Post on 10-Feb-2019
15/05/2014
1
INVESTIGACIONES EN MEXICO SOBRE EL DESEMPEÑO SISMICO DE COLUMNAS
PARA PUENTES
Mario E. RodriguezInstituto de Ingenieria, UNAM
mrod@unam.mx
III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES:
“Seguridad en Puentes”
15-17 Mayo 2014, México DF.
INSTITUTO DE INGENIERÍAUNAM, MÉXICO
Puente colgante construido por Ingenieros Mayas, 180 m de longitud, tres claros (siglo VII DC)
15/05/2014
2
Base de fijación de los cables del puente maya
•El puente mas largo en Europa en el siglo VIII era de madera, de 52m, construido por el emperador romanoTrajano sobre el rio Danubio en 104 DC
• Un puente mas largo que el de los Mayas recién se construyó en Europa en 1377
•Los anglo-sajones invadieron y colonizaron lo que eshoy Inglaterra en lo siglos V y VI DC. En 1362 el Inglésse convirtió en el idioma oficial. (The New EncyclopediaBritannica). ¿Y los franceses?
15/05/2014
3
RECONOCIMIENTOS
GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL
INSTITUTO DE INGENIERIA (UNAM)
Dr Miguel Torres Matos (II-UNAM)
Dr. Jose Restrepo (UCSD)
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 5
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 6
TEMARIO
1. DISEÑO Y COMPORTAMIENTO SISMICO DE COLUMNAS DE CONCRETO PREFABRICADAS PARA PUENTES CON CIMENTACIÓN TIPO CANDELERO (SOCKET CONNECTION)
1.1 ENSAYES EN LABORATORIO ANTE CARGAS LATERALES CICLICAS REVERSIBLES1.2 ENSAYES EN LA MESA VIBRADORA DE LA UNAM.
2. RESISTENCIA A FLEXCOMPRESION Y CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN LATERAL DE COLUMNAS PARA PUENTES DE CONCRETO REFORZADO EN ZONAS SISMICAS
3. RESISTENCIA A FLEXOCOMPRESION DE COLUMNAS PARA PUENTES DE CONCRETO PRESFORZADO EN ZONAS SISMICAS
15/05/2014
4
CONSTRUCCION EN MEXICO EN PUENTES PREFABRICADOS DE CONCRETO REFORZADO EN
ZONAS SISMICAS URBANAS
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
7
DISTRIBUIDOR VIAL CIUDAD DE MEXICO(Vigas Gerber)
Junta
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
8
15/05/2014
5
H
G.C.
P
VM
P
D
h
V
D
H
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
9
P
V
C
R
F1
C1
F2
F3
Precastcolumn
C
T=C/2
T=C/2
Socket basereinforcement
F1
C
F3
RC1
F2
H
N
FUERZAS ACTUANTES EN LA CONEXION COLUMNA-CIMENTACION TIPO CANDELERO
a) Columna b) Cimentación c) Cimentación
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
10
15/05/2014
6
CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO Y MODELO (Torres y Rodriguez, 2007)
3000
14000
3950
150017000
ELEVACIÓN PROTOTIPO
1500
Ø #10
1 JUEGO DE6 E #4@150
104 VARS.
2200
SECCIÓN COLUMNAPROTOTIPO
(ACOTACIÓN EN mm)
MODELO A ESCALA 1/2.556
0012
00
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
11
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 12
CONSTRUCCION DE ESPECIMEN CON CIMENTACION TIPO CANDELERO PRETENSADA
15/05/2014
7
FUERZA D = ‐ FUERZA C
FUERZA C = (ALFA)*(FUERZA A + FUERZA B)0.05
ACTUADORES A y B
HISTORIA DE CARGA
FUERZA C
FUERZA (A + B)
FUERZA D
ACTUADORES A y BCONTROL POR DESPLAZAMIENTO
MURO DE REACCIÓN
ESQUEMA DE ENSAYE
MARCO DE CARGA
mt = ½ (FUERZA C ‐ FUERZA D) L
vy = FUERZA A + FUERZA B
L
ALFA = 0.76
vy mt
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
13
ESPÉCIMEN SIN PRETENSADO
ACTUADOR D(50t)
ACTUADOR C (50t)
TRASDUCTORDE CUERDA
TRASDUCTORDE CUERDADESP. HOR.
FUERZA HOR.ACT. A Y B(100 t c/u)
FUERZA VERT.
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
14
15/05/2014
8
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 15
ESPECIMEN 2-A AL FIN DEL ENSAYE
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 16
RESULTADOS MOMENTO EN LA BASE DE COLUMNA-CURVATURA EN LA BASE MEDIDOS Y CALCULADOS (PROGRAMA BIAX) PARA ESPECIMEN 1-A)
15/05/2014
9
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 17
4
8
12
16
20
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
Mom
ent
(kN
-m)
x10
2
Curvature (1/mm)x10-3
EIe = 0.43 EIg
su= 0.05
BIAX
bi-linear
6E3/16"@60
104Ø1/2"
600
880 ˆ
yf = 464 MPa
'ˆcf = 64.7 MPa
L = 2.9% T = 0.98%e = 0.833
(0.0064x10-3,1210)(y',My')
(0.0083x10-3,1560)(y,MACI)
(0.114x10-3,1960)(cd,Mcd)
RELACIONES MOMENTO-CURVATURA CALCULADAS CON PROGRAMA BIAX Y CON MODELO BILINEAL
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
18
V
MP
D
H
sC
Ct
R D
Ct sC
H
H
fr
2
3
1
hH
Hh
CL
Z Z
Afr1/2
fr1/2
b D
sA
b
D
T1/2
sC
1/2
t
T1/2
1/2
sA1/2
Elevación de columna dentrode cimentación
Planta de columna dentrode cimentacion
Planta de cimentación.Notar Cs=T
12
2 3 1
1 1
1
2 2 2
R s
t
C V fr
C P
D D D R M frHH H H D
• Se propuso una expresión para fr.• De un estudio paramétrico se obtuvieron α1, α2 y α3 .• Se resolvió la ecuación para conocer Cs, Ct y R variando μ y haciendo μR =0
15/05/2014
10
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
19
V
M
P
D
H
spC
Ctp
R D
CtpspC
H
H
fr
2
3
1
epF p
p
As1/2
1/2 sA
T
b
D
1/2
T1/2
spC
F p1/2
F p1/2
1/2
X X
1/2 spA
1/2 spA
H
Lt
Csp
spC
H
R
D
hH
1
2
p
T1/2
1/2
F p1/2
Fuerzas en la cimentación candelero con presfuerzo:a) Reacciones en columna dentro de candelero, elevación
b) Planta cimentaciónc) Sección X-X
a) c)b)
NG!
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 20
hH
cu
oHh
0.85
zo
fc
H
D
sCR
t
H3
H2
R
D1
CL
CR
0.85f´
Modelo propuesto para la distribución de deformaciones y esfuerzos en las superficie interna del candelero sin presfuerzo
• De Cs= CRS se obtuvo βhH• De manera similar se obtuvo hH.• De estado elástico α1 =1/6
h H
15/05/2014
11
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 21
INFLUENCIA DE LA RELACION H/D EN EL VALOR DE LA FUERZA DE COMPRESION Cs EN LA PARTE SUPERIOR DE LA CIMENTACION
sA
b
D
T1/2
sC
1/2
t
T1/2
1/2
sA1/2
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
22
COMPARATIVA DE EXPRESION CONSERVADORA PARA Cs Y VALOR MAS ELABORADO DE Cs , EN FUNCION DE μ .
15/05/2014
12
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 23
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0.00 0.04 0.07
M/M
AC
I
dr
2-A
2-B
MACI =1560 kN-mMcd /MACI =1.3P/Agf´c= 0.0044L = 2.9%
MACI
Mcd
MFALLA CIMENTACIÓN
ENVOLVENTE EXPERIMENTAL
= 0
3 2 1(1 ) (0.5 )F t sM C H C H R D
MF= Capacidad resistente de cimentación tipo candelero
Comparativa de la resistencia medida de la columna y resistencia calculada de la cimentación tipo candelero
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
24
sC2/2Cs
2/2
a
a sC1/2 Cs1/2
sC
45° 45°
Cs1/4 1/4Cs
Cs1/2 1/2Cs
1/2
1/2Cs
sC1/41/4Cs
sC1/2
sC1/4
sC1/41/4Cs
C1/4 s
sC1/4 1/4Cs
C1/4 s
45°45° 45
°
D/4 D/4
D
Detalles en planta de cimentación para un modelopuntal-tirante propuesto
15/05/2014
13
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
25
ENSAYES EN MESA VIBRADORA DE LA UNAM DE UN ESPECIMEN CON COLUMNA PREFABRICADA Y CIMENTACION TIPO CANDELERO
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 26
PROCESO CONSTRUCTIVO DE ESPECIMEN EN MESA VIBRADORA
15/05/2014
14
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 27
Viveros 1985
0.7, 0.42
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
T(s)
Sa
/g
Q=1
Q=2
Q=3
Q=4
=1 =2 =3 =4
Espectro de aceleraciones para distintas demandas de ductilidad del registro escalado de viveros (México, 1985)
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 28
1.53
modo 1
10.3
modo 2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25 30
f(Hz)
FT
A
Experimental
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0 15 30 45 60 75 90 105 120
t(s)
üg
(g)
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE ACELERACIÓN DEL EXTREMO SUPERIOR DE COLUMNA A BASE DE COLUMNA. SISMO DE BAJA INTENSIDAD
T1=0.65 s
15/05/2014
15
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
29
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
28 30 32 34 36 38 40 42 44
t(s)
ü(g
)
Experimentalümax = 0.51gt= 33.39s
0.85 7.000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15 20 25 30f(Hz)
FT
A
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE ACELERACIÓN DEL EXTREMO SUPERIOR DE COLUMNA A BASE DE COLUMNA. SISMO DE ALTA INTENSIDAD
Fase intensa del registro de aceleraciones
Función de transferencia
T1=1.12 speriodo aumentó 70%
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
30
Daños en espécimen ensayado en mesa vibradora
Columna
Base de columna
15/05/2014
16
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
31
h
V
Mp
(a)Modelo de columna y cimentación candelero
(b) Modelo esquemático simplificado con base empotrada.
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
32
PLÁSTICAZONA DE ARTICULACIÓN
ELEMENTO FRAME
ELEMENTO CONTACT
C.M.
ELEMENTO SPRING
MASA CONCENTRADA
Modelo detallado con cimentación semirígida
Columna
Elemento tipo "Spring"
Elemento tipo "Contact"
Lt
Dt t
1h
2h
3h
4h
1d d2 d1
h1
h2
h3
h4
Elementos Contact y Spring en la cimentación tipo candelero
15/05/2014
17
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
33
MRDF=18.6 t-m
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08
distorsión
M/M
RD
F
Experimental
Calculado
cViveros modificado (1985)
W = 18 th = 1.95 m
Comparativa de la relación momento flexionante en la base versus distorsión calculada y la relación obtenida experimentalmente en mesa vibradora
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 34
2. RESISTENCIA A FLEXION Y CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN LATERAL DE COLUMNAS PARA PUENTES DE CONCRETO REFORZADO EN ZONAS SISMICAS
15/05/2014
18
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 35
Mn (momento nominal): emplea teoría del ACI y propiedadesespecificadas de f´c y fy
MMAX: resistenciamedida en ensayes
Mcd (momento creible): Resistencia calculada con propiedadesmedidas de materiales y considerando endurecimiento del acero
n
maxmax
max
MV
LM
VL
V V
Diseño porcapacidad
Momentos resistentes medidos en ensayes de columnas rectangulares y circulares y calculados con el procedimiento del ACI 318 (empleando Mcd, 1.25 fy). En ACI Structural Journal, Restrepo y Rodriguez (2013)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
MMAX / M
cd
Rectangular
Circular
M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad
en Puentes”36
33 columnas rectangularesh>350 mmm
30 columnas circulares, D>305 mm
15/05/2014
15/05/2014
19
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
2 2 cdMAX
' 'c c
MMMoment strength ratio or
bh f bh f
(10)
(20)
(26) (27)
MAXM test (31) (32)
'c
y
cd
f = 42.1MPa 6.1ksi
1.15f = 533MPa 77 ksi
ρ =1.5%
ACI M
h 0.845 h
Resultados de momentos resistentes medidos en ensayes y calculados como Mcd con el ACI 318 (1.25 fy). Columnas iguales con diferentes relaciones P / (Ag f’c)
6 cpolumnas ensayadas dondeAsh < AshACI
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
37
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 38
PROPUESTA DE COMPUTO DE MOMENTO RESISTENTE CREIBLE DE COLUMNAS(Restrepo y Rodriguez , 2013)
HIPOTESIS:1. Ts=Cs
2. Ti es una fuerza en tracción y fluye.
15/05/2014
20
cd s e i c
hM =T γ h+ P+T - x
2
st h= κA λs yˆT ( )( f )
i h st= λ A 1- 2κyˆT f
eh
k Ast
k Ast
(1-2k) Ast
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
39
c
g
x P= 0.34 + 0.07
h A ,cf
COLUMNAS RECTANGULARES :
COLUMNAS CIRCULARES:
c
g
x P= 0.32 + 0.10
h A ,cf
cx
h se obtuvo de buscar la mejor correlacion entre
resistencias en flexocompresión medidas y calculadas
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
40
15/05/2014
21
0
2
4
6
8
10
12
0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25
Frequency
Ratio MMAX / Mcd
8 bar rectangular
6 bar circular
Histograma de relaciones de momento MMAX / Mcd , donde Mcd
se calcula con las expresiones propuestas15/05/2014
M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad
en Puentes”41
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 42
CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN LATERAL DE COLUMNAS PARA PUENTES DE CONCRETO REFORZADO EN ZONAS SISMICAS
15/05/2014
22
M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad
en Puentes”
Priestley et al, 1996
Deformación inelástica de columnas de puentes
Distribución real
M: Rodriguez, III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”15-17 Mayo 2014, México DF.
15/05/2014 43
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
44
u y p
y yf y
2
3y
yf L
( 1) ( )( 0.5 )cdp y p u y p
ACI
ML L L
M
0.08 0.022 0.044 ( )p ye bl ye blL L f d f d MPa
y u
L
Lp
y u
l
DM
M
M
Valida solo para columnas !
15/05/2014
23
15/05/2014 45M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
Pérdida de recubrimiento(Lehman et al., 2003)
Inicio del pandeo de barra Fractura de barra
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
46
Columna de puente ensayada en laboratorio, cortesía Dr J Restrepo.
15/05/2014
24
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
47
Ensayes de probetas de acero de refuerzo bajo cargas axiales cíclicas de tracción y compresión. Rodriguez y Botero (1999)
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 48
Definición de pandeo del refuerzo longitudinal
15/05/2014
25
M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad
en Puentes”
*
511
4max 0.08
1000.01
bp
sd
Deformación de pandeo de una barra de refuerzo (Rodriguez, Torres, 2014)
15/05/2014 49
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 4 8 12
p*
s/db
Ensayes cíclicos reversibles (ciclosasimétricos)Ensayes cíclicos reversibles (ciclossimétricos)caso especial
Series1
** p
sc cu u D
cpc
sc cu u D
Pandeo de la barra.
Falla del concreto.
CURVATURA ASOCIADA AL MODO DE FALLA DE PANDEO DE BARRAS DE REFUERZO Y FALLA DEL CONCRETO EN ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO EN ZONAS SISMICAS
(+)
(-)
p
st
u u
sc, cu
BARRA "A"BARRA "B"
Perfil a Perfil b
D
BARRA "A"
D
P
V MBARRA "B"
D
D
st
sc, cu
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
50
** pst sc
cd ue eD D
15/05/2014
26
15/05/2014M. Rodriguez III SEMINARIO
INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes”
51
COMPARATIVA DE PREDICCION DE RELACIONES RESISTENCIA-DRIFTMEDIDOS Y CALCULADOS
Espécimen L(mm)
D(mm)
MVD
P/Agf´c
KOWALSKYU2 2438 457 5 0.041
NIST‐F9140
1520 6 0.069
LEH1015 6096 610 10 0.072
LEH430 2438 610 4 0.072
LEH815 4877 610 8 0.072
Dimensiones y propiedades de cinco columnas circulares ensayadas concargas laterales ciclicas, PEER, Berry et al. (2004)
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 52
‐1.5
‐1
‐0.5
0
0.5
1
1.5
‐0.15 ‐0.1 ‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
M/M
AC
I
dr
Medido
Calculado
NIST FSC
MACI=10436 KN-m
P/Agf´c=0.069
L=0.020
L= 9.14 m (30 pies)D= 1.52 m (60 pulg.)Torres y Rodriguez, (2013)
COLUMNA DE PUENTE ENSAYADA EN NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY, USA, (STONE Y CHEOCK, 1989)
15/05/2014
27
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 53
‐1.5
‐1
‐0.5
0
0.5
1
1.5
‐0.15 ‐0.1 ‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
M/M
AC
I
dr
Medido
Calculado
KowalskyU2
MACI=288 KN-mP/Agf´c=0.041
L=0.021 ‐1.5
‐1
‐0.5
0
0.5
1
1.5
‐0.15 ‐0.1 ‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
M/M
AC
I
dr
Medido
Calculado
LEH1015
MACI=542 KN-mP/Agf´c=0.072
L=0.015
M/VD= 10
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 54
‐1.5
‐1
‐0.5
0
0.5
1
1.5
‐0.15 ‐0.1 ‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
M/M
AC
I
dr
Medido
Calculado
LEH 430
MACI=798 KN-m
P/Agf´c=0.072L=0.030
‐1.5
‐1
‐0.5
0
0.5
1
1.5
‐0.15 ‐0.1 ‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
M/M
AC
I
dr
Medido
Calulado
LEH 815
MACI=542 KN-m
P/Agf´c=0.072L=0.015
M/VD= 4M/VD= 8
15/05/2014
28
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 55
POST-TENSIONINGDYWIDAG BAR
POST-TENSIONINGDYWIDAG BAR
POST-TENSIONINGPOST-TENSIONING
SPECIMEN
ACTUATOR (500 kN)
16
00
600
LOAD BEAM
INSTITUTO DE INGENIERIA
2728
ACTUATOR (1000 kN)
ACTUATOR (500 kN)
4539POST-TENSIONING BAR
65
0
WALL
SLAB
40
0
REACTION1500
37
2
35
12
4000
12
00
1580
REACTION
DYWIDAG BARDYWIDAG BAR
Torres y Rodriguez (2013)
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 56
RESISTENCIA A FLEXOCOMPRESION DE COLUMNAS PARA PUENTES DE CONCRETO PRESFORZADO EN ZONAS SISMICAS
15/05/2014
29
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 57
Mn (momento nominal): emplea teoría del ACI y propiedadesespecificadas de f´c y fy
MMAX: resistenciamedida en ensayes
Mcd (momento creible): Resistencia calculada con propiedadesmedidas de materiales y considerando endurecimiento del acero
n
maxmax
max
MV
LM
VL
V V
Diseño porcapacidad
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 58
2. Estudio paramétrico dividido en dos grupos, columnascon resistencia a compresión del concreto, f´c 600kg/cm2 y 300 kg/cm2.
Cada grupo se dividió en tres casos, A, B y C, referidos atres distintas participaciones del acero de presfuerzo enlas columnas.
RESUMEN
1. Se proponen expresiones para la predicción de la resistencia en flexcompresion de columnas presforzadas (pretensado y postensado) y se comparan con resultados experimentales
15/05/2014
30
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 59
Tpo= fuerza inicial en torón en lecho “2”
TPR= fuerza en torón en lecho “1” en el estado de columna deformada
TPR = Tpo + ∆TPR
FUERZAS EN COLUMNA PRESFORZADA SOMETIDA A CARGAS LATERALES
15/05/2014 60
Mismas hipótesis de Restrepo y Rodriguez (2013) extendidas al caso con presfuerzo:
• aceros de refuerzo lechos extremos:13
ˆs s l y gC T f A
• aceros de refuerzo lechos intermedio:
13
ˆi l y gT f A
Del equilibrio:
c PR po iC P T T T
/ 2 / 2cd s e i c PR po c PR po pM T h P T h x T T h x T T y
Cc
PRTM. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad
en Puentes”
15/05/2014
31
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 61
0.32 0.10ˆ´
c T
g c
x P
D A f
Columnas circulares (Restrepo y Rodriguez 2013):
donde: T PR poP P T T
El torón en tracción del lecho 1 no debe pasarel límite de proporcionalidad:
PR ppT F
2sp
pp pp
AF fdonde:
Mcd se calcula haciendo TPR= Fpp0
1000
2000
0 0.05 0.1
f p(
sp)
(MP
a)sp
Ramberg_Osgood Modif
Fym
Fsu
EXPERIMENTAL
fpp
fsu
Ensaye de toron en México
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 62
L L
D
ls
a
Tpo Tpo
Tpo Tpo TPR Tpo
Tpo
TPR
Estados de una columna con presfuerzo en las condiciones con y sin desplazamiento lateral
ls
L
15/05/2014
32
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 63
2xc
xc
12 D + yp
D
CTPR
spi(L+a)
spo(L+a)
PRT
12
22
p cspls
PR ps
D y x AT E
L L a
po PR ppT T F Se debe revisar:
COLUMNAS POSTENSADAS(toron no está adherido)
COLUMNAS PRETENSADAS(toron está adherido)
12 2spi u p cD y x
2sp
PR ps spi
AT E
2sp
PR ps spi
AT E
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 64
COMPARATIVA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES DECOLUMNAS CIRCULARES CON PRESFUERZO Y PREDICCIÓNCON EL METODO PROPUESTO
24" (610mm)
(4)
(2)
(3) (1)
PT-LL
24" (610mm)
(4)
(2)
(3) (1)
PT-HL
DUCTOS PARA TENDONES10 BARRAS # 5
ESTRIBOS # 3@50.8mm
25.4mm
4 TORONESØ15.2mm
ESTRIBOS # 3@50.8mm
25.4mm
4 TORONESØ15.2mm
10 BARRAS # 7
ESPECIMENES DE LA UNIVERSIDAD DE NEVADA. COLUMNAS CON PRESFUERZO NO ADHERIDO
15/05/2014
33
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 65
0
300
600
900
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08
M(kNm)
m‐1)
CIRC_2013
first_yielding
Concrete_strain_0.003
firts_craking
TEST_PT‐LL
Mcd modificado
ACI_Mcd
AASHTO_Mcd
Inicio de fluenciac = 0.003Inicio del agrietamientoEnsaye
0
300
600
900
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08
M(kNm)
m‐1)
CIRC_2013
first_yielding
Concrete_strain_0.003
firts_craking
TEST_PT‐HL
Mcd modificadoAASHTO_Mcd
ACI_Mcd
Inicio de fluenciac = 0.003Inicio del agrietamientoEnsaye
UNIDAD PT-LL UNIDAD PT-HL
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 66
ESPECIMENES DE LA UNIVERSIDAD DE CANTERBURY, NUEVA ZELANDIA. COLUMNAS CON PRESFUERZO ADHERIDO
400mm
10 BARRAS D20Ø12.8mm
10 TENDONESØ12.5mm
ESTRIBOS # 3@50.8mm
30mm
Sección típica de columnas . Especímenes PC2 y PC-4 (f’c de 43.6 y 41.4 Mpa) (Pam et al., 1988)
15/05/2014
34
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 67
0
100
200
300
400
0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28
M (k
Nm
)
m‐1)
CIRC_2013
first_yielding
Concrete_strain_0.003
firts_craking
TEST_PC2
Mcd modificado
AASHTO_McdACI_Mcd
Inicio de fluenciac = 0.003Inicio del agrietamientoEnsaye
UNIDAD PC2
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 68
ESTUDIO PARAMÉTRICO DE RELACIONES MOMENTO-CURVATURA EN COLUMNAS PRESFORZADAS (PRETENSADO)
@ s
Ducto paraPresfuerzo
1500
mm
D"=
D
d
d
yp
ypc
b
c
bh
Sección típica empleada para el estudio paramétrico
sp ps
s y
A f
A f
Parámetro de participación de presfuerzo
η = 0.5, 1, 2
P/(Ag f’c) = 0.05, 0.10
f’c= 300 y 600 kg/cm2
15/05/2014
35
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 69
GRUPO (ACERO CONVENCIONAL)
Mcd(kN.m)
*u D
X10-2
I f'c=600 kg/cm2
0.5 22470 6.32
1 17080 6.30
2 18880 6.30
II f'c=300 kg/cm2
0.5 19230 4.98
1 14680 5.37
2 15690 4.64
Resultados del estudio paramétrico
15/05/2014 M. Rodriguez III SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “Seguridad en Puentes” 70
GRACIAS