipos de Puentes de Concreto
Puentes de Losa Puentes de Viga I Puentes de Viga Cajón Puentes de Segmentos Puentes de Vigas Empalmadas Puentes de Arco Puentes Atirantados
Puentes de Losa
2.14
2.15
Simples, fáciles de construir Apropiados para luces de hasta 15 metros Colado en sitio o prefabricado. Reforzado o presforzado Puede hacerse continuo con los bastiones y las pilas para lograr acción de pórtico
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
5
Diseño Sísmico de Puentes
Puentes de Viga I
Abril 2013
2.16
Puente Walnut Lane, Filadelfia, Pensilvania
Tipo de puente más popular Para luces de hasta aproximadamente 50 m Tamaños usuales: AASHTO/PCI Type I-VI (70 a 180 cm) y T-Bulba (140, 160 y 180 cm)
2.17
2.18
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
6
Diseño Sísmico de Puentes
Puentes de Viga Cajón
Abril 2013
2.19
Puente “vitrina” de FHWA, Cambridge, OH 35 m de Luz
Segundo más popular después de los de viga I Tamaños usuales: AASHTO/PCI Type BI-BIV (70 a 105 cm) Rango de luces: 20 m – 35 m Uso de cajones contiguos sin tracto de desgaste ofrece construcción rápida
2.20
2.21
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
7
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.22
2.23
2.24
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
8
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.25
Puentes de Segmentos
2.26
Puente Sagadahoc, Bath-Woolwich, Maine, Luz 130 m
Económico, durable, estéticamente agradable Construcción de luz por luz o de doble voladizo Post-tensión y/o Atirantado Tipo de segmento usual: Cajón de concreto Colado en sitio o prefabricado Apropiado para alineamiento curvo gradual o pronunciado
2.27
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
9
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.28
2.29
2.30
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
10
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.31
2.32
2.33
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
11
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.34
2.35
2.36
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
12
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.37
2.38
2.39
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
13
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.40
2.41
2.42
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
14
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
Puentes de Vigas Empalmadas
2.43
Puente Shelby Creek, KY, Luz 75 m
Técnica innovadora para luces grandes Se empalman vigas largas presforzadas prefabricadas Se han alcanzado luces de más de 90 m
Puentes de Arco
Puentes Atirantados
2.44
Forma más eficiente para suportar carga gravitacional Colado en sitio o prefabricado Puente de arco de concreto más largo: Puente Wanxian, China. Luz = 420 m El primer puente prefabricado de segmentos en U.S.: El Natchez Trace Parkway, Franklin, Tennessee. Luces Duales de 177 y 141 m
2.45
Uso estructural eficiente de los materiales. Concreto en compresión y tirantes de acero en tracción. Económico y estéticamente agradable. Tipo más popular para puentes insignia. El puente atirantado de concreto más largo en U.S.: Dames Point, Jacksonville, Fl. Luz principal = 400 m
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
15
Diseño Sísmico de Puentes
Normativa AASHTO para Diseño de Puentes
Abril 2013
2.46
Standard Specifications Especificaciones LRFD Práctica de los Estados
2.47
Diseño Preliminar
Puentes cortos colados en sitio » Puentes de Losa » Puentes de Viga T Prefabricado, Presforzado » Vigas AASHTO/PCI Estándar – Vigas I – Vigas Cajón
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas I de AASHTO/PCI
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
2.48
16
Diseño Sísmico de Puentes
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas I de AASHTO/PCI
Abril 2013
2.49
2.50
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas BT de PCI
2.51
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas BT de PCI
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
17
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.52
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas BT Nueva Inglaterra
2.53
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas BT Nueva Inglaterra
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas cajón AASHTO/PCI
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
2.54
18
Diseño Sísmico de Puentes
Propiedades, dimensiones y luces máximas para vigas cajón AASHTO/PCI
Abril 2013
2.55
2.56
Gráficos de Diseño para Vigas I Luces Simples Illinois DOT
2.57
Gráficos de Diseño para Vigas I Luces Continuas Illinois DOT
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
19
Diseño Sísmico de Puentes
Abril 2013
2.58
5’-6” o.c. Cont
5’-6” o.c. S/S Cont 9’-0” o.c. S/S
2.59
Design Charts for I-Girders Illinois DOT
2.60
Ejemplos de diseño desarrollados por FHWAAASHTO basados en Normativa LRFD, Segunda Edición, 1998 y Avances hasta 2002: http://lrfd.aashtoware.org/?siteid=34&pageid=339
Ing. Guillermo Santana, Ph.D.
20