Universidad de Guayaquilrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/50649/1/BMAT-E 158...Universidad de...

Universidad de Guayaquil

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A

LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

ESTRUCTURAS

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA TIPO CON AISLADOR Y SIN

AISLADOR SÍSMICO, APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA CIUDAD

DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE

SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.

AUTORES: MANUEL ENRIQUE GARCIA LABORDA

PEDRO JOEL SANDOYA GALARZA

TUTOR: ING. PABLO LINDAO TOMALÁ, MSc.

GUAYAQUIL, OCTUBRE 2020

ii

Agradecimiento

Principalmente le doy gracias a Dios, a mis padres (Blanca Laborda Acosta y

Manuel García Villacrés) y hermanos (Paula García Laborda y Juan García Laborda)

por ser el impulso y la motivación principal para la obtención de este título.

A mi familia por el apoyo incondicional y en especial el de mi tía Elena García

Villacrés y su Esposo Magno Silva Canales y a mi compañera Viveka Soledispa

Morales quienes tuvieron un aporte especial durante mi ciclo académico.

A los maestros que formaron parte de mi desarrollo académico, compartiendo

experiencias y conocimientos en su vida de docencia y profesional.

Y en general a todas aquellas personas que en algún momento me brindaron su

apoyo para seguir con mi meta.

Manuel Enrique García Laborda

iii

Agradecimiento

Agradezco a Dios por la sabiduría y la fortaleza necesaria a lo largo de todo el

proceso de formación académica profesional.

Agradezco a mis padres (Elvira Marivel Galarza Caicedo y Paulo Plutarco Sandoya

Arreaga) y hermanos (Jorge Eduardo Oviedo Galarza, Erick David Sandoya Galarza

y Jhoann Patrick Sandoya Galarza) por ser mi pilar fundamental y mi mayor motivo

para superarme cada día.

Agradezco en general a la Universidad, por brindarme las herramientas necesarias

para obtener el conocimiento necesario para poder desempeñarme como un buen

profesional, también a mis profesores que me enseñaron lo que es el trabajo duro,

dándome como resultado una satisfacción de excelencia.

Pedro Joel Sandoya Galarza

iv

Dedicatoria

Este logro va dedicado para mi razón de ser, a mi mayor motivación…mi familia,

quienes día a día me dan fuerzas para seguir adelante con mis objetivos.

A mis padres por haberme forjado como la persona que soy actualmente; muchos

de mis logros y objetivos conseguidos se los debo a ustedes entre los que se incluye

este.

Manuel Enrique García Laborda

v

Dedicatoria

Este estudio se lo dedico especialmente a mi madre, que siempre me brindo su

comprensión en todas las adversidades que se me presentaron y por sus oraciones

que fueron escuchadas y ahora me permiten culminar una etapa académica más.

Se lo dedico también a mi Padre por enseñarme lo que es el trabajo duro y a valorar

cada fruto producto del esfuerzo propio, así como también por su apoyo incondicional

en las decisiones que tome a lo largo de mi vida.

Y por último a mis hermanos, que siempre están presente con su apoyo y

motivación en cada etapa que he podido concluir.


vi

Declaración Expresa

Articulo XI.- del Reglamento Interno de Graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este Trabajo de

Titulación corresponde exclusivamente al Autor y al Patrimonio Intelectual de la

Universidad de Guayaquil.

Manuel Enrique García Laborda Pedro Joel Sandoya Galarza

Nº. C.I. 120706051-6 Nº. C.I. 120707889-8

vii

Tribunal de Graduación

Ing. Carlos Cusme Vera, MSc. Vocal

Ing. Christian Almendáriz Rodríguez, MSc. Presidente del Tribunal

Ing. Adalberto Vizconde Campos, MSc. Vocal

viii

ANEXO VI. - CERTIFICADO DEL DOCENTE-TUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

FACULTAD: CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA: INGENIERIA CIVIL

Guayaquil,14 de octubre de 2020

Ingeniero Javier Córdova Rizo, MSc. DIRECTOR DE LA CARRERRA DE INGENIERIA CIVIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ciudad. -

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA TIPO CON AISLADOR Y SIN AISLADOR SÍSMICO, APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.” de los estudiantes GARCÍA LABORDA MANUEL ENRIQUE; SANDOYA GALARZA PEDRO JOEL, indicando que han cumplido con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:

El trabajo es el resultado de una investigación. El estudiante demuestra conocimiento profesional integral. El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento. El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de titulación con la respectiva calificación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes, que los estudiantes están aptos para continuar con el proceso de revisión final.

Atentamente,

ING. LINDAO TOMALÁ PABLO C.I. 0912218419 FECHA:14/10/2020

ix

ANEXO VII.- CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD

FACULTAD: CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA: INGENIERIA CIVIL

Habiendo sido nombrado ING. LINDAO TOMALÁ PABLO M.Sc, tutor del trabajo de titulación certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por GARCIA LABORDA MANUEL ENRIQUE con C.C.: 1207060516; SANDOYA GALARZA PEDRO JOEL con CC.:1207078898, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERO CIVIL.

Se informa que el trabajo de titulación: “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA TIPO

CON AISLADOR Y SIN AISLADOR SÍSMICO, APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA

CIUDAD DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE

SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.”, ha sido orientado durante todo el periodo de

ejecución en el programa antiplagio (Urkund) quedando el 8 % de coincidencia.

ING. LINDAO TOMALÁ PABLO M.Sc. C.C.: 0912218419 FECHA:14/10/2020

x

ANEXO VIII.- INFORME DEL DOCENTE REVISOR FACULTAD: CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


Guayaquil,16 de oct. de 2020

Ingeniero Javier Córdova Rizo, MSc. DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ciudad. –

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de

Titulación “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA TIPO CON AISLADOR Y SIN AISLADOR SÍSMICO, APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.” de los estudiantes GARCÍA LABORDA MANUEL ENRIQUE; SANDOYA

GALARZA PEDRO JOEL. Las gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado considerando todos los parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los siguientes aspectos:

Cumplimiento de requisitos de forma: El título tiene un máximo de 35 palabras. La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida. El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad. La investigación es pertinente con la línea y sublíneas de investigación de la carrera. Los soportes teóricos son de máximo 5 años. La propuesta presentada es pertinente.

Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico: El trabajo es el resultado de una investigación. El estudiante demuestra conocimiento profesional integral. El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento. El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración del tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de investigación cumple con los requisitos exigidos.

Una vez concluida esta revisión, considero que los estudiantes GARCÍA LABORDA MANUEL ENRIQUE; SANDOYA GALARZA PEDRO JOEL están aptos para continuar el proceso de titulación. Particular que comunicamos a usted para los fines pertinentes.

Atentamente,

xi

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE

Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

FACULTAD: CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

Nosotros, GARCIA LABORDA MANUEL ENRIQUE, con C.I. No. 1207060516; Y SANDOYA GALARZA PEDRO JOEL con C.I. No. 1207078898, certificamos que los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA TIPO CON AISLADOR Y SIN AISLADOR SÍSMICO, APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.” son de nuestra absoluta propiedad y responsabilidad, en conformidad al Artículo 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizamos la utilización de una licencia gratuita intransferible, para el uso no comercial de la presente obra a favor de la Universidad de Guayaquil.

García Laborda Manuel Enrique Sandoya Galarza Pedro Joel

C.I. No 1207060516 C.I. No 1207078898

xii

ÍNDICE GENERAL

CAPITULO I

Generalidades

1.1. Introducción ..................................................................................................... 1

1.2. Antecedentes................................................................................................... 2

1.3. Ubicación ......................................................................................................... 4

1.4. Planteamiento del Problema............................................................................ 4

1.5. Delimitación del Tema ..................................................................................... 4

1.6. Objetivos ......................................................................................................... 5

1.6.1. Objetivo General. ............................................................................................. 5

1.6.2. Objetivos Específicos. ..................................................................................... 5

1.7. Justificación e Importancia .............................................................................. 5

1.8. Alcance del Proyecto ....................................................................................... 6

CAPITULO II

Marco Teórico

2.1. Puente ............................................................................................................. 7

2.1.1. Puente Viga-Losa ............................................................................................ 7

2.1.2. Partes de la Estructura General de un Puente. ............................................... 7

2.1.2.1. Superestructura ........................................................................................ 7

2.1.2.2. Subestructura ........................................................................................... 8

2.1.3. Componentes no Estructurales. ...................................................................... 8

2.1.4. Filosofía de Diseño .......................................................................................... 8

2.1.5. Estados Límites ............................................................................................... 8

xiii

2.1.5.1. Estado Límite de Servicio. ........................................................................ 9

2.1.5.2. Estado Límite de Fatiga y Fractura. ......................................................... 9

2.1.5.3. Estado Límite de Resistencia. .................................................................. 9

2.1.5.4. Estados Límites de Evento Extremo. ..................................................... 10

2.2. Carga, Combinaciones y Factores. ............................................................... 10

2.2.1. Cargas Permanentes. .................................................................................... 10

2.2.2. Cargas Transitorias ....................................................................................... 10

2.2.3. Estados Limites ............................................................................................. 11

2.2.4. Sobrecargas Gravitatorias: LL y PL. .............................................................. 15

2.2.4.1. Sobrecarga Vehicular: LL. ...................................................................... 15

2.2.4.2. Número de Carriles de Diseño. .............................................................. 15

2.2.4.3. Presencia de Múltiples sobrecargas. ...................................................... 15

2.2.4.4. Sobrecarga Vehicular de Diseño. ........................................................... 15

2.2.4.5. Camión de Diseño. ................................................................................. 15

2.2.4.6. Carga del Carril de Diseño ..................................................................... 16

2.2.4.7. Tándem de Diseño ................................................................................. 16

2.2.4.8. Cargas Peatonales: PL........................................................................... 17

2.3. Fuerza de Frenado: BR ................................................................................. 17

2.4. Cargas Sísmicas: EQ .................................................................................... 17

2.4.1. Coeficientes de Aceleración .......................................................................... 18

2.4.2. Categorías según la Importancia del Puente ................................................. 19

2.4.3. Zonas Sísmicas ............................................................................................. 20

2.4.4. Efectos de Sitio o Coeficiente de Sitio ........................................................... 20

2.4.5. Factor de Modificación de Respuesta ........................................................... 22

2.5. Criterios de Regularidad según la AASHTO LRFD ....................................... 23

2.6. Filosofía de Diseño Sismo Resistente para Puentes ..................................... 23

2.6.1. Método de Análisis Espectral Multimodal (mm). ............................................ 24

2.6.2. Análisis y Diseño de Puentes Sísmicamente Aislados. ................................. 25

2.6.3. Principios de Aislamiento sísmico de puentes. .............................................. 25

xiv

2.6.4. Características de los Sistemas de Aislamiento Sísmico. ............................. 25

2.6.5. Rigidez Bajo Cargas Laterales Bajas. ........................................................... 26

2.7. Aisladores Sísmicos ...................................................................................... 27

2.7.1. Cargas para el Análisis y Diseño de Puentes Sísmicamente Aislados. ......... 27

2.7.2. Aisladores Elastoméricos. ............................................................................. 28

2.7.3. Aislador Sísmico Cónico de Fricción. ............................................................ 28

2.7.3.1. Principio de Funcionamiento y Especificaciones .................................... 30

2.7.4. Métodos de Análisis de Puentes Sísmicamente Aislados. ............................ 32

CAPITULO III

Metodología

3.1. Marco Metodológico ...................................................................................... 33

3.2. Descripción General del Puente. ................................................................... 33

3.3. Materiales. ..................................................................................................... 35

3.4. Descripción del Modelo Geométrico de Análisis. ........................................... 35

3.4.1. Memoria de Calculo. ...................................................................................... 36

3.4.1.1. Geometría del Modelo. ........................................................................... 36

3.4.1.2. Materiales. .............................................................................................. 37

3.4.1.3. Cargas. ................................................................................................... 37

3.4.1.3.1. Cargas Permanentes. ..................................................................... 37

3.4.1.3.2. Cargas Vehiculares. ........................................................................ 38

3.4.1.3.3. Factor de Multipresencia de Carga Viva ......................................... 38

3.4.1.3.4. Carga de Viento. ............................................................................. 38

3.4.1.3.5. Cálculo de la Presión Horizontal del Viento .................................... 39

3.4.1.3.6. Presión a Barlovento ....................................................................... 40

3.4.1.3.7. Presión a Sotavento ........................................................................ 40

3.4.1.3.8. Fuerzas de Viento en los Componentes del Puente ....................... 40

3.4.1.3.9. Fuerza en Vigas del Tablero - p5 .................................................... 40

3.4.1.3.10. Fuerza en Viga Cabezal - p5 ........................................................... 41

3.4.1.3.11. Fuerza en la Pila 5 .......................................................................... 41

3.4.1.3.12. Fuerza de Frenado. ......................................................................... 42

3.4.1.3.13. Carga Sísmica. ................................................................................ 44

xv

3.4.1.3.14. Construcción del Espectro elástico de Diseño, Determinación del

Factor de Zona. ........................................................................................................ 44

3.4.1.3.15. Razón Espectral. ............................................................................. 45

3.4.1.3.16. Determinación de los Factores de Amplificación de Zona fa, fd, fs. 45

3.4.1.3.17. Elaboración de Espectro Elástico del Diseño. ................................ 47

3.4.1.3.18. Factores para Modificación de Respuestas Estructurales (R). ........ 48

3.4.2. Descripción del Proceso de Modelado del SAP2000. ................................... 50

3.4.2.1. Demanda de los Elementos Estructurales de Análisis. .......................... 68

3.4.2.1.1. Viga cabezal. ................................................................................... 68

3.4.2.1.2. Columnas ........................................................................................ 69

3.4.2.1.3. Pilotes ............................................................................................. 74

3.4.2.2. Modelo de Análisis (Pushover) ............................................................... 78

3.5. Metodología para la Comprobación del Diseño Propuesto de los Elementos

Estructurales ............................................................................................................ 93

3.5.1. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Momento Negativo. ............... 94

3.5.2. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Momento Positivo. ................ 96

3.5.3. Metodología de Diseño Estructural a Cortante de la Viga Cabezal. .......... 98

3.5.4. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Fuerza Cortante. ................... 99

3.5.5. Diseño Estructural de Columna y Pilote. .................................................. 101

3.5.6. Análisis de Pila d=1.5m. ........................................................................... 101

3.5.6.1. Diseño a Flexión. ..................................................................................... 101

3.5.6.2. Diagrama de Interacción. ......................................................................... 102

3.5.6.3. Diseño a Corte. ........................................................................................ 105

3.5.7. Análisis de Pilote, d = 1.20m .................................................................... 107

3.5.7.1. Diseño a Flexión. ..................................................................................... 107

3.5.7.2. Diagrama de Interacción. ......................................................................... 107

3.5.7.3. Diseño a Corte. ........................................................................................ 109

xvi

CAPITULO IV

Análisis de Resultados

4.1. Obtencion de Datos ..................................................................................... 111

4.2. Comparación de los Periodos y Vibraciones Modales ................................. 111

4.3. Modos de Vibración sin Aislador ................................................................. 111

4.4. Modos de Vibración con Aislador ................................................................ 113

4.5. Respuesta Sísmica de los Puentes ............................................................. 115

4.6. Comparación en las Demandas .................................................................. 118

4.6.1. Demandas en la Pila Izquierda sin Aislador ................................................ 118

4.6.2. Demanda de la Pila Izquierda con Aislador ................................................. 119

4.6.3. Demandas en la Pila Derecha, sin Aislador ................................................ 120

4.6.4. Demandas en la Pila derecha, con Aislador ................................................ 121

4.6.5. Demanda en la Viga cabezal sin Aislador ................................................... 122

4.6.6. Demanda en la Viga Cabezal con Aislador ................................................. 123

4.6.7. Demanda en el Pilote sin Aislador ............................................................... 124

4.6.8. Demanda en el Pilote con Aislador .............................................................. 125

4.6.9. Demanda de Fuerzas en el Link sin Aislador .............................................. 126

4.6.10. Demanda de Fuerzas en el Link sin Aislador ........................................... 127

4.7. Comparación de Desplazamientos .............................................................. 128

4.7.1. Desplazamientos en el Link sin Aislador ..................................................... 128

4.7.2. Desplazamientos en el Link con Aislador .................................................... 129

4.8. Análisis de Pushover. .................................................................................. 130

xvii

4.9. Análisis Comparativo ................................................................................... 138

CAPITULO V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1. Conclusiones ............................................................................................... 141

5.2. Recomendaciones ....................................................................................... 142

Bibliografía

xviii

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1: Implantación del Puente. ..................................................................... 4

Ilustración 2: Sección Transversal Típica, Puente Viga Losa. .................................. 7

Ilustración 3: Características Generales del Camión de Diseño ............................ 16

Ilustración 4: Carga de Carril de Diseño ................................................................. 16

Ilustración 5: Tándem de Diseño ............................................................................ 17

Ilustración 6: DCL - Fuerza de Frenado ................................................................. 17

Ilustración 7: Mapa de Peligro Sísmico. ................................................................. 18

Ilustración 8: Valores del Factor Z. ......................................................................... 19

Ilustración 9: Filosofía de Diseño Sismo resistente. ............................................... 24

Ilustración 10: Comparación de un Puente convencional y Sísmicamente Aislado 25

Ilustración 11: Curva típica de Respuesta de Aceleración ..................................... 26

Ilustración 12: Aislador Sísmico conico de fricción. ................................................ 29

Ilustración 13: Lazo de Histéresis Fuerza-Desplazamiento .................................... 30

Ilustración 14: Planta típica del Puente del tramo de análisis ................................ 33

Ilustración 15: Sección transversal típica de la superestructura del Puente ........... 34

Ilustración 16: Elevación típica del Puente del tramo de Análisis. .......................... 34

Ilustración 17: Vista Lateral del puente. ................................................................. 35

Ilustración 18: Modelo de Análisis 3D. ................................................................... 35

Ilustración 19: Vista en planta de la estructura de la cimentación .......................... 37

Ilustración 20: Aplicación de las carga de viento en los elementos estructurales. . 41

Ilustración 21: Camión de Diseño .......................................................................... 42

Ilustración 22: Tándem de Diseño .......................................................................... 43

Ilustración 23: Carril de diseño ............................................................................... 43

Ilustración 24: Curva de Peligro Sísmico para Guayaquil ...................................... 45

xix

Ilustración 25: Fa - Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de período

corto .................................................................................................................. 46

Ilustración 26: Fd - amplificación de las ordenadas del espectro elástico de

respuesta de desplazamientos para diseño en roca ......................................... 46

Ilustración 27: Fs - Comportamiento no lineal de los suelos .................................. 46

Ilustración 28: Espectro Elástico de Diseño ........................................................... 47

Ilustración 29: Definición de Unidades. .................................................................. 50

Ilustración 30: Sistemas de Coordenadas y Puntos. .............................................. 51

Ilustración 31: Propiedades del Hormigón para losa. ............................................. 51

Ilustración 32: Propiedades del Hormigón para Viga Cabezal, Pilotes, Pilas y

Zapata. .............................................................................................................. 52

Ilustración 33: Definición de Material Acero A36. ................................................... 52

Ilustración 34: Definición de Acero Grado 50. ........................................................ 53

Ilustración 35: Definición de Propiedades para Acero de Refuerzo ....................... 53

Ilustración 36: Secciones Transversales de los Elementos. ................................... 54

Ilustración 37: Vigas UPN-400. .............................................................................. 54

Ilustración 38: Viga Cabezal 1.6x2m ...................................................................... 55

Ilustración 39: Viga Cabezal 1.8x2m ...................................................................... 55

Ilustración 40: Viga Cabezal 2x2.2m ...................................................................... 56

Ilustración 41: Viga Mathiere 50m .......................................................................... 56

Ilustración 42: Viga Mathiere. ................................................................................. 57

Ilustración 43: Sección de Pila. .............................................................................. 57

Ilustración 44: Pila d=1.5m ..................................................................................... 58

Ilustración 45: Pila d=1.2m ..................................................................................... 58

Ilustración 46: Pila d=1m ........................................................................................ 59

xx

Ilustración 47: Losa e=25 ....................................................................................... 59

Ilustración 48: Zapata – Shell Thick. ...................................................................... 60

Ilustración 49: Zapata 2m ....................................................................................... 60

Ilustración 50: Propiedades de Link ....................................................................... 61

Ilustración 51: Espectro GYE R=1 NEC 15 ............................................................ 61

Ilustración 52: Load Patterns. ................................................................................. 62

Ilustración 53: Load Cases ..................................................................................... 62

Ilustración 54: Load ................................................................................................ 62

Ilustración 55: Vista en Planta del Tablero ............................................................. 63

Ilustración 56: Vista en 3D del Modelo Completo ................................................... 63

Ilustración 57: Asignación de Cargas (Barandas) .................................................. 63

Ilustración 58: Asignación de Cargas (Asfalto) ....................................................... 64

Ilustración 59: Aplicación de la Fuerza de Frenado como Momento en el centro del

vano .................................................................................................................. 64

Ilustración 60: Asignación de Cargas Móviles ........................................................ 64

Ilustración 61: Asignación de los carriles de diseño ............................................... 65

Ilustración 62: Vehículo Tándem ............................................................................ 65

Ilustración 63: Camión de Diseño .......................................................................... 66

Ilustración 64: Opciones de Análisis....................................................................... 66

Ilustración 65: Casos de Carga para Análisis del Modelo. ..................................... 67

Ilustración 66: Asignación de los aisladores como aparato de apoyo en vigas ...... 67

Ilustración 67: Vista 3D de los aisladores en el Modelo Estructural ....................... 67

Ilustración 68: Diagrama de Momento 3-3 (Resistencia 1) ..................................... 68

Ilustración 69: Diagrama de Momento (Evento Extremo 1Y) ................................. 68

Ilustración 70: Diagrama de Momento (Servicio1) ................................................. 69

xxi



Ilustración 73: Diagrama de Fuerza Axial (Resistencia 1). ..................................... 70

Ilustración 74: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo 1X) ........................... 71


Ilustración 76: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y) ............................ 72

Ilustración 77: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo 1Y) ........................... 72

Ilustración 78: Diagrama de Momento 3-3 (Evento Extremo 1Y) ........................... 73

Ilustración 79: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y) ............................ 73



Ilustración 82: Diagrama de Fuerza Axial (Resistencia 1) ..................................... 75

Ilustración 83: Diagrama de Momento 2-2(Evento Extremo 1X) ............................ 75


Ilustración 85: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1x) ............................. 76

Ilustración 86: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo1). .............................. 77

Ilustración 87: Diagrama de Momento 3-3 (Evento Extremo1). .............................. 77

Ilustración 88: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y). ........................... 78

Ilustración 89: Definición de Materiales. ................................................................. 78

Ilustración 90: Frame Properties. ........................................................................... 79

Ilustración 91: Sección Circular. ............................................................................. 79

Ilustración 92: Definición del Refuerzo Estructural ................................................. 80

Ilustración 93: Definición de Sección, Viga Cabezal .............................................. 80

Ilustración 94: Refuerzo en Elementos Estructurales ............................................. 81

Ilustración 95: Definición Sísmica de Fuerzas ........................................................ 81

xxii

Ilustración 96: Definición de Patrones de Cargas .................................................. 82

Ilustración 97: Definición del Mass Source ............................................................. 82

Ilustración 98: Casos de Cargas ............................................................................ 82

Ilustración 99: Load Case -Lateral X ...................................................................... 83

Ilustración 100: Load Case -Lateral Y .................................................................... 83

Ilustración 101: Load Case-CGNL X ...................................................................... 83

Ilustración 102: Load Case-CGNL Y ...................................................................... 84

Ilustración 103: Control de Desplazamientos CGNL X ........................................... 84

Ilustración 104: Load Case Data - PUSHOVER X ................................................. 85

Ilustración 105: Contro de desplazamiento PUSHOVER X .................................... 85

Ilustración 106: Pasos de incremento de cargas PUSHOVER X ........................... 85

Ilustración 107: Load Case CGNL PUSH X ........................................................... 86

Ilustración 108: Control de desplazamiento en el sentido Y ................................... 86

Ilustración 109: Numero de pasos de análisis. ....................................................... 86

Ilustración 110: Asignacion de la carga muerta. ..................................................... 87

Ilustración 111: Asignación de la carga viva. ......................................................... 87

Ilustración 112: Asignación de la carga lateral en el sentido X .............................. 88

Ilustración 113: Aplicación de la carga lateral en el sentido Y. ............................... 88

Ilustración 114: Frame Space Loads (Viento). ....................................................... 89

Ilustración 115: Propiedades de las posibles rotulas en vigas. .............................. 89

Ilustración 116: Frame Hinge Assignment. ............................................................. 90

Ilustración 117: Propiedades de las posibles rotulas en columnas. ....................... 90

Ilustración 118: Disposición de las posible rotulas en columnas ............................ 91

Ilustración 119: Frame Hinges. .............................................................................. 91

Ilustración 120: Opciones de Análisis (PUSHOVER.). ........................................... 92

xxiii

Ilustración 121: Casos de carga para análisis. ....................................................... 92

Ilustración 122: Diagrama de Interacción para la columna derecha. .................... 103

Ilustración 123: Diagrama de Interacción para la columna izquierda. .................. 104

Ilustración 124: Diagrama de Interacción para la pilotes. ..................................... 108

Ilustración 125: Primer modo de vibración, T=0.538 seg. .................................... 111

Ilustración 126: Segundo modo de vibración, T=0.528 seg. ............................... 112

Ilustración 127: Tercer modo de vibración, T=0.446 seg. .................................... 112

Ilustración 128: Cuarto modo de vibración, T=0.415 seg. .................................... 113

Ilustración 129: Primer modo de vibración, T=3.38 seg. ...................................... 113

Ilustración 130: Segundo modo de vibración, T=3.379 seg. ................................ 114

Ilustración 131: Tercer modo de vibración, T=2.832 seg. .................................... 114

Ilustración 132: Cuarto modo de vibración, T=0.540 seg. .................................... 115

Ilustración 133:Deformed Shape (PUSHOVER X1) ............................................. 130

Ilustración 134: Deformed Shape (PUSHOVER X3) ............................................ 130

Ilustración 135: Deformed Shape (PUSHOVER X10). ......................................... 131

Ilustración 136: Deformed Shape (PUSHOVER X12). ......................................... 131

Ilustración 137: Grafica Momento vs Rotación Plástica 4H2. ............................... 132




Ilustración 141: Punto de Desempeño en el Sentido Y. ....................................... 134

Ilustración 142: Deformed Shape (Pushover Y). .................................................. 134

Ilustración 143: Deformed Shape (Pushover Y 6) ................................................ 135

Ilustración 144: Deformed Shape (Pushover Y 16). ............................................. 135

Ilustración 145: Deformed Shape (Pushover Y 3). ............................................... 136

xxiv



Ilustración 148: Punto de Desempeño en el sentido X. ........................................ 137

xxv

Índice de Tablas

Tabla 1: Combinaciones y Factores de Carga ......................................................... 13

Tabla 2: Factores de Carga para Cargas Permanentes. ......................................... 14

Tabla 3: Factores de Presencia Múltiple. ................................................................ 15

Tabla 4: Clasificación por Importancia según AASHTO LRFD ................................ 19

Tabla 5: Zonas Sísmicas según AASHTO LRFD .................................................... 20

Tabla 6: Tipos de Perfiles de Suelos y Coeficiente de Sitio. ................................... 21

Tabla 7: Factor de Modificación de Respuesta para Subestructuras y Conexiones 22

Tabla 8: Requisitos para que un Puente sea considerado regular. ......................... 23

Tabla 9: Estados con más de diez Puentes aislados. ............................................. 27

Tabla 10: Características Mecánicas del Aislador ................................................... 31

Tabla 11: % Masa participativa y modos de vibraciones de la pila sin el uso del

aislador en el modo MODAL .................................................................................. 116

Tabla 12: % Masa participativa y modos de vibraciones de la pila con el uso del

aislador en el modo MODAL .................................................................................. 117

Tabla 13: Fuerzas en los Elementos (Pila Izq.) sin aislador. ................................. 118

Tabla 14: Fuerzas en los Elementos (Pila Izq.) con aislador. ................................ 119

Tabla 15: Fuerzas en los Elementos (Pila Der.) sin aislador. ................................ 120

Tabla 16: Fuerzas en los Elementos (Pila Der.) con aislador. ............................... 121

Tabla 17: Fuerzas en los Elementos (Viga Cabezal) sin aislador .......................... 122

Tabla 18: Fuerzas en los Elementos (Viga Cabezal) con aislador ........................ 123

Tabla 19: Fuerzas en los Elementos (pilote) sin aislador ...................................... 124

Tabla 20: Fuerzas en los Elementos (pilote) con aislador ..................................... 125

Tabla 21: Fuerzas en los Elementos (links) sin aislador ........................................ 126

Tabla 22: Fuerzas en los Elementos (links) con aislador ...................................... 127

xxvi

Tabla 23: Desplazamientos en los apoyos sin aislador ......................................... 128

Tabla 24: Desplazamientos en los apoyos con el uso del aislador ........................ 129

Tabla 25: Comparación de Periodos. .................................................................... 138

Tabla 26: Cuadro comparativo de desplazamiento en la superestructura. ............ 138

Tabla 27: Cuadro comparativo de desplazamiento en la superestructura. ............ 139

Tabla 28: Comparación de Fuerzas en la Viga Cabezal ....................................... 139

Tabla 29: Comparación de Fuerzas en la Columna Derecha ................................ 139

Tabla 30: Comparación de Fuerzas en la Columna Izquierda ............................... 140

Tabla 31: Comparación de Fuerzas en el Pilote .................................................... 140

xxvii

RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN (ESPAÑOL)

FACULTAD: CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL

Título del trabajo de titulación:

Autores: Manuel Enrique García Laborda


Tutor: Ing. Pablo Julio Lindao Tomala M.Sc.

Resumen

En este trabajo el propósito general es realizar un análisis comparativo de la

respuesta sísmica de una pila tipo de un puente viga-losa con diseño convencional y

otro utilizando aisladores sísmicos en los apoyos de las vigas, ubicado en la ciudad

de Guayaquil. La superestructura se compone de vigas metálicas tipo matiere

simplemente apoyado sobre estribos y pilares, la sub estructura tiene una

configuración de pórtico de concreto armado, conformado por dos columnas

circulares unidas en la parte superior por una viga cabezal y en la parte inferior por

una zapata. Sé realizará la comparación de la respuesta sísmica de la pila con y sin

aislador sísmico, con el diseño preliminar de la superestructura y subestructura,

siguiendo los lineamientos de la AASHTO LRFD 2017. Para el análisis sísmico

también se usará la normativa actual vigente en el Ecuador NEC-SE-DS-2015.Para

el análisis estructural del puente propuesto, se empleará el software de análisis

estructural SAP2000 v21.1.1 ultímate. Posteriormente como parte de los resultados

finales se realizará un cuadro comparativo en donde se denoten las diferencias del

desempeño, comportamiento y fuerzas generadas en una estructura aislada y una no

aislada sísmicamente.

PALABRAS CLAVE: ANALISIS, COMPARATIVO, SUBESTRUCTURA,

SUPERESTRUCTURA, AISLADORES, DESPLAZAMIENTOS, SISMICA

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA PILA

TIPO CON AISLADOR Y SIN AISLADOR SÍSMICO,

APLICADO PARA UN PUENTE UBICADO EN LA

CIUDAD DE GUAYAQUIL, PROVINCIA DEL

GUAYAS, MEDIANTE EL USO ASISTIDO DE

SOFTWARE DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL.

xxviii

RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN (INGLES)

FACULTAD: CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL

Title of the degree work:

Authors: Manuel Enrique García Laborda


Advisor: Ing. Pablo Julio Lindao Tomala M.Sc

Abstract

In this work the general purpose is to perform a comparative analysis of the seismic

response of a typical pier of a beam-slab bridge with a conventional design and

another using seismic insulators in the beam supports, located in the city of Guayaquil.

The superstructure is made up of metallic metal beams type matiere simply supported

on stirrups and pillars, the sub-structure has a reinforced concrete portico

configuration, made up of two circular columns joined at the top by a head beam and

at the bottom by a shoe. It will be carried out the comparison of the seissmic response

of the pile with and without seismic isolator, with the preliminary design of the

superstructure and substructure, following the guidelines of the AASHTO LRFD 2017.

For the seismic analysis the current regulations in force in Ecuador will also be used

NEC-SE-DS-2015. For the structural analysis of the proposed bridge, the structural

analysis software SAP2000 v21.1.1 finalize will be used. Subsequently, as part of the

final results, a comparative table will be made where the differences in performance,

behavior and forces generated in an isolated structure and one not seismically isolated

are denoted.

KEYWORDS: ANALYSIS, COMPARATIVE, SUBSTRUCTURE,

SUPERSTRUCTURE, ISOLATORS, DISPLACEMENTS, SEISMIC

ANALYSIS OF THE BEHAVIOR OF A TYPICAL PILE WITH

INSULATOR WITHOUT SEISMIC ISOLATOR, APPLIED

FOR A BRIDGE LOCATED IN THE CITY OF GUAYAQUIL,

PROVINCE OF GUAYAS, BY USING THE ASSISTED USE

OF STRUCTURAL ANALYSIS SOFTWARE.

1

CAPITULO I

Generalidades

1.1. Introducción

El Ecuador es un país que regularmente y en los últimos años ha tenido una alta

actividad sísmica, ya que por estar ubicado en zonas donde se genera el contacto de

placas tectónicas con mayor actividad del mundo. Es de mucha necesidad la

implementación de sistemas y técnicas que ayuden a las estructuras a desarrollar un

mejor comportamiento ante los movimientos telúricos.

Una de las estructuras prioritarias y que deben mantenerse en perfectas

condiciones estructurales sin duda alguna son los puentes, ya que son de vital

importancia para la comunicación y transporte de una nación, sin descartar que por

su gran magnitud sería una catástrofe que una de estas superestructuras llegase a

fallar o colapsar por la ocurrencia de un sismo.

El uso de aislamientos sísmicos ubicado en las bases de los puentes regula y

permiten una gran disipación de energía provocada por las cargas laterales que son

generadas por un sismo, las estructuras que se encuentran asiladas sísmicamente

son capaces de recibir aproximadamente una tercera o cuarta parte del impacto que

tendría al no contar con estos elementos.

Por lo previamente mencionado el siguiente trabajo tiene como objeto principal

realizar un análisis estructural para evaluar el comportamiento de una pila tipo en el

paso elevado de la intersección de la Av. Juan Tanca Marengo con la Av. Rodrigo

Chávez González.

El proceso del siguiente trabajo investigativo se basa en 5 capítulos donde

inicialmente contempla las generalidades del proyecto, marco teórico, marco

2

metodológico y para finalizar el análisis de resultados, conclusiones y

recomendaciones.

1.2. Antecedentes

El concepto de aislación sísmica ha sido desarrollado desde hace más de 100

años; en sus inicios fue usado sobre puentes (principios del año 1970) y en edificios

(finales del año 1970) sin embargo, recién en los últimos 40 años se ha ido

difundiendo para ser aplicado de forma práctica y sólo en los últimos 15 años su

aplicación se ha ido incrementando de forma exponencial por el buen desempeño que

presentaron los pocos edificios aislados ante los sismos.

En el caso de Sudamérica, Chile ha sido uno de los primeros países en incorporar

aisladores sísmicos a sus estructuras. Cuenta además con la norma Chilena

NCh2745 – 2003 que es el resultado de la adaptación a la realidad chilena del código

UBC (Uni form Building Code) del año 1997 y su compatibilización con la norma

chilena NCh433.Of1996. Entre los edificios actualmente aislados en Chile se tiene:

un bloque del conjunto habitacional Comunidad Andalucía construido entre los años

1991 y 1992 para un estudio hecho por la Universidad Católica de Chile, el centro

médico San Carlos de Apoquindo de la Universidad Católica de Chile construido en

el año 2000 y el Hospital Militar inaugurado en el año 2008. (Jacobo, Quispe -2014).

Un trabajo investigativo realizado en la universidad de Cajamarca – Perú

Comparación de la respuesta sísmica de puentes viga – losa, con y sin aisladores

sísmicos, en donde se analizaron 2 puentes de los cuales uno era aislado

sísmicamente y otro no, cabe indicar que se pudo determinar , que existe reducción

de desplazamiento en la subestructura; en cambio en la superestructura los

desplazamientos se incrementan, esto debido a que la disipación de energía se

presenta en los aisladores mediante la deformación de los mismos.

3

En el sector de la construcción hace ya varios años se ha venido dando la

implementación de sistemas de amortiguación o disipadores de energía (Aisladores

Sísmicos) ya que brindar un aporte significativo al sistema estructural y esto a su vez

mejora la calidad y el desempeño de las construcciones ante la actividad sísmica.

El uso de aisladores sísmicos ha servido para el desarrollo de obras de ingeniería

civil en países desarrollados como Estados Unidos, Japón, Chile, México, Qatar

entre otros, ya que su utilidad es de vital importancia para los modernos sistemas

estructurales. Uno de los grandes ejemplos de la aplicación e importación de los

aisladores sísmicos fue lo ocurrido en Chile en el año 2010 el 27 de febrero, en donde

un sismo de magnitud 8,8 en la escala de Richter sacudió al país, en donde

colapsaron muchas edificaciones y lograron mantenerse en pie aquellas que contabas

con sistemas estructurales con aplicativos de disipadores de energía. (Aislamiento

sísmico y Estructural de los edificios, Rojas Pillco – 2015)

La actividad sísmica de las últimas décadas ha puesto de manifiesto la

vulnerabilidad de los puentes ante este fenómeno. Sismos como el de San Fernando

(1971), Tangshan (1976), Loma Prieta (1989), Northridge (1994), Kobe (1995) y

Taiwan (1999), entre otros, han provocado fallos de importancia en los sistemas de

transporte, y han incrementado las pérdidas económicas de forma notable. En

algunos casos, la ocurrencia del sismo en horas de poco movimiento de personas y

vehículos, evito que el número de pérdidas humanas creciera de forma significativa.

(Jara, Casas – 2002).

Bajo este contexto nosotros como futuros ingenieros civiles de la república del

Ecuador nos hemos planteado como objetivo hacer un estudio comparativo del uso

de aisladores en puentes, donde determinaremos mediante un análisis el

comportamiento de la estructura con y sin su aplicativo.

4

1.3. Ubicación

Se localiza al norte de la ciudad de Guayaquil, en la intersección de la avenida

Juan Tanca Marengo y la Av. Rodrigo Chávez.

Ilustración 1: Implantación del puente. Fuente: (Diario El Universo, 2020)

1.4. Planteamiento del Problema

En la ciudad de Guayaquil se va a implementar dos pasos elevados como parte de

la solución vial para el descongestionamiento que se produce en la intersección de la

Av. Juan Tanca Marengo con la Av. Rodrigo Chávez González

Por tratarse de una obra a construirse en una zona de alta sismicidad se debe

considerar un análisis para conocer el comportamiento de una pila tipo bajo la acción

sísmica con aislador y sin aislador sísmico y su desempeño

1.5. Delimitación del Tema

El trabajo se basará en realizar un estudio comparativo de la aplicación de

aisladores sísmicos en la pila de un puente, evaluar su comportamiento en términos

de desplazamientos y fuerzas que se produzcan en los elementos estructurales que

componen la subestructura, así como también su desempeño. Adicionalmente se

https://es.wikipedia.org/wiki/Regi%C3%B3n_Litoral_de_Ecuador

5

observará la factibilidad del uso de estos elementos como lo son los aisladores

sísmicos que mejoraría el comportamiento del puente ante un evento sísmico.

1.6. Objetivos

1.6.1. Objetivo General.

Aplicar los diferentes métodos de análisis estructural para evaluar el

comportamiento bajo la acción sísmica de una pila tipo en el paso elevado en la

intersección de la Av. Juan Tanca Marengo con la Av. Rodrigo Chávez González.

1.6.2. Objetivos Específicos.

Conocer el comportamiento de una pila tipo de un puente frente a la acción

sísmica con y sin aislador sísmico.

Obtener esfuerzos, deformaciones y desplazamientos a partir de los diferentes

métodos de análisis estructural para la pila tipo del paso elevado mediante el

uso de un software de análisis estructural.

Establecer la factibilidad del uso de aisladores sísmicos y comparar los

resultados con las pilas con y sin aislador sísmico.

Verificar el desempeño de la estructura mediante la aplicación del método de

análisis no lineal (PUSHOVER)

1.7. Justificación e Importancia

El desarrollo del presente trabajo se incluye el análisis modal espectral y el análisis

estático no lineal, para determinar la conducta de la pila con y sin aislador sísmico

frente a la acción de un sismo de diseño en el paso elevado de la intersección de la

Av. Juan Tanca Marengo con la Av. Rodrigo Chávez González.

Una tendencia moderna del diseño sísmico, es buscar sistemas estructurales que

localicen las demandas de ductilidad en determinados puntos “débiles”, que disipen

la energía de forma estable y que, además, sean reparables. Los aisladores sísmicos

6

se pueden considerar como una continuación de la mencionada tendencia moderna

de diseño sismorresistente. Los puntos “débiles” en este caso corresponden a piezas

mecánicas que aíslan energía de forma estable fácilmente reemplazables (Bozzo-

2002).

1.8. Alcance del Proyecto

El desarrollo de este proyecto de investigación tiene como propósito fundamental

comparar la respuesta sísmica de una pila tipo de un puente (paso desnivel) con y sin

aislador sísmicos, estos aisladores son de tipo cónico de fricción que serán colocados

en los apoyos de las vigas longitudinales de la estructura, se utilizara haciendo uso

del espectro elástico de diseño de la Norma Ecuatoriana de la Construcción 2015,

construido a partir de las curvas de peligro sísmico que la normativa establece para

este tipo de obras ya que se deben considerar diferentes niveles de peligro sismico.

Estos estudios han comprendido en el análisis estructural basado en los métodos

computacionales para el puente, posterior a un minucioso análisis computacional de

los sistemas de aislamiento sísmica sustentado en la Guide Specifications for Seismic

Isolation Design (AAHTO 1999, 2010)

En esta investigación se hizo uso de las especificaciones AASHTO LRFD - 2017,

FEMA 356, ASCE 41-13 y de la Normativa Ecuatoriana de la Construcción NEC - 15

7

CAPITULO II

Marco Teórico

2.1. Puente

Como definición general tenemos que un puente es una estructura de servicio

esencial, que permite que una vía de cualquier naturaleza permanezca en sus

condiciones de proyecto sin verse suspendida debido a cruces naturales, como ríos,

quebradas, vías de circulación o agua, de esta forma se puede perpetuar la

continuación del mismo y su servicio no sería interrumpido. Adicionalmente este tipo

de construcción aportan al desarrollo comercial, económico y cultural de una región,

ya que permite la comunicación entre diferentes sectores, pueblos o países.

2.1.1. Puente Viga-Losa.

Esta estructura está conformada por una losa de hormigón armado, apoyada en

dos o más vigas longitudinales las cuales transmiten las cargas a los estribos.

Ilustración 2: Sección Transversal Típica, Puente Viga Losa. Fuente: (Rodríguez, 2012).

2.1.2. Partes de la Estructura General de un Puente.

2.1.2.1. Superestructura.

Se considera como superestructura de un puente a la parte superior de la

estructura general, dentro de los cuales se considera a partes como tablero, barandas

y losas, los cuales se apoyan o descansas sobre elementos estructurales tales como

vigas principales o transversales

8

2.1.2.2. Subestructura.

Dentro de las funciones principales de la subestructura de un puente es el de

transmisión de cargas a las cimentaciones del puente, dentro de los elementos que

forman parte de la subestructura se encuentra; viga cabezal, pilas, zapata y pilotes

etc.

2.1.3. Componentes no Estructurales.

Los componentes no estructurales del puente son aquellos necesarios para la

funcionabilidad del puente y corresponde a elementos tales como lo son señalética,

tuberías, bordillos, baranda, superficie de rodadura, etc. (Borja Salazar & Taipe Anasi,

2017)

2.1.4. Filosofía de Diseño.

La filosofía de diseño que se debe tener en consideración para los diseños

generales debe incluir parámetros básicos como la seguridad de vida, estética

estructural y economía con el principal afán de siempre precautelar la seguridad de

los seres humanos, por ello resulta inaprensible usar la filosofía de diseño por factores

de carga y resistencia LFRD propuesta por la normativa AASHTO.

2.1.5. Estados Límites.

La ecuación 1 en donde se representa el estado límite de resistencia general para

el diseño del puente. Para los estados límites de servicio y los estados en donde se

considera los eventos extremos, los factores de resistencia R se deben igual a 1.

Todo el estado limite que será tomado a consideración por la misma importancia.

(AASHTO LRFD, 2017).

(1)

9

Donde:

𝛾𝐼: Factor de carga

ϕ: Factor de resistencia

𝑛𝑖: Factor de modificación de las cargas: factor relacionado con la ductilidad,

redundancia e importancia operativa

𝑄𝑖: Carga para efectos de fuerza

𝑅𝑛: Resistencia Nominal

𝑅𝑟: Resistencia Factorizada o Mayorada.

2.1.5.1. Estado Límite de Servicio.

Los parámetros fundamentales a tener en cuenta para un diseño son las

condiciones del estado de límite de servicio, en donde siempre se debe considerar

detalles principales como deformaciones, deflexiones, restricciones para las

tensiones generadas, etc.

La limitación que proporciona el estado da experiencia semejante a provisiones,

mismas que no siempre se puede derivar solo en la resistencia o consideraciones de

estadística.

2.1.5.2. Estado Límite de Fatiga y Fractura.

El límite de la fractura es considerado inicialmente como un solo conjunto o un solo

cuerpo de requisitos por la tenacidad del material. Por lo que el estado límite de la

fatiga debe asegurar en el desarrollo de gritas bajo la aplicación de la carga repetitiva

en la prevención de la rotura en la vida de los diseños de puentes.

2.1.5.3. Estado Límite de Resistencia.

Uno de los parámetros que se debe de tener en cuenta para el estado de los límites

de las resistencias en la garantía que prevé resistencias y estabilidades, en el aspecto

general o global así mismo de manera local, lo que permitirá la resistencia en la

10

combinación de carga significativa específica que sean anticipadas que el puente

experimente durante la vida de su diseño.

2.1.5.4. Estados Límites de Evento Extremo.

Para consideraciones generales se debe tener en cuenta el estado limite que

involucra a eventos extremos donde se debe de asegurar la estructura del puente

durante un sismo importante o una inundación, o por el investimento de un vehículo

(sea un automóvil o embarcación) o un golpe o carga de hielo o viento. Se dará una

sola ocasión en el periodo de retorno importante más grande inclusive que la vida útil

de los puentes esto es basado en la ASSHTO LRFD 2017

2.2. Carga, Combinaciones y Factores.

2.2.1. Cargas Permanentes.

Son las cargas que cambian en un solo sentido hasta llegar a un valor límite o final,

o son aquellas que intervienen durante la vida útil de la estructura del puente sin tener

variaciones.

En este grupo se toma en consideración las cargas a continuación:

DD = Fricción negativa.

DC = Carga muerta de componentes estructurales y no estructurales

DW = Carga muerta de la superficie de Rodadura y dispositivos auxiliares

EH = Presión horizontal de tierra

ES = Carga superficial en el terreno

2.2.2. Cargas Transitorias.

Las especificaciones de diseño de puentes AASHTO LRFD 2017, en donde define

cinco diferentes tipos de cargas como "cargas vivas".

Las cuales son:

11

Cargas vivas de gravedad

LL: Carga viva vehicular

PL: Carga viva peatonal

CE: Fuerza centrífuga

BR: Fuerzas de frenados

CT: Fuerzas de colisiones vehiculares

IM: Incremento por carga dinámica ("Impacto")

Factores de carga y combinaciones

Para el cálculo y la factorización de carga tendremos la ecuación 2 descrita a

continuación:

𝑄 = ∑𝑛𝑖 𝛾𝑖𝑄𝑖

donde:

𝑛𝑖= modificador de carga tratados anteriormente

𝑄𝑖 = carga especificada en esta sección

𝛾𝑖 = factores de carga

2.2.3. Estados Limites.

Resistencia I – Combinaciones básicas para cargas relacionadas con los usos

vehiculares, no tomando en cuenta el viento.

Resistencia II – Combinaciones para cargas relacionadas en el uso de puentes

por medio vehicular de diseños especiales que son detallados al propietario y/o

vehículos que permite la evaluación, no tomando en cuenta el viento.

Resistencia III – Combinaciones para cargas en consideración a los puentes

expuestos al viento con la velocidad mayor a 90km/h.

Resistencia IV - Combinación de carga relacionada a relaciones muy altas de la

carga muerta a la carga viva.

Resistencia V - Combinación de carga relacionada al uso vehicular normal del

(2)

12

puente considerando el viento a una velocidad de 90 km/h.

Evento extremo I - Combinación de carga incluyendo sismo.

Evento extremo II - Combinación de carga relacionada a la carga de viento,

choque de vehículos y barcos, y ciertos eventos hidráulicos con carga viva reducida,

distinta de la carga de choque vehicular.

Servicio I- Combinación de carga relacionada al uso operativo normal del puente

que soportan vientos de 90km/h y con toda la carga en su valor nominal del puente.

Además, se relaciona con el control de deflexión en la estructura metálica, además

de controlar el ancho de grietas en estructura de concreto armado.

Servicio II – La combinación de la carga es considerada en el control de la

estructura de acero y deslizamientos de la conexión crítica, debido a las cargas vivas

vehiculares.

Servicio II - Combinaciones de las cargas en concordancia solamente a la tensión

de la fuerza en la estructura de concreto pretensado, con el propósito de manejar las

grietas.

Servicio III – Combinación de las cargas en relación solo a la fuerza en la

estructura que ejerce la tensión de concreto pretensado, con el fin de controlar las

grietas.

Fatiga – La combinación de la fatiga con la carga de las fracturas, relacionadas a

la vehicular carga viva repetitiva y la respuesta dinámica bajo un camión de diseño

básico con el espaciamiento entre ejes.

13

Tabla 1: Combinaciones y Factores de Carga

Combinación de

Cargas

DC

DD

DW

EH

EV

ES

EL

LL

IM

CE

BR

PL

LS

WA

WS

WL

FR

TU

CR

SH

TG

SE

Usar sólo uno

por vez

Estado Límite

EQ

IC

CT

CV

RESISTENCIA I 1.75 1.00 - - 1.00 0.50/1.20 - - - -

RESISTENCIA II 1.35 1.00 - - 1.00 0.50/1.20 - - - -

RESISTENCIA III - 1.00 1.40 - 1.00 0.50/1.20 - - - -

RESISTENCIA IV - 1.00 - - 1.00 0.50/1.20 - - - - - -

RESISTENCIA V 1.35 1.00 0.40 1.0 1.00 0.50/1.20 - - - -

EVENTO EXTREMO I

1.00 - - 1.00 - - - 1.00 - - -

EVENTO EXTREMO II

0.50 1.00 - - 1.00 - - - - 1.00 1.00 1.00

SERVICIO I 1.00 1.00 1.00 0.30 1.0 1.00 1.00/1.20 - - - -

SERVICIO II 1.00 1.30 1.00 - - 1.00 1.00/1.20 - - - - - -

SERVICIO III 1.00 0.80 1.00 - - 1.00 1.00/1.20 - - - -

SERVICIO IV 1.00 - 1.00 0.70 - 1.00 1.00/1.20 - 1.0 - - - -

FATIGA - Sólo LL,

IM y CE

- 0.75 - - - - - - - - - - -

Fuente: (AASHTO LRFD, 2017)

Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

14

Tabla 2: Factores de Carga para Cargas Permanentes.

Tipo de Carga, tipo de fundación y método utilizado para

calcular la fricción negativa

Factor de carga

Máximo Mínimo

DC: Elemento y accesorios

DC: Solamente Resistencia IV

1.25

1.50

0.90

0.90

DD: Fricción

negativa

Pilotes, Método Tomlinson 1.40 0.25

Pilotes, Método 1.05 0.30

Pilotes perforados, Método O'Neill y Reese

(1999)

1.25 0.35

DW: Superficies de Rodadura y Accesorios 1.50 0.65

EH: Empuje horizontal de tierra

Activo 1.50 0.90

En reposo 1.35 0.90

AEP para muros anclados 1.35 N/A

EL: Tensiones residuales de montaje 1.00 1.00

EV: Empuje vertical de tierra

Estabilidad global 1.00 N/A

Muros de contención y estribos 1.35 1.00

Estructura rígida enterrada 1.30 0.90

Pórticos rígidos 1.35 0.90

Estructuras flexibles enterradas u otras, excepto

alcantarillas metálicas rectangulares

1.95 0.90

Alcantarillas metálicas rectangulares flexibles 1.50 0.90

ES: Carga superficial en el terreno 1.50 0.75

Fuente: (AASHTO LRFD, 2017) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

15

2.2.4. Sobrecargas Gravitatorias: LL y PL.

2.2.4.1. Sobrecarga Vehicular: LL.

2.2.4.2. Número de Carriles de Diseño.

Para considera dentro de los parámetros de diseño, el número de vías será igual a

la parte entera de donde es el ancho libre de la calzada, en metros, este será medido

entre bordes de barreras o también llamados sardinales.

El ancho de cada vía se supondrá igual a 3,60 m, excepto para anchos de calzada

entre 6,00 m y 7,20 m, en que se considerará al puente como de 2 vías, cada una con

un ancho igual a la mitad del total.

2.2.4.3. Presencia de Múltiples Sobrecargas.

Los factores de presencia múltiple modifican las sobrecargas vehiculares para la

probabilidad de que las sobrecargas vehiculares ocurran al mismo tiempo en un

estado completamente cargado. Los factores se muestran en la tabla 3.

Tabla 3: Factores de Presencia Múltiple.

Número de carriles cargados Factores de presencia múltiple

1 1.20

2 1.00

3 0.85

> 3 0.65



2.2.4.4. Sobrecarga Vehicular de Diseño.

La sobrecarga vehicular de diseño es aplicada sobre las calzadas de puentes o

estructuras accesorias, designado como HL-93, considerado como camión de diseño

2.2.4.5. Camión de Diseño.

Los pesos y las separaciones entre los ejes y las ruedas del camión de diseño

16

serán como se especifica en la ilustración 3

Se deberá considerar un incremento por carga dinámica. La separación entre los

dos ejes de 145 kN (14.78 Tn) se deberá variar entre 4.30 y 9.0 m para que pueda

producir efectos de fuerzas extremas.

Ilustración 3: Características Generales del Camión de Diseño Fuente: (AASHTO LRFD, 2017)

2.2.4.6. Carga del Carril de Diseño.

La carga del carril de diseño consistirá en una carga de 9,3 kN/m (0,96 Tn/m),

uniformemente distribuida en dirección longitudinal. Transversalmente la carga del

carril de diseño se supondrá uniformemente distribuida en un ancho de 3,00 m.

Ilustración 4: Carga de Carril de Diseño Fuente: (AASHTO LRFD, 2017)

2.2.4.7. Tándem de Diseño.

El tándem de diseño se encuentra conformado por un par de ejes de 11.20 T con

una separación de 1,20 m.

La separación transversal de las ruedas se deberá tomar como 1,80 m. En el cual

se deberá considerar un incremento por carga dinámica en cada uno de ellos.

17

Ilustración 5: Tándem de Diseño Fuente: (AASHTO LRFD, 2017)

2.2.4.8. Cargas Peatonales: PL.

Se deberá aplicar una carga peatonal de 3,6×10–3 MPa en todas las veredas de

más de 0,60 m de ancho, y esta carga se deberá considerar simultáneamente con la

sobrecarga vehicular de diseño.

2.3. Fuerza de Frenado: BR

La fuerza de frenado se deberá ubicar en todos los carriles de diseño que se

consideran cargados y que transportan tráfico en la misma dirección. Se asumirá que

estas fuerzas actúan horizontalmente a una distancia de 1,80 m sobre la superficie

de la calzada en cualquiera de las direcciones longitudinales para provocar

solicitaciones extremas. Las fuerzas implicadas se muestran en la figura, Se aplicarán

los factores de presencia múltiple.

2.4. Cargas Sísmicas: EQ

Las fuerzas sísmicas serán evaluadas por cualquier procedimiento racional de

análisis. Se supondrá que las acciones sísmicas horizontales actúan en cualquier

Ilustración 6: DCL - Fuerza de Frenado Fuente: (Barner y Puckett, 2007)

18

dirección. Cuando sólo se lo analiza en sus dos direcciones ortogonales, los efectos

máximos producidos serán estimados como la suma de los valores absolutos

obtenidos para el 100% de la fuerza sísmica en una dirección y 30% de la fuerza

sísmica en dirección perpendicular a la otra.

Las cargas máximas absolutas se obtienen al usar espectros de respuesta, y es

aceptable ya que en la ingeniería civil nos interesa los máximos efectos que puedan

producirse (Chopra, 2014)

2.4.1. Coeficientes de Aceleración.

Para el diseño de estructuras de ocupación especial, estructuras esenciales,

puentes, obras portuarias y otras estructuras diferentes a las de edificación; es

necesario utilizar diferentes niveles de peligro sísmico con el fin de verificar el

cumplimiento de diferentes niveles de desempeño. Para definir los diferentes niveles

de aceleración sísmica esperada en roca, se proporcionan en las curvas de peligro

sísmico probabilista para cada capital de provincia, en donde se relaciona el valor de

la aceleración sísmica en el terreno (PGA) con un nivel de probabilidad anual de

excedencia.

Ilustración 7: Mapa de Peligro Sísmico. Fuente: (NEC 15).

19

En la ilustración 7 se detalla por colores la distribución sísmica actual del ecuador,

todo este diseño se encuentra realizado para un 10% de excedencia en 100 años

acorde con el comité VISION 2000.

Ilustración 8: Valores del Factor Z. Fuente: (NEC 15)

2.4.2. Categorías Según la Importancia del Puente.

La clasificación se deberán considerar requisitos sociales y de supervivencia,

además de requisitos de seguridad y defensa. Para clasificar un puente se deberían

considerar los potenciales cambios futuros que podrían sufrir las condiciones y

requisitos, (AASHTO LRFD, 2017).

La AASHTO LRFD considera tres categorías de importancia, tal como se muestra

en la Tabla 4

Tabla 4: Clasificación por Importancia según AASHTO LRFD

Categorías de Importancia Descripción

Puentes críticos

Deben permanecer abiertos para todo tipo de tráfico

después de un sismo de diseño (475 años de periodo de

retorno), y abierto para el paso de vehículos de

emergencia o para fines de seguridad y/o defensa

inmediatamente después de un sismo máximo probable

(2500 años de período de retorno).

Puentes esenciales

Deben permanecer abiertos para el paso de

vehículos de emergencia o para fines de seguridad y/o

20

defensa inmediatamente después de un sismo de

diseño (475 años de periodo de retorno).

Otros puentes Pueden ser cerrados para reparación después de un

sismo máximo probable (2500 años de periodo de

retorno).

Fuente: (AASHTO LRFD, 2017). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

2.4.3. Zonas Sísmicas.

Todo puente deberá ser asignado a una de las cuatro zonas sísmicas de acuerdo

con la tabla 5.

Las zonas de comportamiento sísmico según la AASHTO LRFD, se clasifican en

cuatro, para poder determinar la resistencia de las conexiones, el método de análisis

y la longitud final de apoyo del puente.

Tabla 5: Zonas Sísmicas según AASHTO LRFD



2.4.4. Efectos de Sitio o Coeficiente de Sitio.

El coeficiente de sitio, especificado por la AASHTO LRFD, se basa en los tipos de

perfiles de suelo definidos en la tabla 6

Coeficiente de aceleración Zona sísmica

A ≤ 0.09 1

0.09 < A ≤ 0.19 2

0.19 < A ≤ 0.29 3

0.29 A 4

21

Tabla 6: Tipos de Perfiles de Suelos y Coeficiente de Sitio.

Tipo de perfil

de suelo

Descripción Coeficiente

de Sitio (S)

I

Roca de cualquier tipo, ya sea de naturaleza esquistosa o

cristalina; caracterizado por una velocidad de onda de corte

> 765 m/s.

Condiciones de suelo rígido donde la profundidad del suelo

es menor a 60 m y los tipos de suelo sobre la roca son

depósitos estables de arenas, gravas o arcillas rígidas.

1.0

II

Es un perfil compuesto de arcilla rígida o estratos

profundos de suelos no cohesivos donde la altura del suelo

excede los 60 m y los suelos sobre la roca son depósitos

estables de arenas, gravas o arcillas rígidas.

1.2

III

Es un perfil con arcillas blandas o medianamente rígidas y

arenas, caracterizado por 9 m o más de arcillas blandas o

medianamente rígidas con o sin capas intermedias de

arena o de otros suelos no cohesivos.

1.5

IV Es un perfil con arcillas blandas o limos de más de 12

m de grosor de estrato (velocidad de onda de corte < 153

m/s).

2.0


22

2.4.5. Factor de Modificación de Respuesta.

Tabla 7: Factor de Modificación de Respuesta para Subestructuras y Conexiones

Descripción Componente estructural Categorías de importancia

Critico Esencial Otros

Subestructura

Pilar tipo placa de gran dimensión 1.5 15 2.0

Pilotes de concreto armado

a) Sólo pilotes verticales 1.5 2.0 3.0

b) Con pilotes inclinados 1.5 1.5 2.0

Columnas individuales 1.5 2.0 3.0

Pilares de pilotes de acero o acero

compuesto con concreto:

c) Sólo pilotes verticales 1.5 3.5 5.0

d) Con pilotes inclinados 1.5 2.0 3.0

Pilares de múltiples columnas 1.5 3.5 5.0

Conexión

Superestructura a estribo 0.8

juntas de expansión dentro de la

superestructura

0.8

Columnas, pilares o pilotes a las vigas cabezal o

superestructura

1.0

Columnas o pilares a la cimentación 1.0


Si se realiza por el método de análisis inelástico (tiempo-historia), el factor de

modificación de respuesta, se deberá tomar igual a 1.0 para toda la subestructura y

todas las uniones según lo establecido, (AASHTO LRFD, 2017).

23

2.5. Criterios de Regularidad según la AASHTO LRFD

Los puentes que satisfacen los requisitos definidos en la tabla 8 (AASHTO LRFD)

pueden considerarse como un puente “regular”. Los puentes que no satisfacen los

requisitos de la tabla 8 se pueden considerar como puentes "irregulares".

Tabla 8: Requisitos para que un Puente sea considerado regular.

Parámetro Valor

Número de tramos 2 3 4 5 6

Máximo ángulo subtendido para un puente curvo 90° 90° 90° 90° 90°

Relación máxima de longitudes entre tramo y tramo 3 2 2 1.5 1-5

Relación máxima de rigidez pilares/pilar entre tramo y

tramo, excluyendo estribos

—

4

4

3

2


2.6. Filosofía de Diseño Sismo Resistente para Puentes

Los principios utilizados para el desarrollo de especificaciones de diseño sísmico

AASHTO LRFD (2017) son las siguientes:

1. Soportar sismos leves a moderados dentro del rango elástico de los

componentes estructurales sin que se generen daños significativos.

2. Se deben usar las intensidades del movimiento sísmico del suelo y las fuerzas

reales en el procedimiento de diseño sísmico.

3. La exposición que se tiene a la agitación de un terremoto de gran magnitud no

debe causar el colapso de todo o parte del puente en lo posible; los daños que se

produzcan deben ser fácilmente detectable y accesibles para su reparación.

24

Ilustración 9: Filosofía de Diseño Sismo resistente. Fuente: (SISMOTEC, 2020)

2.6.1. Método de Análisis Espectral Multimodal (MM).

Este método debe ser aplicado para puentes en los cuales ocurre un acoplamiento

en más de tres coordenadas, en cada uno de los diferentes modos de vibración,

(AASHTO LRFD). Este método es apropiado para las estructuras con geometría,

masa o rigidez irregular. (Chen y Duan, 2014).

El número de modos incluidos en el análisis debería ser como mínimo tres veces

el número de tramos del modelo. Para cada modo se deberá utilizar el espectro de

respuesta sísmica elástica. Los desplazamientos y fuerzas que se generan en los

elementos se pueden estimar combinando los respectivos valores de cada una de las

respuestas (fuerzas, momentos, desplazamiento o desplazamiento relativo)

obtenidos de los modos individuales mediante el método de combinación cuadrática

completa (método CQC). Este análisis se realiza generalmente con programas

informáticos de análisis dinámico como ADINA, SAP2000 y ANSYS. (Chen y Duan,

2003).

25

2.6.2. Análisis y Diseño de Puentes Sísmicamente Aislados.

El enfoque de diseño basada en la fuerza sísmica tradicional es la de absorber y

disipar la energía por la formulación de las rótulas plásticas de una manera estable

para evitar el colapso durante un sismo.

2.6.3. Principios de Aislamiento Sísmico de Puentes.

El diseño sísmico de puentes y edificios convencionales aporticados se basa en la

disipación de energía inducida por el terremoto a través de la respuesta inelástica (no

lineal) en los componentes seleccionados del pórtico estructural.

a) Puente convencional donde la deformación ocurre en la subestructura.

b). Puente sísmicamente aislado donde la deformación ocurre en el aislador

Aislador sísmico

Ilustración 10: Comparación de un Puente convencional y Sísmicamente Aislado. Fuente: (Beckley I., et al., 2006)

2.6.4. Características de los Sistemas de Aislamiento Sísmico.

Dos formas diferentes de introducir flexibilidad a una estructura son los apoyos

elastoméricos y los apoyos deslizantes.

26

Ilustración 11: Curva típica de respuesta de aceleración Fuente: (AASHTO, 2010)

2.6.5. Rigidez bajo Cargas Laterales Bajas.

Como alternativa, se puede utilizar la fricción en los apoyos de aislamiento

deslizantes para proporcionar la rigidez requerida. (AASHTO, 2010).

Códigos y normas (como la ASCE 2005), Especificaciones (tales como las

Especificaciones AASHTO para puentes carreteros) y diversos documentos

informativos especifican valores del factor que son de naturaleza empírica. La guía

de especificaciones para el diseño de aislamiento sísmico AASHTO de 1991

especifica los factores de modificación de respuesta para puentes aislados a ser los

mismos que los de los puentes no aislados. Un cambio significativo en la guía de

especificaciones para el diseño de aislamiento sísmico AASHTO de 1999 sobre el

predecesor de 1991 es la especificación de los valores del factor inferior para

subestructuras de puentes aislados. Estos valores están en el intervalo de 1.5 a 2.5.

(Constantinou M. et al., 2011).

Los elementos de la subestructura de puentes deben ser diseñados con un factor

de 1.0 para puentes críticos, en el intervalo de 1.0 a 1.25 para puentes esenciales y

1.5 para otros puentes. Las fuerzas para el diseño de los aisladores no deben ser

reducidas por los factores. (Constantinou M. et al., 2011).

27

2.7. Aisladores Sísmicos

Se estima que el número aproximado de puentes con aislamiento sísmico en toda

en América del Norte (Estados Unidos, Canadá, México y Puerto Rico) es superior de

200. La tabla 9 enumera estos seis estados y el número de puentes aislados en cada

uno. Como era de esperar, California, con su alto riesgo sísmico, lidera la lista con el

13 por ciento del número total de aplicaciones. (Buckle I. et al., 2006).

Tabla 9: Estados con más de diez Puentes Aislados.

Estado Número de puentes aislados Porcentaje del total de puentes

aislados en América del Norte

California 28 13%

New Jersey 23 11%

Nuevo York 22 11%

Massachusetts 20 10%

New Hampshire 14 7%

Illinois 14 7%

Total 121 59%

Fuente: (Buckle I. et al., 2006) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

2.7.1. Cargas para el Análisis y Diseño de Puentes

Sísmicamente Aislados.

A diferencia de puentes convencionales, se consideran explícitamente los efectos

MCE para asegurar que los aisladores mantengan su integridad con daños mínimos,

si hubiere (Constantinou Mal., 2007).

28

2.7.2. Aisladores Elastoméricos.

Los apoyos elastoméricos se han utilizado por más de 50 años para acomodar

efectos de dilatación en puentes y permite rotaciones en los soportes de la viga.

Extender su aplicación al aislamiento sísmico ha sido atractivo por la alta tolerancia a

los movimientos, sobre carga y requisitos de mínimo mantenimiento. Para esto se

considera los siguientes tipos de aislamientos.

1. Aislador de goma y plomo: apoyo elastoméricos de goma natural provisto de un

núcleo de plomo para la disipación de energía.

2. Aislador de goma de alto amortiguamiento: apoyo elastoméricos de goma

natural fabricado a partir de goma de alta amortiguación para disipación de energía.

3. Aislador de goma de baja amortiguación: apoyo elastoméricos de goma natural

fabricado a partir de goma de baja amortiguación (goma natural estándar) y se utiliza

junto con un disipador de energía mecánico tal como un amortiguador viscoso para la

disipación de energía.

2.7.3. Aislador Sísmico Cónico de Fricción.

Los aisladores sísmicos cónicos de fricción son dispositivos que se colocan en la

base de edificios, puentes y en diversos equipos, que desacoplan el movimiento de

los terremotos con la estructura, reduciendo considerablemente las fuerzas sísmicas

al disminuir el coeficiente de fricción en los apoyos deslizantes.

Las implementaciones de estos dispositivos en los puentes habitualmente se

colocan entre la subestructura (vigas cabezales, bases o pilas) y la superestructura

(vigas longitudinales) y también en algunos casos, en la misma superestructura.

(ESPE,2016, p.292)

29

Ilustración 12: Aislador Sísmico Cónico de Fricción. Fuente: (SISMOTEC, 2020)

En los aisladores sísmicos cónicos de fricción, la estructura se apoya en juntas

deslizantes y la fuerza de fricción se opone al movimiento disipando energía mediante

un material de fricción puro, tipo Coulomb y asumiendo que las superficies están siempre

en contacto. Estos dispositivos tienen la ventaja de llevar a la estructura siempre a su

posición inicial empleando el peso propio de la estructura y la forma de la pista deslizante

del aislador para recentrar la estructura es decir sin desplazamientos finales

permanentes.

El aislador sísmico cónico de fricción tiene una pista cónica con un ángulo pequeño

en el cual se desliza una pastilla cónica, que mantiene la carga vertical soportada en el

centro del elemento estructural. El aislador presenta una baja altura, lo que es

beneficioso en algunas instalaciones.

El aislador sísmico cónico de fricción, mantiene la fricción constante, carece de rigidez

lateral y de periodo dinámico único para cualquier nivel de movimiento sísmico y

desplazamiento con epicentro cercano o lejano de la falla, lo que lo hace ideal para aislar

30

sísmicamente cualquier tipo de estructura en cualquier tipo de terreno controlando

únicamente los desplazamientos del dispositivo cuando el movimiento del terremoto se

vuelva más fuerte.

Los movimientos de desplazamiento de baja frecuencia y alta frecuencia son

absorbidos por la baja fricción y la forma cónica de la pista de deslizamiento del aislador.

El nivel de fuerza en la estructura debido a los sismos de nivel de diseño o para el

terremoto máximo creíble se mantiene constante mientras el dispositivo se mantiene en

movimiento, esto es una de las mayores diferencias con respecto a los aisladores de

goma con núcleo de plomo y los aisladores de péndulo, tal como se puede observar

claramente en la figura 13.

Ilustración 13: Lazo de histéresis fuerza-desplazamiento Fuente: (SISMOTEC, 2020)

2.7.3.1. Principio de Funcionamiento y Especificaciones

Los aisladores sísmicos cónicos de fricción se los fabrica hasta un diámetro

máximo de 1400 mm. y una capacidad máxima de 4000 Ton (39200 KN) de carga.

Para la fabricación de las placas superior e inferior se emplea acero ASTM A588 que

tiene una aleación de cobre lo cual lo hace resistente a la corrosión ambiental con una

31

resistencia a la fluencia de 3500 Kg/cm2 (343 MPa). La pista de deslizamiento del

aislador tiene un recubrimiento de acero inoxidable AISI 316L cuyo espesor varía con

el diseño del aislador.

La pastilla deslizante es un compuesto de una resina de muy alta resistencia a la

compresión con una aleación con teflón como modificador de la fricción, en el cuadro

que se muestra a continuación se encuentran las características técnicas de la

pastilla.

Tabla 10: Características Mecánicas del Aislador

Coeficiente de Fricción Seco

Lubricado

0.07 – 0.14

0.02 – 0.05

Esfuerzo de Compresión Mpa

Kg/cm2

35.7 – 71.4

350 - 700

Resistencia al Impacto Kj/m2 83

Resistencia al Corte Mpa

Kg/cm2

72

735

Dureza Brinell 17

Absorción de la Humedad % 7.0

Temperatura Máxima de

Operación Intermitente

°C 120.

Fuente: (SISMOTEC, 2020) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

La pastilla se encuentra protegida contra el impacto de la periferia del aislador, por

un bocín de un acero aleado AISI 4337 con resistencia a la fluencia de 7000 Kg/cm2

(686 MPa).

El aislador posee un protector contra agentes externos que se encuentra a la

periferia del dispositivo cuyo material es neopreno de Shore 30.

32

2.7.4. Métodos de Análisis de Puentes Sísmicamente Aislados.

Los diferentes métodos de análisis que se consideran para el estudio de puentes

o estructuras sísmicamente aislados pueden ser considerados los siguientes:

Método simplificado o de la carga uniforme

Método espectral unimodal

Método espectral multimodal

Método de tiempo-historia

Los métodos que se consideran totalmente elásticos son el simplificado, el método

unimodal y el método multimodal, ya que el método de tiempo-historia se lo puede

considerar totalmente elástico o inelásticos, ya que este es uno de los métodos más

exacto que se puede implementar para diferentes cálculos y modelados en software

de diseño estructural. Para el caso de análisis utilizaremos el método espectral

multimodal descrito previamente.

33

CAPITULO III

Metodología

3.1. Marco Metodológico

La comparación de la respuesta y el comportamiento sísmica que tienes las

estructuras de puentes viga-losa con y sin aisladores sísmicos, se inició desde el

diseño preliminar de la superestructura siguiendo la metodología AASHTO LRFD. Los

análisis sísmicos de los puentes convencionales y sísmicamente aislados se realizan

siguiendo los lineamientos de la AASHTO LRFD Bridge Design Specifications

(AASHTO LRFD 2017) y de la AASHTO Guide Specifications for Seismic Isolation

Design (AASHTO 1999 y 2010), respectivamente.

3.2. Descripción General del Puente

Ilustración 14: Planta típica del puente del tramo de análisis Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Al considerar o hablar de puente con luz típica de 30 metros entre sus ejes y de 50

metros en el tramo central, su estructura es compuesta por 3 vigas metálicas de tipo

metiere simplemente apoyado. En las figuras 14, 16, 17 se muestran los esquemas

de planta, elevación y la sección transversal de la superestructura y subestructura

típica del puente.

34

Ilustración 15: Sección transversal típica de la superestructura del puente Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

La subestructura está compuesta por 2 pilares como se muestra en la figura 15. El

pilar tiene una configuración de pórtico de concreto armado de altura variable según

el tramo, que está construido por dos columnas circulares unidad en la parte superior

por una viga cabezal y en la parte inferior de una zapata.

Ilustración 16: Elevación típica del puente del tramo de análisis. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

35

Ilustración 17: Vista Lateral del puente. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

3.3. Materiales

Concreto superestructura y subestructura:

Para para hormigón estructural f’c=350 kg/cm2

Para losa f’c=280 kg/cm2

Acero de refuerzo:

Acero calidad ASTM A588-Grado 50; Para Vigas

Acero A36 para Vigas UPN

Acero ASTM A615Gr60, Para acero de refuerzo

3.4. Descripción del Modelo Geométrico de Análisis

Para realizar el análisis estructural de los puentes propuestos en la siguiente

investigación se empleó el programa de análisis estructural SAP2000 v21.1.0.

ultimate (CSI, 2019).

Ilustración 18: Modelo de Análisis 3D. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

36

El modelo utilizado se muestra en la figura 18, representa la estructura general del

puente que incluye todos los elementos de la superestructura como las vigas

principales, diafragmas y losa; y para la subestructura elementos individuales para la

viga cabezal y columnas del pilar de análisis. Para representar los apoyos se incluyen

elementos link o resortes.

3.4.1. Memoria de Calculo.

A continuación, se considera tratar de indicar todo lo respecto en el análisis y

diseño de los elementos (viga cabezal, pilotes y columnas) que conforman la pila P5

del Paso elevado Juan Tanca Marengo. Es necesario mencionar para la realización

de los análisis en el diseño como se tomó en consideración las guías que se puede

decir expuestas en el Código AASHTO LRFD 8va Ed. (2017) y (Caltrans,2015).

3.4.1.1. Geometría del Modelo.

Luego de tener los cortantes y momentos que se necesitan en el diseño de

elementos se diseñó un modelo estructural (tri-dimensional, 3D) del Puente con todos

sus componentes, en el programa Sap2000 v21.1.0 Ultimate.

La Sub-Estructura en el eje P5 está conformado por una viga cabezal de sección

rectangular, posee dos columnas y una cimentación que se compone de una zapata

y 6 pilotes de sección circular. La longitud de los pilotes en el modelo es de 6m y en

sus extremos inferiores se modelaron apoyos fijos (empotramiento). La base de los

pilotes se la considera empotrada.

37

Ilustración 19: Vista en planta de la estructura de la cimentación Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

3.4.1.2. Materiales.

Las propiedades de los materiales, tomadas en consideración para satisfacer los

distintos Estados Límites del elemento, son:

Hormigón:

Acero de Refuerzo:

3.4.1.3. Cargas.

Cargas sobre la estructura del puente.

3.4.1.3.1. Cargas Permanentes.

Las cargas permanentes a ser consideradas en la estructura serán todo el peso de

(3)

38

la estructura (carga muerta), incluyendo las cargas de acabados, entre los que

constan las protecciones, y la capa de rodadura.

La infraestructura estará sometida igualmente a la carga muerta propia y la

proveniente de la estructura y la presión de tierras.

Cargas Densidad del Material

Losa 24 kN / m3

Barreras 24 kN / m3

Asfalto 22 kN / m3

3.4.1.3.2. Cargas Vehiculares.

Tales cargas corresponden a las reacciones que se generan en los apoyos cuando

las vigas se encuentran cargadas por del camión HL-93 o el Tándem, más la carga

de carril, más el incremento por carga dinámica. Los valores de dichas cargas están

establecidos en el código AASHTO LRFD 8va Ed. (2017), Cap 3.6.1.2.2, 3.6.1.2.3,

3.6.1.2.4

3.4.1.3.3. Factor de Multipresencia de Carga Viva.

En la solicitación extrema es correspondiente la sobrecarga que determinará

considerando la posible combinación de carriles cargados, que multiplica por un factor

de múltiple presencia. Para el análisis del puente se usó el factor de 0.85 para tres

carriles de diseño, tal y como costa en la en la tabla 3.6.1.1.2-1 de código AASHTO

LRFD 2017

3.4.1.3.4. Carga de Viento.

Para Determinar la carga de viento que incide sobre la estructura del puente, se

tomó como referencia los lineamientos Dispuestos en la normativa AASHTO LRFD

8va Ed. (2017) y NEC-15

Cálculo de la Velocidad del viento a la altura de diseño

39

Donde:

=Velocidad del viento a la altura de diseño "z"; (Km/h).

=Velocidad del viento a 10 metros sobre el nivel del terreno.

=Velocidad básica del viento igual a 160.00 Km/h.

=Altura promedio de la estructura.

=Velocidad friccional, característica metereologíca del viento; (Km/h).

=Longitud fr fricción de fetch o campo de viento.

3.4.1.3.5. Cálculo de la Presión Horizontal del Viento.

Donde:

=Presión básica del viento

(4)

(5)

(6)

40

=Presión de viento de diseño

=Velocidad del viento a la altura de diseño "z"; (Km/h).

3.4.1.3.6. Presión a Barlovento.

3.4.1.3.7. Presión a Sotavento.

3.4.1.3.8. Fuerzas de viento en los componentes del puente.

Altura sobre la que influye la presión de viento

Ancho del tablero

3.4.1.3.9. Fuerza en Vigas del Tablero - P5.

Fuerza de viento vertical a aplicar sobre todos los tramos del puente

(7)

(8)

41

Fuerza constante de viento ascendente según la normativa

(Fuerza final a aplicarse en 1/4 del ancho del tablero)

3.4.1.3.10. Fuerza en Viga Cabezal - P5.

3.4.1.3.11. Fuerza en la Pila 5.

Ilustración 20: Aplicación de las carga de viento en los elementos estructurales. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

42

La velocidad del viento dependerá del sitio donde se implantará la estructura, para

puentes bajos o pequeños la incidencia del viento es mínima, no es el caso para

puentes de gran magnitud donde los efectos del viento tendrán un efecto importante

(Taboda Petersen, 2018).

3.4.1.3.12. Fuerza de Frenado.

De acuerdo al capítulo 3.6.4 de las especificaciones AASHTO LRFD 2017 la fuerza

de frenado se tomará como el mayor valor de:

Datos:

L=35m; Longitud del tramo

Ca= 3; Número de carriles cargados

Fp= 0.85; Factor de presencia múltiple (AASHTO LRFD 2017- T 3.6.1.1.2-1)

Camión de Diseño:

Pc1= 3.6 ton; Pc2= 14.8 ton; Pc3= 14.8 ton

Ilustración 21: Camión de Diseño Fuente: (Rodríguez, 1998)

Tandem de Diseño:

Pt1= 11.2 ton; Pt2= 11.2 ton

43

Ilustración 22: Tándem de Diseño Fuente: (Rodríguez, 1998)

Carril de Diseño:

Pcarril= 0.96 ton/m

Ilustración 23: Carril de diseño Fuente: (Rodríguez, 1998)

a.- El 25% de los pesos por eje del camión de diseño

b.- El 25% de los pesos por eje del tándem de diseño

c.- El 5% de los pesos por eje del tándem de diseño

d.- El 5% de los pesos por eje del tándem de diseño

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

)

44

Fuerza de frenado que actúa a 1.8m por encima de la superficie de la calzada

3.4.1.3.13. Carga Sísmica.

En este numeral está ilustrado el procedimiento para obtener la demanda sísmica

en las pilas.

3.4.1.3.14. Construcción del Espectro Elástico de Diseño,

Determinación del Factor de Zona.

El procedimiento en la construcción del espectro para el diseño se concluye a

continuación detallada:

En aceptación de (NEC-2015, “Peligro Sísmico” 3.1.2), en el diseño sísmico de las

estructuras tales como puente, es necesario la curva de peligrosidad sísmica, con el

propósito de tener el valor PGA en un periodo de retorno igual a 1000 años, y

posteriormente, construir el espectro de diseño.

Periodo de retorno (años):

Tasa anual de excedencia:

(14)

)

45

Ilustración 24:Curva de Peligro Sísmico para Guayaquil Fuente: (NEC 15)

De la curva obtenemos:

Peak Ground Aceleration

Pseudo Aceleración

Cuando siempre el valor del PGA se encuentre para una tasa anual de excedente

este entre 0.15g – 0.50g, PGA=Z, ello determinamos la razón espectral para el

periodo de retorno considerado

3.4.1.3.15. Razón Espectral.

3.4.1.3.16. Determinación de los Factores de Amplificación de Zona

Fa, Fd, Fs.

Para la determinación de estos Factores es necesario clasificar el suelo del sitio a

intervenir, Para lo cual se realizó un estudio de suelo de la zona. Determinando así

un suelo tipo D de clasificación NEC-15

Fa: Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de período corto para

(15)

)

46

amplificar la ordenada del espectro en respuesta elástico de la aceleración en el

diseño en roca, considerando el efecto del sitio.

Ilustración 25: Fa - Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de período corto Fuente: (NEC-15)

Ilustración 26: Fd - amplificación de las ordenadas del espectro elástico de respuesta de

desplazamientos para diseño en roca Fuente: (NEC-15)

Ilustración 27: Fs - Comportamiento no lineal de los suelos Fuente: (NEC-15)

Determinación de los factores de r, To, Tc. NEC-2015 - Factor dependiente de la ubicación geográfica.

Periodo límite de vibración en el espectro sísmico elástico (Inicio de la Meseta)

47

Periodo límite de vibración en el espectro sísmico elástico (Fin de la Meseta)

3.4.1.3.17. Elaboración de Espectro Elástico del Diseño.

Periodo T=0.001…5

Ilustración 28: Espectro elástico de diseño. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya

(16)

)

(17)

)

(18)

)

(19)

)

(20)

)

48

3.4.1.3.18. Factores para Modificación de Respuestas

Estructurales (R).

Se considera R= 1.00 en el diseño para la viga cabezal ya que por el tamaño de la

sección transversal esta viga se mantendrá en el rango elástico durante la acción del

sismo.

Se consideró un R=3.00 para el diseño de las columnas.

Se consideró un R=1.50 para el diseño de los pilotes. Aunque para este tipo de

pilas la norma AASHTO establece un R=2 consideramos apropiado trabajar con un

R=1.5 debido a las incertidumbres que puede haber durante el análisis interacción

suelo-pilote- estructura.

El análisis del modelo fue llevado a cabo usando el programa SAP2000, con el

propósito de tener la fuerza interna sismas que son cortantes y momentos, para el

diseño de elementos compuestos al estribo. Pero es indispensable la definición previa

de los estados límite, detallados en el código AASHTO LRFD (2017, Cap 3, 3.4.1,

considerados.

Dependiente de los estadios limites que se consideran se pudo apreciar factores

en la mayoración de carga (AASHTO LRFD (2017)), Cap 3, Tablas 3.4.1-1 y 3.4.1-2,

luego, se establece la combinación pertinente. Toda la combinación de carga fue

introducida en SAP200 con un previo análisis de la estructura.

Estados límites considerados.

La demanda mayorada total se tomará acorde al Cap. 3.4.1 del código AASHTO

LRFD (2017), siendo esta:

(21)

)

49

Donde:

= Factor modificador de carga.

= Factor de carga.

= Solicitación

Para el análisis se consideraron los siguientes estados limites estipulados en el

Cap. 3.4.1 del código AASHTO LRFD (2017) con un valor de =1.

Estado Limite de Resistencia I: Combinación básica de cargas que representa el

uso normal del puente, sin viento.

Estado Limite Evento Extremo I: Combinación de carga que incluye sismo.

Estado Limite de Servicio I: Combinación de carga que representa la operación

normal del puente.

50

3.4.2. Descripción del Proceso de Modelado del SAP2000.

Ingresamos las unidades en las cuales vamos a desarrollar nuestro modelado las

cuales serán Ton-m-C.

Ilustración 29: Definición de Unidades. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ya una vez definidas las unidades hacemos nuestra grilla de trabajo las cuales

tendrán las distancias relativas y a su vez definir distancias entre los ejes y las alturas

de cada uno de ellos.

51

Ilustración 30: Sistemas de coordenadas y puntos. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Definimos luego los materiales que vamos a utilizar que fueron establecidos

previamente en el diseño inicial del puente, del cual tomamos las especificaciones

técnicas indicadas en los cuales nos dice que:

Ilustración 31:Propiedades del hormigón para losa. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya

52

Ilustración 32: Propiedades del hormigón para viga cabezal, pilotes, pilas y zapata. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

Ilustración 33: Definición de material acero A36. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

53

Ilustración 34: Definición de Acero Grado 50. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

Ilustración 35: Definición de propiedades para acero de refuerzo Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

54

Luego definimos las secciones de nuestros elementos estructurales mediante

“frame properties”

Ilustración 36: Secciones transversales de los elementos. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

Definimos las secciones de las vigas UPN con sus respectivas propiedades

Ilustración 37:Vigas UPN-400. Elaborado por: Manuel García - Pedro Sandoya.

Definimos las secciones de las vigas cabezal cada una con sus diferentes

dimensiones asignando las propiedades del hormigón.

55

Ilustración 38:Viga Cabezal 1.6x2m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 39: Viga Cabezal 1.8x2m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

56

Ilustración 40: Viga Cabezal 2x2.2m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Luego mediante la opción de diseño de secciones (Section Designer), definimos

las dimensiones de nuestra viga mathiere

Ilustración 41: Viga Mathiere 50m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

57

Ilustración 42: Viga Mathiere. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ya una vez definidas las secciones de vigas, seguimos con las secciones de las

pilas que son de forma circular

Ilustración 43: Sección de Pila. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

58

Ilustración 44: Pila d=1.5m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 45: Pila d=1.2m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

59

Ilustración 46: Pila d=1m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Luego de haber definido las secciones transversales delos elementos

estructurales, definimos la losa como tipo “Shell” con un espesor de e=25cm

Ilustración 47: Losa e=25 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

60

Ilustración 48: Zapata – Shell Thick. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 49: Zapata 2m Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

61

Asignamos las propiedades de los Links o Apoyos de las vigas

Ilustración 50: Propiedades de Link Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Dentro de los parámetros que se debe tener en consideración para el diseño

sísmico son los parámetros para definir las funciones del espectro elástico de diseño

Ilustración 51: Espectro GYE R=1 NEC 15 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

62

Se define los patrones de cargas

Ilustración 52: Load Patterns. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Definimos nuestros casos de cargas incluyendo las cargas sísmicas

Ilustración 53: Load Cases Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Establecemos todas las combinaciones de cargas que vamos a implementar en

nuestro análisis

Ilustración 54: Load Combinations Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

63

Una vez definido en su gran parte los parámetros de diseño para realizar el

modelado estructural

Ilustración 55: Vista en planta del tablero


Ilustración 56: Vista en 3D del modelo completo Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Implementando todas las cargas ya previamente calculadas según la normativa

AASHTO LRFD

Ilustración 57: Asignación de cargas (Barandas) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

64

Ilustración 58: Asignación de cargas (Asfalto) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 59: Aplicación de la Fuerza de Frenado como momento en el centro del vano Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 60: Asignación de cargas móviles Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

65

Ilustración 61: Asignación de los carriles de diseño Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 62: Vehículo Tándem Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

66

Ilustración 63: Camión de diseño Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Completado la asignación de cargas, definimos el tipo de análisis que vamos a

realizar

Ilustración 64: Opciones de Análisis. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

67

Ilustración 65: Casos de Carga para análisis del modelo. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Para efecto del modelo del puente con aislador lo que se hizo fue cambiar en el

elemento tipo link (Apoyo Fijo), por el link (Aislador).

Ilustración 66: Asignación de los aisladores como aparato de apoyo en vigas Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 67: Vista 3D de los aisladores en el modelo estructural Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

68

3.4.2.1. Demanda de los Elementos Estructurales de Análisis.

3.4.2.1.1. Viga Cabezal.

Ilustración 68: Diagrama de Momento 3-3(Resistencia 1) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 69: Diagrama de Momento (Evento Extremo 1Y) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

69

Ilustración 70: Diagrama de Momento (Servicio1) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

3.4.2.1.2. Columnas.

Ilustración 71: Diagrama de Momento 2-2 (Resistencia 1) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

70


Ilustración 73: Diagrama de Fuerza Axial (Resistencia 1). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

71

Ilustración 74: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo 1X) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.


72

Ilustración 76: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 77: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo 1Y) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

73

Ilustración 78: Diagrama de Momento 3-3 (Evento Extremo 1Y) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 79: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

74

3.4.2.1.3. Pilotes.



75

Ilustración 82: Diagrama de Fuerza Axial (Resistencia 1) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 83: Diagrama de Momento 2-2(Evento Extremo 1X) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

76


Ilustración 85: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1x) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

77

Ilustración 86: Diagrama de Momento 2-2 (Evento Extremo1). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 87: Diagrama de Momento 3-3 (Evento Extremo1). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

78

Ilustración 88: Diagrama de Fuerza Axial (Evento Extremo 1Y). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

3.4.2.2. Modelo de Análisis (Pushover).

Para determinar el punto de desempeño de la subestructura en el eje P5, fue

necesario realizar un modelo de análisis estático no lineal, el cual se describe a

continuación

Ilustración 89: Definición de Materiales.


79

Ilustración 90: Frame Properties. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 91: Sección Circular. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

80

Ilustración 92: Definición del refuerzo estructural Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 93: Definición de Sección, Viga Cabezal Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

81

Ilustración 94: Refuerzo en elementos estructurales Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 95: Definición Sísmica de fuerzas Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

82

Ilustración 96: Definición de Patrones de Cargas Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 97: Definición del Mass Source Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 98: Casos de Cargas Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

83

Ilustración 99: Load Case -Lateral X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 100: Load Case -Lateral Y


Ilustración 101: Load Case-CGNL X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

84

Ilustración 102: Load Case-CGNL Y Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 103: Control de Desplazamientos CGNL X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

85

Ilustración 104: Load Case Data - PUSHOVER X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 105: Control de desplazamiento PUSHOVER X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 106: Pasos de incremento de cargas PUSHOVER X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

86

Ilustración 107: Load Case CGNL PUSH X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 108: Control de desplazamiento en el sentido Y


Ilustración 109: Numero de pasos de análisis. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

87

Procedemos a la aplicación de las cargas correspondientes del análisis previo

realizado, donde la carga muerta corresponde a las descargas por peso propio de

todos los componentes del tablero y la carga viva corresponde a las descargas por la

carga de vehicular

Ilustración 110: Asignación de la carga muerta. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 111: Asignación de la carga viva. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

88

Ilustración 112: Asignación de la carga lateral en el sentido X Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 113:Aplicación de la carga lateral en el sentido Y.


89

Ilustración 114: Frame Space Loads (Viento). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 115: Propiedades de las posibles rotulas en vigas. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

90

Ilustración 116: Frame Hinge Assignment. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 117: Propiedades de las posibles rotulas en columnas.


91

Ilustración 118:Disposición de las posible rotulas en columnas


Una vez definida las propiedades de las posibles rotulas en los diferentes

componentes de la subestructura, asignamos cada una de ella al elemento

correspondiente para así de esta manera poder evidenciar posibles mecanismos de

colapso que puedan producirse

Ilustración 119: Frame Hinges. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

92

Ilustración 120: Opciones de Análisis (PUSHOVER.).


Ilustración 121: Casos de carga para análisis. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

93

3.5. Metodología para la Comprobación del Diseño Propuesto de

los Elementos Estructurales

Para el diseño a flexión del elemento, se usó el máximo momento (en la cara la

columna) obtenido a partir del análisis estructural. Además, usando el procedimiento

a continuación, se obtuvo el refuerzo en dichos lugares cada sección transversal de

la viga, se debe cumplir lo siguiente:

Donde:

Siendo:

Se despeja “ω” (índice de armado) de la formula anterior, con la finalidad de obtener

la siguiente ecuación cuadrática.

Resolviendo la ecuación cuadrática se obtienen “ω1”y“ω2”,deloscualesseescogeel

menor. Vale destacar que “ω” está relacionado con “ρ” (cuantía de refuerzo) mediante

la siguiente formula:

A su vez el área de acero requerida está en función de “ρ”:

Sin embargo, es necesario verificar que el refuerzo calculado se encuentre dentro

de los límites aceptables. De acuerdo con [AASHTO LRFD (2017), Cap. 5, 5.6.3.3],

(22)

)

(23)

)

(24)

)

94

el refuerzo proporcionado en cada sección de la viga deberá ser capaz de desarrollar,

como mínimo, una resistencia a flexión igual al menor de las siguientes dos

condiciones:

1.33 veces Mu en dicha sección.

1.20 MCR (Momento de Agrietamiento)

Donde:

E5.6.3.3-1 AASHTO LRFD (2017)

Por tratarse de una sección de hormigón armado y Sc=Snc, entonces:

Acorde al Cap. 5.6.3.3 del código AASHTO LRFD (2017), los valores de son:

fr= Módulo de Ruptura [AASHTO LRFD (2017)., Cap. 5, 5.4.2.6]

Snc= Módulo se sección elástica de la fibra extrema, de la sección no compuesta

sometida a tensión

3.5.1. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Momento

Negativo.

(25)

)

(27)

)

(26)

)

(28)

)

95

Datos:

Basándonos en AASHTO LRFD (2017)., Cap. 5, Tabla 5.10.1-1

Resolviendo la ecuación:

índice de armado

Área de acero requerida

Se colocaran: 30 28mm

(29)

)

96

Verificación del momento resistente:

Refuerzo mínimo:

Verificación del refuerzo mínimo:


3.5.2. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Momento

Positivo.

Datos:

(30)

)

(31)

)

(32)

)

97

AASHTO LRFD (2017)., Cap. 5, Tabla 5.10.1-1

Resolviendo la ecuación:

índice de armado

Área de acero requerida

Se colocaran: 30 25mm

98


Refuerzo mínimo:

Verificación del refuerzo mínimo:


3.5.3. Metodología de Diseño Estructural a cortante de la Viga

Cabezal.

Para el diseño a corte del elemento, se usaron los cortantes (en la cara de las pilas)

obtenidos a partir del análisis. Además, usando el procedimiento a continuación, se

obtuvo el refuerzo en dichos lugares

En cada sección transversal de la viga, se debe cumplir lo siguiente:

Donde, de acuerdo con [AASHTO LRFD 7ma Ed., Cap. 5, 5.8.3.4.3]:

(33)

)

(34)

)

99

Siendo:

A su vez:

Primero se encuentra el valor de Vc. Posteriormente, iguala 𝜙Vn a Vu, y se despeja

Vs. Finalmente, de la fórmula de la resistencia al corte que aporta el acero, se despeja

“s”, obteniendo así la separación de los estribos

3.5.4. Diseño Estructural de la Viga Cabezal para Fuerza

Cortante.

Datos:


(35)

)

(37)

)

(38)

)

100

Cálculo de refuerzo mínimo por corte:

(39)

)

(40)

)

101

Se adopta ramas

Del análisis por la combinación "Evento Extremo 1"

Verificación del refuerzo por corte mínimo:

Verificación del cortante resistente:

3.5.5. Diseño Estructural de Columna y Pilote.

Para la revisión del diseño de estos elementos estructurales se usará para su

estudio los diagramas de interacción para así poder determinar si la sección y su

armado pueden resistir las posibles demandas a las que serán sometidas creando

efecto de flexión y comprensión.

3.5.6. Análisis de Pila d=1.5m.

3.5.6.1. Diseño a Flexión.

Para el diseño a flexión del elemento, se usaron las combinaciones de Carga Axial-

Momento obtenidos a partir del análisis. Consecuentemente, con la ayuda de un

diagrama de interacción se fue iterando hasta obtener el refuerzo adecuado.

102

Hay que destacar que el sismo puede venir en varias direcciones, por lo que las

columnas presentarán momentos con respecto a sus ejes ortogonales,

simultáneamente. Para tomar en cuenta dicho efecto, la demanda a flexión, de cada

combinación P-M, es calculada de la siguiente forma:

Donde, M2 y M3 son momentos flectores con respecto a los ejes locales

ortogonales (definidos por el programa) y equivalentes a un eje horizontal y vertical.

3.5.6.2. Diagrama de Interacción.

Es la región grafica que define la zona en la cual cualquier combinación de cargas

de flexo-compresión puede ser resistida por la columna y su armado en la dirección

en la cual se analiza.

Se graficó el diagrama de interacción ϕMn vs ϕPn y las demandas Mu-Pu

resultantes de las combinaciones de carga establecidas en la normativa AASHTO-

LRFD 2017

(41)

)

103

Para la columna Derecha:

Ilustración 122: Diagrama de Interacción para la columna derecha. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

104

Para la columna Izquierda:

Ilustración 123: Diagrama de Interacción para la columna izquierda. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

105

3.5.6.3. Diseño a Corte.

Para el diseño a corte del elemento (columna), se usaron los cortantes obtenidos

a partir del análisis. Además, usando el procedimiento a continuación, se obtuvo el

refuerzo requerido.

En cada sección transversal de la columna, se debe cumplir lo siguiente:


Siendo:

Primero se encuentra el valor de Vc. Posteriormente, se iguala ∅ Vn a Vu, y se

despeja Vs. Finalmente, de la fórmula de la resistencia al corte que aporta el acero,

se despeja “s”, obteniendo así la separación de la espiral.

Datos:

106


107

3.5.7. Análisis de Pilote, D = 1.20m.

3.5.7.1. Diseño a Flexión.

Para el diseño a flexión del elemento, se usaron las combinaciones de Carga Axial-

Momento obtenidos a partir del análisis. Consecuentemente, con la ayuda de un

diagrama de interacción se fue iterando hasta obtener el refuerzo adecuado.

3.5.7.2. Diagrama de Interacción.

Es la región grafica que define la zona en la cual cualquier combinación de cargas

de flexo-compresión puede ser resistida por la columna y su armado en la dirección

en la cual se analiza

108

Ilustración 124: Diagrama de Interacción para la pilotes. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

109

3.5.7.3. Diseño a Corte.

Para el diseño a corte del elemento (columna), se usaron los cortantes obtenidos

a partir del análisis. Además, usando el procedimiento a continuación, se obtuvo el

refuerzo requerido.

En cada sección transversal de la columna, se debe cumplir lo siguiente:


Siendo:

Primero se encuentra el valor de Vc. Posteriormente, se iguala ∅ Vn a Vu, y se

despeja Vs. Finalmente, de la fórmula de la resistencia al corte que aporta el acero,

se despeja “s”, obteniendo así la separación de la espiral.

Datos:

110


(44)

)

(42)

)

(43)

)

111

CAPÍTULO IV

Análisis de Resultados

4.1. Obtencion de Datos

Luego de un análisis completo al modelo estructural y de realizar la implementación

del aislador sísmico a la estructura del puente vamos analizar y discutir los resultados

que se obtuvieron en los diferentes análisis, estáticos y dinámicos.

4.2. Comparación de los Periodos y Vibraciones Modales

Para el puente sin el uso del aislador se obtuvo como primer modo de vibración un

modo trasnacional en el sentido X y en el puente que se implementó el aislador en su

estructura se obtuvo para el primer modo de vibración trasnacional en X

4.3. Modos de Vibración sin Aislador

Ilustración 125: Primer modo de vibración, T=0.538 seg.


112

Ilustración 126: Segundo modo de vibración, T=0.528 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 127: Tercer modo de vibración, T=0.446 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

113

Ilustración 128: Cuarto modo de vibración, T=0.415 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

4.4. Modos de Vibración con Aislador

Ilustración 129: Primer modo de vibración, T=3.38 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

114

Ilustración 130: Segundo modo de vibración, T=3.379 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 131: Tercer modo de vibración, T=2.832 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

115

Ilustración 132: Cuarto modo de vibración, T=0.540 seg. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

4.5. Respuesta Sísmica de los Puentes

La respuesta sísmica fue determinada utilizando el programa de modelado

estructural SAP2000, para los análisis estructurales multimodal donde todos los

elementos de carácter estructural están incluidos en los sistemas de aislamiento son

modelados con comportamiento elástico.

A continuación, se realiza la comparación de la respuesta sísmica en donde se

denota desplazamientos y fuerzas de los puentes aislados con respecto a los puentes

convencionales para los dos métodos computacionales (análisis multimodal)

aplicados en esta investigación.

116

Tabla 11: % masa participativa y modos de vibraciones de la pila sin el uso del aislador en el modo MODAL


Step Num Period Frequency UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ

Unitless Sec Cyc/sec Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless

1 0.539 1.856 0.445 0.000 0.004 0.445 0.000 0.004 0.000 0.014 0.000 0.000 0.014 0.000

2 0.529 1.891 0.044 0.000 0.081 0.488 0.000 0.085 0.000 0.000 0.000 0.000 0.014 0.000

3 0.446 2.240 0.006 0.000 0.107 0.494 0.000 0.192 0.000 0.073 0.000 0.000 0.088 0.000

4 0.415 2.409 0.000 0.027 0.000 0.494 0.028 0.192 0.000 0.000 0.004 0.000 0.088 0.004

5 0.362 2.765 0.000 0.018 0.000 0.494 0.045 0.192 0.004 0.000 0.033 0.005 0.088 0.036

6 0.346 2.887 0.001 0.000 0.080 0.495 0.045 0.272 0.000 0.064 0.000 0.005 0.151 0.036

7 0.313 3.194 0.000 0.442 0.000 0.495 0.487 0.272 0.278 0.000 0.042 0.283 0.151 0.078

8 0.300 3.330 0.000 0.054 0.000 0.495 0.541 0.272 0.199 0.000 0.063 0.482 0.151 0.141

9 0.269 3.718 0.000 0.001 0.000 0.495 0.542 0.272 0.003 0.000 0.393 0.484 0.151 0.534

10 0.219 4.563 0.000 0.098 0.000 0.495 0.641 0.272 0.001 0.000 0.004 0.485 0.151 0.538

11 0.177 5.643 0.000 0.030 0.000 0.495 0.671 0.272 0.040 0.000 0.004 0.525 0.151 0.543

12 0.163 6.148 0.145 0.000 0.000 0.640 0.671 0.272 0.000 0.000 0.000 0.525 0.151 0.543

13 0.159 6.273 0.032 0.000 0.000 0.672 0.671 0.272 0.000 0.010 0.000 0.525 0.161 0.543

14 0.152 6.568 0.000 0.000 0.000 0.672 0.671 0.272 0.000 0.000 0.000 0.525 0.161 0.543

15 0.152 6.584 0.315 0.000 0.000 0.987 0.671 0.272 0.000 0.001 0.000 0.525 0.163 0.543

16 0.151 6.637 0.000 0.050 0.000 0.987 0.721 0.272 0.021 0.000 0.001 0.546 0.163 0.544

17 0.148 6.757 0.000 0.000 0.000 0.987 0.721 0.272 0.000 0.000 0.286 0.546 0.163 0.830

18 0.140 7.161 0.000 0.011 0.000 0.987 0.732 0.273 0.010 0.009 0.003 0.556 0.171 0.833

19 0.139 7.178 0.000 0.177 0.000 0.987 0.910 0.273 0.152 0.001 0.058 0.709 0.172 0.891

20 0.135 7.394 0.000 0.046 0.000 0.987 0.955 0.273 0.024 0.000 0.045 0.733 0.172 0.936

117

Tabla 12: % masa participativa y modos de vibraciones de la pila con el uso del aislador en el modo MODAL


Step Num Period Frequency UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ

Unitless Sec Cyc/sec Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless

1 3.3926 0.294759 0.323 0.000 0.000 0.323 0.000 0.000 0.000 0.005 0.000 0.000 0.005 0.000

2 3.3799 0.295865 0.000 0.315 0.000 0.323 0.315 0.000 0.364 0.000 0.006 0.364 0.005 0.006

3 2.8322 0.353084 0.000 0.004 0.000 0.323 0.319 0.000 0.005 0.000 0.191 0.368 0.005 0.197

4 0.5409 1.848659 0.000 0.000 0.107 0.323 0.319 0.107 0.000 0.000 0.000 0.368 0.005 0.197

5 0.5086 1.966109 0.000 0.000 0.000 0.323 0.319 0.107 0.026 0.000 0.000 0.395 0.005 0.197

6 0.4647 2.151797 0.000 0.000 0.091 0.323 0.319 0.198 0.000 0.080 0.000 0.395 0.086 0.197

7 0.4299 2.326305 0.033 0.000 0.000 0.356 0.319 0.198 0.000 0.000 0.000 0.395 0.086 0.197

8 0.4091 2.444334 0.031 0.000 0.000 0.387 0.319 0.198 0.000 0.000 0.000 0.395 0.086 0.197

9 0.3624 2.759268 0.000 0.000 0.000 0.387 0.319 0.198 0.055 0.000 0.000 0.450 0.086 0.197

10 0.3562 2.807409 0.000 0.000 0.073 0.387 0.319 0.271 0.000 0.066 0.000 0.450 0.152 0.197

11 0.3077 3.250367 0.000 0.000 0.000 0.387 0.319 0.271 0.059 0.000 0.000 0.510 0.152 0.197

12 0.2821 3.545296 0.000 0.000 0.000 0.387 0.319 0.271 0.000 0.000 0.000 0.510 0.152 0.197

13 0.2407 4.154729 0.141 0.000 0.000 0.528 0.319 0.271 0.000 0.000 0.000 0.510 0.152 0.197

14 0.2088 4.789494 0.033 0.000 0.000 0.561 0.319 0.271 0.000 0.000 0.000 0.510 0.152 0.197

15 0.2009 4.977965 0.000 0.001 0.000 0.561 0.320 0.272 0.001 0.000 0.002 0.510 0.152 0.200

16 0.1832 5.459622 0.000 0.202 0.000 0.561 0.522 0.272 0.017 0.000 0.085 0.527 0.152 0.284

17 0.1824 5.482955 0.000 0.214 0.000 0.561 0.736 0.272 0.003 0.000 0.268 0.530 0.152 0.552

18 0.1796 5.566831 0.000 0.159 0.000 0.561 0.895 0.272 0.002 0.000 0.318 0.532 0.152 0.870

19 0.1717 5.822444 0.000 0.000 0.000 0.561 0.895 0.272 0.000 0.000 0.001 0.532 0.152 0.871

20 0.1696 5.896665 0.000 0.000 0.000 0.561 0.895 0.272 0.000 0.000 0.000 0.532 0.152 0.871

118

4.6. Comparación en las Demandas

4.6.1. Demandas en la Pila Izquierda sin Aislador.

Tabla 13:Fuerzas en los Elementos (Pila Izq.) sin aislador.


TABLE: Element Forces - Frames

Frame Station OutputCase CaseType StepType P V2 V3 T M2 M3

Text m Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

8 1 EVENTO EXTREMO 1Y,R=3 Combination Max -91.52 47.20 88.81 7.71 150.33 85.72

8 6.6 EVENTO EXTREMO 1Y,R=3 Combination Max -113.40 47.20 88.81 7.71 262.74 208.07

8 1 EVENTO EXTREMO 1Y,R=3 Combination Min -627.54 -34.59 -118.98 -7.22 -225.74 -120.82

8 6.6 EVENTO EXTREMO 1Y,R=3 Combination Min -649.41 -34.59 -118.98 -7.22 -214.65 -294.78

8 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Max -257.04 122.55 18.96 5.30 24.59 294.73

8 6.6 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Max -278.92 122.55 18.96 5.30 100.24 734.97

8 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Min -462.02 -109.94 -49.14 -4.81 -99.99 -329.83

8 6.6 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Min -483.89 -109.94 -49.14 -4.81 -52.16 -821.68

8 1 RESISTENCIA 1 Combination Max -297.30 28.31 -1.07 7.80 -7.57 12.74

8 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Max -319.18 28.31 -1.07 7.80 47.54 27.94

8 1 RESISTENCIA 1 Combination Min -506.16 -14.90 -29.65 -8.47 -65.95 -66.32

8 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Min -528.03 -14.90 -29.65 -8.47 2.05 -135.47

8 1 SERVICIO 1 Combination Max -242.62 17.26 -3.79 4.54 -12.78 4.76

8 6.6 SERVICIO 1 Combination Max -260.12 17.26 -3.79 4.54 31.84 8.96

8 1 SERVICIO 1 Combination Min -361.96 -7.42 -20.12 -4.76 -46.14 -40.41

8 6.6 SERVICIO 1 Combination Min -379.46 -7.42 -20.12 -4.76 5.85 -84.42

119

4.6.2. Demanda de la Pila Izquierda con Aislador.

Tabla 14: Fuerzas en los Elementos (Pila Izq.) con aislador.








8 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Max -311.74 32.25 -4.52 0.65 -17.09 86.65

8 6.6 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Max -333.62 32.25 -4.52 0.65 41.73 218.36


8 6.6 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Min -425.44 -31.99 -23.41 -0.65 0.88 -220.67

8 1 RESISTENCIA 1 Combination Max -287.58 0.37 -11.39 0.02 -26.27 0.11

8 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Max -309.46 0.37 -11.39 0.02 37.67 -0.73

8 1 RESISTENCIA 1 Combination Min -500.28 -0.05 -22.85 -0.03 -53.30 -1.62

8 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Min -522.16 -0.05 -22.85 -0.03 18.36 -1.82

8 1 SERVICIO 1 Combination Max -238.18 0.24 -8.84 0.01 -21.91 -0.05

8 6.6 SERVICIO 1 Combination Max -255.68 0.24 -8.84 0.01 24.25 -0.63

8 1 SERVICIO 1 Combination Min -359.72 -0.01 -15.39 -0.02 -37.35 -1.04

8 6.6 SERVICIO 1 Combination Min -377.22 -0.01 -15.39 -0.02 13.22 -1.25 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

120

4.6.3. Demandas en la Pila Derecha, sin Aislador.

Tabla 15: Fuerzas en los Elementos (Pila Der.) sin aislador.













9 1 RESISTENCIA 1 Combination Max -371.31 30.66 31.73 9.12 75.78 16.45

9 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Max -393.19 30.66 31.73 9.12 -1.21 23.58

9 1 RESISTENCIA 1 Combination Min -580.57 -12.58 3.18 -10.37 17.65 -61.84

9 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Min -602.44 -12.58 3.18 -10.37 -46.82 -144.85

9 1 SERVICIO 1 Combination Max -276.18 18.37 19.89 5.27 47.81 6.47

9 6.6 SERVICIO 1 Combination Max -293.68 18.37 19.93 5.27 -3.54 7.04

9 1 SERVICIO 1 Combination Min -395.76 -6.34 3.58 -5.86 14.59 -38.26

9 6.6 SERVICIO 1 Combination Min -413.26 -6.34 3.62 -5.86 -29.60 -89.20

121

4.6.4. Demandas en la Pila Derecha, con Aislador.

Tabla 16:Fuerzas en los Elementos (Pila Der.) con aislador.










9 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Min -427.45 -32.08 4.47 -0.04 17.91 -88.69

9 6.6 EVENTO EXTREMO 1X,R=3 Combination Min -449.32 -32.08 4.47 -0.04 -41.13 -221.86

9 1 RESISTENCIA 1 Combination Max -366.46 0.43 23.00 0.02 59.30 0.21

9 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Max -388.33 0.43 23.00 0.02 -12.92 -0.87

9 1 RESISTENCIA 1 Combination Min -579.11 0.01 11.54 -0.04 32.55 -1.52

9 6.6 RESISTENCIA 1 Combination Min -600.99 0.01 11.54 -0.04 -32.09 -1.96

9 1 SERVICIO 1 Combination Max -270.69 0.27 15.71 0.01 39.82 0.00

9 6.6 SERVICIO 1 Combination Max -288.19 0.27 15.75 0.01 -12.12 -0.70

9 1 SERVICIO 1 Combination Min -392.21 0.02 9.16 -0.02 24.53 -0.99

9 6.6 SERVICIO 1 Combination Min -409.71 0.02 9.20 -0.02 -23.07 -1.32 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

122

4.6.5. Demanda en la Viga Cabezal sin Aislador.

Tabla 17: Fuerzas en los Elementos (Viga Cabezal) sin aislador




83 0.68 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1 Combination Max 117.09 484.34 32.28 154.14 70.39 816.26




83 0.68 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Max 47.10 60.98 105.02 124.89 233.52 112.13

83 4.32 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Max 47.42 314.78 106.47 133.92 228.53 134.16



83 0.68 RESISTENCIA 1 Combination Max 28.05 -119.10 4.07 73.54 5.75 -188.70

83 4.32 RESISTENCIA 1 Combination Max 28.37 180.16 9.62 79.46 7.37 -146.32

83 0.68 RESISTENCIA 1 Combination Min 10.82 -204.20 -10.26 -70.66 -18.95 -325.98

83 4.32 RESISTENCIA 1 Combination Min 11.44 95.54 -4.71 -65.27 -18.40 -282.41

83 0.68 SERVICIO 1 Combination Max 18.12 -90.38 2.03 41.17 2.61 -141.80

83 4.32 SERVICIO 1 Combination Max 18.95 126.57 5.87 45.27 3.44 -120.61

83 0.68 SERVICIO 1 Combination Min 8.27 -139.01 -6.16 -41.22 -11.50 -220.25

83 4.32 SERVICIO 1 Combination Min 9.27 78.22 -2.32 -37.43 -11.29 -198.38 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

123

4.6.6. Demanda en la Viga Cabezal con Aislador.

Tabla 18:Fuerzas en los Elementos (Viga Cabezal) con aislador








83 0.68 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Max 20.39 -73.66 19.24 19.51 44.10 -111.35

83 4.32 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Max 20.16 175.60 18.69 17.76 42.94 -96.14

83 0.68 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Min 7.57 -184.34 -19.33 -19.77 -44.31 -296.47

83 4.32 EVENTO EXTREMO 1X,R=1 Combination Min 7.79 64.96 -18.60 -17.46 -43.14 -279.93

83 0.68 RESISTENCIA 1 Combination Max 22.96 -118.65 0.00 0.41 0.00 -195.33

83 4.32 RESISTENCIA 1 Combination Max 22.91 174.44 0.13 0.67 0.03 -144.38

83 0.68 RESISTENCIA 1 Combination Min 11.50 -202.37 -0.14 -0.54 -0.32 -320.36

83 4.32 RESISTENCIA 1 Combination Min 11.45 90.76 -0.02 -0.29 -0.28 -269.62

83 0.68 SERVICIO 1 Combination Max 15.60 -88.18 -0.01 0.20 -0.01 -142.51

83 4.32 SERVICIO 1 Combination Max 15.50 124.68 0.08 0.40 0.00 -121.73

83 0.68 SERVICIO 1 Combination Min 9.05 -136.02 -0.09 -0.35 -0.20 -213.96

83 4.32 SERVICIO 1 Combination Min 8.95 76.86 0.00 -0.14 -0.18 -193.30 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

124

4.6.7. Demanda en el pilote sin aislador.

Tabla 19:Fuerzas en los Elementos (pilote) sin aislador





78 1 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Max -354.99 9.90 4.73 0.87 11.65 23.54

78 6 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Max -371.95 9.90 4.73 0.87 13.39 5.94

78 1 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Min -436.41 -2.25 -5.43 -0.97 -13.77 -5.34

78 6 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Min -453.38 -2.25 -5.43 -0.97 -12.03 -25.95

78 1 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1.5 Combination Max 58.61 41.52 111.95 4.37 267.36 97.22

78 6 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1.5 Combination Max 41.64 41.52 111.95 4.37 297.94 96.66

78 1 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1.5 Combination Min -787.56 -36.13 -114.41 -4.33 -274.16 -84.18


78 1 SERVICIO 1_PILOTES Combination Max -72.94 6.07 2.30 0.51 5.52 14.48

78 6 SERVICIO 1_PILOTES Combination Max -86.51 6.07 2.30 0.51 8.53 2.34

78 1 SERVICIO 1_PILOTES Combination Min -19.47 -0.87 -3.51 -0.55 -9.00 -2.02

78 6 SERVICIO 1_PILOTES Combination Min -33.04 -0.87 -3.51 -0.55 -5.99 -15.88

78 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Max 94.11 120.82 33.76 1.51 80.43 280.16

78 6 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Max 77.15 120.82 33.76 1.51 93.90 310.51

78 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Min -823.07 -

115.44 -36.22 -1.48 -87.23 -267.12

78 6 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Min -840.03 -

115.44 -36.22 -1.48 -88.39 -324.40

125

4.6.8. Demanda en el Pilote con Aislador.

Tabla 20: Fuerzas en los Elementos (pilote) con aislador



Text m Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-

m Tonf-m Tonf-m

78 1 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Max -343.89 0.97 -0.72 0.01 -1.27 2.97

78 6 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Max -360.85 0.97 -0.72 0.01 2.73 -1.32

78 1 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Min -417.86 0.70 -0.93 -0.01 -3.12 2.18

78 6 RESISTENCIA 1_PILOTES Combination Min -434.83 0.70 -0.93 -0.01 1.13 -1.88

78 1 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1.5 Combination Max -120.34 15.48 105.63 0.05 256.49 36.32

78 6 EVENTO EXTREMO 1Y,R=1.5 Combination Max -137.30 15.48 105.63 0.05 275.17 38.34



78 1 SERVICIO 1_PILOTES Combination Max -263.24 0.68 -0.52 0.01 -1.16 2.10

78 6 SERVICIO 1_PILOTES Combination Max -276.81 0.68 -0.52 0.01 1.65 -1.00

78 1 SERVICIO 1_PILOTES Combination Min -305.51 0.53 -0.64 0.00 -2.22 1.64

78 6 SERVICIO 1_PILOTES Combination Min -319.08 0.53 -0.64 0.00 0.74 -1.32

78 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Max -163.17 49.82 31.16 0.05 75.49 115.57

78 6 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Max -180.14 49.82 31.16 0.05 83.81 130.78

78 1 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Min -536.90 -48.38 -32.73 -0.05 -80.18 -111.13

78 6 EVENTO EXTREMO 1X,R=1.5 Combination Min 553.87 -48.38 -32.73 -0.05 -80.66 -133.51 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

126

4.6.9. Demanda de Fuerzas en el Link sin Aislador.

Tabla 21:Fuerzas en los Elementos (links) sin aislador

TABLE: Element Forces - Links

Link LinkElem Station OutputCase CaseType StepType P V2 V3 T M2 M3

Text Text Text Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

7 7 I-End SX-R=1 LinRespSpec Max 18.96 82.51 26.38 0 9.23 28.88

7 7 J-End SX-R=1 LinRespSpec Max 18.96 82.51 26.38 0 0 0

7 7 I-End SY-R=1 LinRespSpec Max 54.44 30.75 87.83 0 30.74 10.76

7 7 J-End SY-R=1 LinRespSpec Max 54.44 30.75 87.83 0 0 0





















127

4.6.10. Demanda de Fuerzas en el Link sin Aislador.

Tabla 22:Fuerzas en los Elementos (links) con aislador

TABLE: Element Forces - Links

Link LinkElem Station OutputCase CaseType StepType P V2 V3 T M2 M3

Text Text Text Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m
























41 41 J-End SY-R=1 LinRespSpec Max 20.16 1.17 3.78 0 0 0 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

128

4.7. Comparación de Desplazamientos

4.7.1. Desplazamientos en el Link sin Aislador.

Tabla 23: Desplazamientos en los apoyos sin aislador

TABLE: Joint Displacements

Joint OutputCase CaseType StepType U1 U2 U3 R1 R2 R3

Text Text Text Text cm cm cm Radians Radians Radians

36 SX-R=1 LinRespSpec Max 7.438 0.777 0.082 0.002 0.001 0.000

36 SY-R=1 LinRespSpec Max 2.231 2.588 0.028 0.005 0.000 0.001






















58 SY-R=1 LinRespSpec Max 1.948 1.559 0.327 0.001 0.003 0.002 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

129

4.7.2. Desplazamientos en el Link con Aislador.

Tabla 24:Desplazamientos en los apoyos con el uso del aislador


TABLE: Joint Displacements

Joint OutputCase CaseType StepType U1 U2 U3 R1 R2 R3

Text Text Text Text cm cm cm Radians Radians Radians

























130

4.8. Análisis de PUSHOVER

Ilustración 133:Deformed Shape (PUSHOVER X1) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 134: Deformed Shape (PUSHOVER X3) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

131

Ilustración 135: Deformed Shape (PUSHOVER X10). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 136: Deformed Shape (PUSHOVER X12). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

132

Ilustración 137: Grafica Momento vs Rotación Plástica 4H2. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.


133



134

Ilustración 141: Punto de desempeño en el sentido Y. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 142: Deformed Shape (Pushover Y). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

135

Ilustración 143: Deformed Shape (Pushover Y 6) Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Ilustración 144: Deformed Shape (Pushover Y 16). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

136

Ilustración 145: Deformed Shape (Pushover Y 3). Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.


137


Ilustración 148: Punto de desempeño en el sentido X. Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

138

4.9. Análisis Comparativo

La inserción de los aisladores cónicos de fricción al modelo del puente produjo un

aumento significativo en los periodos de la estructura, tal como se detalla a

continuación:

Tabla 25: Comparación de Periodos.

Modo Periodo

Sin Aislador Con Aislador

1 0,539 3,393

2 0,529 3,380

3 0,446 2,832 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

En los desplazamientos correspondientes a la superestructura también se notó un

aumento significativo debido a la inserción de los aisladores en el modelo estructural

al aplicar los casos de carga sísmica a la estructura

Tabla 26: Cuadro comparativo de desplazamiento en la superestructura.

Joint Case SIN AISLADOR CON AISLADOR

U1 U2 U3 U1 U2 U3

36 SX-R=1 7,44 0,78 0,08 15,66 4,55 0,00

37 SX-R=1 7,31 0,78 0,09 15,65 4,54 0,00

42 SX-R=1 7,45 0,77 0,28 15,66 4,55 0,07

43 SX-R=1 7,31 0,77 0,27 15,65 4,54 0,07

48 SX-R=1 7,43 0,77 0,27 15,66 4,55 0,07

49 SX-R=1 7,30 0,77 0,26 15,65 4,54 0,07

36 SY-R=1 2,23 2,59 0,03 4,70 15,16 0,00

37 SY-R=1 2,19 2,61 0,03 4,70 15,15 0,00

42 SY-R=1 2,25 2,56 0,88 4,70 15,16 0,24

43 SY-R=1 2,21 2,58 0,85 4,70 15,15 0,25

48 SY-R=1 2,24 2,56 0,86 4,70 15,16 0,24

49 SY-R=1 2,21 2,58 0,83 4,70 15,15 0,25 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

De la misma manera se hubo una variación en los desplazamientos

correspondientes a la subestructura, esta vez los desplazamientos se redujeron

139

debido a la inserción de los aisladores sísmicos

Tabla 27: Cuadro comparativo de desplazamiento en la superestructura.

Joint Case SIN AISLADOR CON AISLADOR

U1 U2 U3 U1 U2 U3

15 SX-R=1 6,43 0,45 0,05 2,09 0,29 0,02

15 SY-R=1 1,93 1,51 0,16 0,63 0,97 0,06

17 SX-R=1 6,41 0,45 0,05 2,08 0,29 0,02

17 SY-R=1 1,93 1,51 0,16 0,62 0,97 0,06 Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Debido a la incorporación de los aisladores el periodo aumento drásticamente,

dicho efecto hace que la fuerza sísmica transmitida a los elementos estructurales que

componen la subestructura sea menor, tal y como se muestra en las siguientes tablas

comparativas de las demandas máximas resultante de las combinaciones de carga

que establece la normativa AASHTO LRFD

Tabla 28: Comparación de fuerzas en la viga cabezal

VIGA CABEZAL

FUERZAS

DEMANDA

REDUCCIÓN SIN AISLADOR

CON AISLADOR

Momento Flector (Ton-m) 835,04 76,54 90,8%

Fuerza Cortante (Ton) 1237,33 470,77 62,0%

Torsión (Ton-m) 160,64 19,77 87,7% Elaborado por: Manuel García – Pedro Sandoya.

Tabla 29: Comparación de fuerzas en la columna derecha

PILA DERECHA

FUERZAS

DEMANDA


CON AISLADOR



Carga Axial (Ton) 676,98 600 11,4%


140

Tabla 30: Comparación de fuerzas en la columna izquierda

PILA IZQUIERDA

FUERZAS DEMANDA


CON AISLADOR



Carga Axial (Ton) 649,41 522,16 19,6%


Tabla 31: Comparación de fuerzas en el pilote

PILOTE

FUERZAS

DEMANDA


CON AISLADOR



Carga Axial (Ton) 834,32 596,7 28,5%


Al analizar la subestructura del puente mediante el análisis estático no lineal

(PUSHOVER), se obtuvo un punto de desempeño igual a 2.95cm en el sentido

transversal y de 15.45cm en el sentido longitudinal, mismo que se encuentran dentro

del rango “Seguridad de vida” que establece el ATC-40

141

CAPÍTULO V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1. Conclusiones

Del análisis estructural en el software SAP2000 se pudo conocer la respuesta de

la pila de estudio ubicada en el eje P5 con y sin aislador sísmico frente a la acción

sísmica, determinando que el comportamiento es similar, pero con una menor

participación de la subestructura en el modelo con aislador sísmico.

Se obtuvieron las cortantes, momentos flectores, momentos torsores del orden

esperado en los componentes de la subestructura para el puente sin aislador sísmico,

que corresponden a las combinaciones de carga establecidas en la especificación

AASHTO LRFD (2017), y con las cuales se verificaron los armados implementados

en la viga cabezal, pilas y pilotes, a su vez obtuvieron los desplazamientos en la

subestructura y superestructura en el eje P5, mediante el método espectral

multimodal. Se concluye, que al implementar los aisladores hay la existencia de las

reducciones en los desplazamientos sobre la subestructura; pero en la

superestructura el desplazamiento es incrementado, esto por las disipaciones de

energías que se presenta en los aisladores.

Para establecer la factibilidad del uso de los aisladores cónicos de fricción, se tomó

en cuenta lo siguiente:

La subestructura del puente con aislador símico reduce el desplazamiento

en 67% en un sismo longitudinal y el 35% en un sismo transversal.

La superestructura del puente, con aislador símico, se incrementa el

desplazamiento en 210% en un sismo longitudinal y el 587% en un sismo

transversal.

142

Las demandas en los componentes de la subestructura se reducen

alrededor del 70%.

Por dichos factores es viable la implementación el uso de los aisladores cónicos de

fricción ya que se reduce considerablemente los efectos productos de las acciones

de carga considerada y los desplazamientos cumplen con los requisitos provisto es la

normativa local vigente.

En el análisis por desempeño se consideró los sismos elásticos de diseño escalado

para un periodo de retorno de 2500 años correspondiente a un nivel de desempeño

“Seguridad de vida” definido por ATC-40, se obtuvieron desplazamientos dentro de

los límites establecidos por la misma normativa.

5.2. Recomendaciones

Se recomienda sin duda alguna el uso de aisladores sísmicos para puentes

compuestos por estructura metálica y de concreto armado, ya que reduce

drásticamente los desplazamientos generados longitudinal y transversalmente en la

subestructura, de un puente sísmicamente aislado, frente a un puente convencional.

Se recomienda realizar un rediseño de los elementos estructurales frente a las

nuevas demandas de fuerzas en los elementos que componen la subestructura a fin

de establecer la magnitud de la reducción en el coste de la obra.

Se recomienda realizar un análisis tiempo-historia con la implementación de

aisladores de diferente tipología y obtener valores comparativos entre los mismos

para determinar la magnitud de los desplazamientos frente a la recurrencia de estos

posibles sismos.

Se recomienda realizar un análisis que considere la interacción suelo-estructura a

143

fin de verificar los desplazamientos y el diseño de los pilotes frente a los efectos de

sitio que ocurren durante la acción sísmica.

Se recomienda realizar un análisis estático no lineal (PUSHOVER) con registros

de sismos pasados y verificar el desempeño de la subestructura para dichos sismos,

escalados para diferentes periodos de retorno.

Se recomienda que, para la aplicación de estos dispositivos de aislación, en la

construcción de deberán de proveer de juntas especiales que permitan los

desplazamientos en ambos sentidos para los tramos correspondientes.

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Taboda Petersen, C.F. (10 de 01 de 2018). Influencia de la carga de viento en puente.

FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO:

Análisis del comportamiento de una pila tipo con aislador y sin aislador sísmico,

aplicado para un puente ubicado en la ciudad de Guayaquil, provincia del

Guayas, mediante el uso asistido de software de análisis estructural.

AUTOR(ES) Manuel Enrique García Laborda – Pedro Joel Sandoya Galarza

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) Ing. Adalberto Vizconde Campos, M.Sc / Ing. Pablo Lindao Tomala, M.Sc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

GRADO OBTENIDO: Ingeniero Civil

FECHA DE PUBLICACIÓN: Octubre, 2020 No. DE PÁGINAS: 143 ÁREAS TEMÁTICAS: Análisis comparativo de una pila tipo de un puente con y sin aislador sísmico

PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS: < ANALISIS – COMPARATIVO – SUBESTRUCTURA - SUPERESTRUCTURA AISLADORES – DESPLAZAMIENTOS - SISMICA >

RESUMEN/ABSTRACT: Propósito y método de estudio: En este trabajo el propósito general es realizar un análisis

comparativo de la respuesta sísmica de una pila tipo de un puente viga-losa con diseño convencional y otro utilizando

aisladores sísmicos en los apoyos de las vigas, ubicado en la ciudad de Guayaquil. La superestructura se compone de

vigas metálicas tipo matiere simplemente apoyado sobre estribos y pilares, la sub estructura tiene una configuración

de pórtico de concreto armado, conformado por dos columnas circulares unidas en la parte superior por una viga

cabezal y en la parte inferior por una zapata. Sé realizará la comparación de la respuesta sísmica de la pila con y sin

aislador sísmico, con el diseño preliminar de la superestructura y subestructura, siguiendo los lineamientos de la

AASHTO LRFD 2017. Para el análisis sísmico también se usará la normativa actual vigente en el Ecuador NEC-SE-DS-

2015.Para el análisis estructural del puente propuesto, se empleará el software de análisis estructural SAP2000

v21.1.1 ultímate. Posteriormente como parte de los resultados finales se realizará un cuadro comparativo en donde

se denoten las diferencias del desempeño, comportamiento y fuerzas generadas en una estructura aislada y una no

aislada sísmicamente.

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CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

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