Conferencia de puentes UNAM.ppt [Modo de...

VULNERABILIDAD DE PUENTES VULNERABILIDAD DE PUENTES CARRETEROS POR IRREGULARIDAD CARRETEROS POR IRREGULARIDAD

DE LA SUBESTRUCTURADE LA SUBESTRUCTURA

Dra. M. de la Consolacin Gmez SobernDra. M. de la Consolacin Gmez SobernDepartamento de MaterialesDepartamento de Materiales

UNAM, Mxico, mayo de 2010

CONTENIDOCONTENIDO

Daos recientes en puentesDaos recientes en puentes

22

Evaluacin de puentesEvaluacin de puentes

Irregularidad de la subestructuraIrregularidad de la subestructura

CONTENIDOCONTENIDO


33



LOMA PRIETA 1989 (IMM = IX)

Colapso de tres puentes importantes, 3.6% de puentes con dao

44

62 muertos, 42 en puentes

$ 6 000 millones en prdidas, 1800 utilizados en el sistema de transportes

Colapso de seis puentes importantes, 230 requirieron

NORTHRIDGE 1994 (M = 6.7)

55

importantes, 230 requirieron reparacin moderada

$ 190 por reparacin del sistema de transporte estatal, 75% para los seis puentes colapsados

KOBE 1995 (M= 7.2)

320 puentes con daos,

66

320 puentes con daos, 27% dao estructural mayor

$ 95 000 millones en costos de reparacin, 24.9 por daos en carreteras

10% de puentes con algn dao, 27% dao estructural mayor

$ 7 800 millones en prdidas, 31 por reparacin de infraestructuras de comunicacin y transporte

TAIWAN 1999 (M = 7.6)

77

comunicacin y transporte

KOCAELI 1999 (M = 7.4)

Dao menor en puentes

$ 16 000 millones en prdidas, 0.2 por daos en el sistema de autopistas

Daos dispersos y menores en puentes

Daos en ruta 5, en su mayora por efectos de sitio, condiciones topogrficas o amplificacin dinmica

MAULE, CHILE 2010 (M = 8.8)

Mampostera 200 aos

88

Caminos cortados

Problemas por prdida de apoyo

Mampostera 200 aos

Reporte EERI

Problemas por avenidas, ltimos aos

Estados Unidos

99

Estados Unidos

Fatiga, 2007

1010

Colapso de un puente sobre el ro Mississippi. Arco de acero de 160 m de

longitud

En una escala de 120 puntos, el puente obtuvo 50

Se detecto desgaste, aunque no con indicios de gravedad

Se indico que ser remplazara en 2020

Proceso constructivo, 2007

1111

Colapso de un puente en de varios arcos en construccin en China, de 320 m de longitud

Se desploma al retirar el andamiaje

Se reportaron 6300 puentes con daos estructurales graves

San Cristbal

CondicionesCondiciones,, Inundacin (33 %) Arrastre / Socavacin (16%) Colisiones (12 %) Sobrecargas (9%) Deterioro (8.5 %) en Estados Unidos Fuego (3%) Construccin (2.5 %)

1212

Construccin (2.5 %) Sismo (3.5 %) Diseo (0.6 %)

,, Inundacin Arrastre / Socavacin Sobrecargas Deterioro (falta de mantenimiento) Construccin Sismo Diseo

en Mxico

Segn SCT (2006): 76% en buenas condiciones 24% condiciones deficientes

1000

1500

2000

2500

3000P

u

e

n

t

e

Perfil de puentes en los Estados UnidosPerfil de puentes en los Estados Unidos

Sismo de Northridge

0

50

100

150

200

250

300

No. de p

uente

s

1313

0

500

1000e

s

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Edad

Grfica tomada de Roberts y Hon, 2002

La mitad de los 600 000 puentes federales en los Estados Unidos fueron construidos antes de 1940

0

Concreto

reforzado

Diseados antes

de 1971

Con dao

Grfica de Basz y Kiremidjian

Perfil en MxicoPerfil en MxicoMICHOACAN Y

COLIMALa mayora son puentes diseados entre 1970 y 1980 58% tienen una longitud total menor a 50 m33% tienen claro nico, uno tiene 14 clarosMuchos tienen pilas slidas

1414

Muchos tienen pilas slidas80% tienen superestructura de concreto y estribos y pilas de concreto, mampostera o combinacin de estos materialesLa mayora son simplemente soportados, de seccin constante y rectos o con pequea curvatura (menor al 20%)

79 puentes

Caractersticas generalesCaractersticas generales(b) Total length

0

10

20

30

40

50

Fre

cuency

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

(a) Year of construction

0

10

20

30

40

50

60

1940 1960 1970 1980 1990 2000

Fre

cuency

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

1515

10.0 50.0 100.0 200.0 300.0 400.0 > 400Class

1940 1960 1970 1980 1990 2000

Class

(c) Span number

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 14

Class

Fre

cuency

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

(d) Type of pier

0

10

20

30

40

10 20 30 32 33 91

Class

Fre

cuency

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

Aspectos importantes Aspectos importantes

Larga vida til

Pueden ser poco redundantes e irregulares

Son elementos primordiales en los sistemas de lneas vitales; su colapso total o parcial ocasiona grandes prdidas econmicas

1616

Muchos procesos de rehabilitacin requieren de mantener cierto estado de servicio en la estructura

Muchos se disearon para pocos vehculos, menos pesados y con menor velocidad de trnsito

Muchos presentan relaciones capacidad/demanda pobres para las condiciones actuales

Elementos vulnerablesElementos vulnerables

Vigas de acero o madera

Vigas en armadura de acero

Los elementos ms vulnerables en superestructuras son:

1717

Losas de concreto

Vigas rectangulares y T de concreto

Puentes en arco de concreto

Elementos simplemente apoyados

Elementos vulnerablesElementos vulnerablesLos elementos ms vulnerables en subestructuras son:

Pilas nicas por eje

apoyos

1818

Estribos monolticos

Zapatas aisladas

Elementos con pobre detallado

CondicionesCondicionesLos principales problemas incluyen: Longitud de apoyo insuficiente o separacin de

articulacin Capacidad insuficiente en todo el sistema de piso Capacidad insuficiente en pilas

1919

Capacidad insuficiente en pilas Capacidad insuficiente en los elementos de la

cimentacinHay dos opciones:1) Incrementar capacidad 2) Disminuir la demanda

CONTENIDOCONTENIDO


2020



Conceptos bsicosConceptos bsicosPeligro ssmico (H)Peligro ssmico (H)

Posibilidad de ocurrencia de sismos en un determinado intervalo de tiempo, en un rea especfica y con un determinado nivel de severidad

Vulnerabilidad (V)Vulnerabilidad (V) Predisposicin intrnseca (determinista o probabilista) de una

estructura, grupo de estructuras o una zona geogrfica completa, de sufrir dao debido a un cierto fenmeno. Evaluacin de la

2121

de sufrir dao debido a un cierto fenmeno. Evaluacin de la condicin actual de los sistemas que contempla la concepcin estructural inicial, su operacin actual y degradacin.

Riesgo ssmico especfico (S)Riesgo ssmico especfico (S) Medida de las prdidas asociadas a los elementos en riesgo, que

ocurren durante el intervalo de tiempo en que estn sometidos al peligro

Elementos en riesgoElementos en riesgoVidas humanas, construcciones, actividades econmicas, servicios pblicos, comunicacin de lneas vitales, etc.

MatemticamenteMatemticamente

S = H S = H V.V.

R = S R = S EE

EE es el valor de los elementos en riesgo, considera es el valor de los elementos en riesgo, considera

2222

EE es el valor de los elementos en riesgo, considera es el valor de los elementos en riesgo, considera costos directos e indirectoscostos directos e indirectos

Costo directoCosto directo:: Dinero usado para rehabilitar y Dinero usado para rehabilitar y remplazar los elementos estructurales y no remplazar los elementos estructurales y no estructurales y los contenidos que se hayan estructurales y los contenidos que se hayan daadodaado

Costo IndirectoCosto Indirecto. . Dinero usado para cubrir las Dinero usado para cubrir las consecuencias del dao directo, como interrupcin consecuencias del dao directo, como interrupcin de las actividades econmicas, costo social, etc..de las actividades econmicas, costo social, etc..

ConceptosConceptos bsicosbsicos

Para disminuir R:Para disminuir R:

1.1. Disminuir H. Disminuir H. Construir nuevas estructuras en Construir nuevas estructuras en zonas de bajo o nulo peligrozonas de bajo o nulo peligro

2323

zonas de bajo o nulo peligrozonas de bajo o nulo peligro2.2. Disminuir V. Disminuir V. Mejorar cdigos de diseo y Mejorar cdigos de diseo y

rehabilitar estructuras existentesrehabilitar estructuras existentes3.3. Disminuir costos Disminuir costos asociados al peligro naturalasociados al peligro natural

Mtodos de evaluacinMtodos de evaluacin ndices de vulnerabilidadndices de vulnerabilidad

Mtodos de clasificacin de un gran nmero de Mtodos de clasificacin de un gran nmero de estructuras. Evaluacin relativa. Masivosestructuras. Evaluacin relativa. Masivos

Mtodos analticosMtodos analticos Anlisis comunes de estructuras (lineal, no lineal, Anlisis comunes de estructuras (lineal, no lineal,

1GDL, MGDL, etc. Evaluacin absoluta. Sistemas nicos1GDL, MGDL, etc. Evaluacin absoluta. Sistemas nicos

2424

1GDL, MGDL, etc. Evaluacin absoluta. Sistemas nicos1GDL, MGDL, etc. Evaluacin absoluta. Sistemas nicos

Basados en opinin de expertosBasados en opinin de expertos Estimacin subjetiva basada en experiencias pasadas. Estimacin subjetiva basada en experiencias pasadas.

Evaluacin absoluta.Evaluacin absoluta.

Basados en daos previosBasados en daos previos Estimacin estadstica de daos pasados. Evaluacin Estimacin estadstica de daos pasados. Evaluacin

absoluta.absoluta.

Parmetros usados. ndice de Parmetros usados. ndice de vulnerabilidadvulnerabilidad

1.1. SismicidadSismicidad2.2. Cdigo de diseo o ao de construccinCdigo de diseo o ao de construccin3.3. Nmero de articulaciones internasNmero de articulaciones internas4.4. SuperestructuraSuperestructura5.5. Tipo de pilaTipo de pila6.6. Material de la subestructuraMaterial de la subestructura7.7. Longitud de soporteLongitud de soporte

2525

7.7. Longitud de soporteLongitud de soporte8.8. Irregularidad estructuralIrregularidad estructural9.9. Tipo de apoyoTipo de apoyo10.10. Tipo de estriboTipo de estribo11.11. Tipo de cimentacinTipo de cimentacin12.12. Potencial de licuacinPotencial de licuacin13.13. Estado de conservacinEstado de conservacin14.14. Procedimiento de construccinProcedimiento de construccin15.15. Elementos no estructuralesElementos no estructurales16.16. Importancia del puenteImportancia del puente

Procedimiento de Kim (1996)Procedimiento de Kim (1996)

VariableVariable DescripcinDescripcin VariableVariable DescripcinDescripcin

YY11 Aceleracin mximaAceleracin mxima YY77 Tipo de cimentacinTipo de cimentacin

YY22 Cdigo de diseoCdigo de diseo YY88 Material Material subestructurasubestructura

YY Tipo de superestructuraTipo de superestructura YY IrregularidadIrregularidad

2626

YY33 Tipo de superestructuraTipo de superestructura YY99 IrregularidadIrregularidad

YY44 Forma de Forma de superestructurasuperestructura

YY1010 Condiciones del Condiciones del suelosuelo

YY55 Articulaciones internasArticulaciones internas YY1111 LicuacinLicuacin

YY66 Tipo de pilaTipo de pila YY1212 Longitud de soporteLongitud de soporte

Tabla Parmetros, valores y pesos del modelo de KimTabla Parmetros, valores y pesos del modelo de Kim

VariablesVariables ClasificacinClasificacin (%)(%)

DaoDao 0: No; 1: Menor; 2: Moderado; 3: Severo; 4: Colapso de supestructura0: No; 1: Menor; 2: Moderado; 3: Severo; 4: Colapso de supestructura

YY11 1: A

Procedimiento de Pezeshk y col.Procedimiento de Pezeshk y col.

2828

Procedimiento de Maldonado y col.Procedimiento de Maldonado y col.PARMETRO CATEGORA

Y1 Cdigo de diseo

A: despus de 1995

B: entre 1975 y 1994

C: entre 1968 y 1974

D: antes de 1968

Y2 Tipo de superestructura

A: suspendidos, atirantados, un solo claro

B: con marcos o arcos de dos o ms claros

C: simplemente apoyados con ms de dos claros

Y3 Forma de la

superestructura

A: rectos

B: con ngulo de esviaje 45

Y4 Articulaciones internas

A: puentes sin articulaciones internas

B: con articulaciones y con LS > Nd

C: con articulaciones y 0.5Nd < LS < Nd

D: con articulaciones y LS< Nd

Y11 Tipo de suelo

A: roca

B: suelo granular denso, arcillas

preconsolidadas

C: arenas de densidad medias

D: arcilla media a blanda

Y12 Tipo de estribo

A: cerrados con muro frontal y/o contrafuerte

B: abiertos C: de tierra armada

D: flotante cimentado sobre terrapln

Y13 Longitud de apoyo en estribos

A: sin articulaciones

B: con articulaciones y con LS > Nd

C: con articulaciones y 0.5Nd < LS < Nd

D: con articulaciones y LS< Nd en algn caso

Y14 Tipo de apoyo

A: con disipadores o aislamiento ssmico

B: elastmeros C: de rodillo

D: metlicos, articulaciones de concreto

2929

D: con articulaciones y LS< Nd

Y5 Material en

superestructura

A: acero

B: concreto armado o pretensado

C: madera

D: mampostera u otros

Y6 Tipo de pila

A: sin pilas o pilas marco

B: pilas, pilotes

C: pilas multicolumnas

D: pilas simples, martillo o mal concebidas

Y7 Tipo de cimentacin

A: tipo pilas, pilotes

B: pilotes

C: superficial con pilas de ejes mltiples

D: superficial con pilas de eje nico

Y8 Material en pilasA: acero B: concreto armado o pretensado

C: madera D: mampostera u otros materiales

Y9 Irregularidad

longitudinal

A: puentes sin pilas

B: altura de pilas ms de 1.25 veces

C: altura de dos pilas juntas ms de 1.25 veces

D: altura de dos pilas juntas ms de 1.5

Y10 Longitud de apoyo en

pilas

A: LS > 1.5Nd B: Nd < LS < 1.5Nd

C: 0.5Nd < LS < Nd D: LS < 0.5Nd

Y15 Estado de conservacin

A: buen estado de conservacin

B: aparente buen estado de conservacin

C: duda razonable del estado de conservacin

D: mal estado de conservacin

Y16 Procedimiento constructivo del

tablero

A: concreto in situ B: vigas

prefabricadas

C: dovelas prefabricadas con junta epxica

D: dovelas prefabricadas con junta seca

Y17 Procedimiento constructivo de

pilas

A: concreto in situ B: prefabricadas de una

pieza

C: dovelas prefabricadas

Y18 Potencial de licuefaccin

A: no tiene potencial de licuefaccin

B: no se conoce el potencial de licuefaccin

C: el suelo tiene potencial de licuefaccin

D: pila simple, martillo o mal concebidas

Y19 Elementos no estructurales

A: no existen elementos o no afectan

B: existen pero no se sabe si afectan

C: existen elementos y afectan

LS= longitud de soporte real, Nd= longitud de soporte de referencia

Procedimiento de Kawashima y col.Procedimiento de Kawashima y col.

PUNTO DE INSPECCIN FACTORES DE INSPECCIN CATEGORA

Inspeccin

Formato de inspeccin

(A)

Inspeccin para

deformacin de

superestructura

1. Especificaciones de diseo 4.0: 1926/1939 2.0: 1956/1964 1.0:1971/1980

2. Tipo de superestructura

3.0: Viga tipo Gerber o Simplemente apoyada con

dos claros o ms 1.5: Viga simplemente

apoyada o continua con dos claros o ms 1.0:

Vigas tipo arco, continuo (un claro), puente

atirantado, puente en suspensin

3. Forma de la superestructura 1.2: Puente con sesgo o curvo 1.0: Puente recto

4. Materiales de superestructura1.2: Concreto Reforzado/Concreto Presforzado

1.0: Acero

1.2: 6%/creciente 1.0: Menor que

3030

Inspeccin

para la

vulnerabilida

d a

desarrollar

deformacin

excesiva

5. Gradiente1.2: 6%/creciente 1.0: Menor que

6%

6. Dispositivo de prevencin o falla2.0: Ninguno 1.0: Un

dispositivo

PA=1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 PA=

Formato de inspeccin

(B)

Inspeccin para

deformacin de

subestructura

7. Tipo de subestructura 2.0: Cimentacin con pilas en lnea 1.0: Otros

8. Altura de la pila 2.0: H>=10 m 1.5: 5

Procedimiento de Kawashima y col.Procedimiento de Kawashima y col.

Inspeccin para la

Formato de inspeccin (C)

Inspeccin para resistencia

de pilas de concreto

reforzado

13. Relacin de claro de cortante (h/D)2.0: 1

Procedimiento de Japn (antes 1995)Procedimiento de Japn (antes 1995)

Divide en grupos:

3232

A: IV 60

B: 20 IV < 60

C: IV < 20

Estado de daoEstado de dao Parmetros de evaluacin (IV)Parmetros de evaluacin (IV)

FFIIIIII = 1.0= 1.0 FFIII III 1.0 1.0

A: Dao mayorA: Dao mayor IV 10IV 10 IV 100IV 100

B: Dao moderadoB: Dao moderado 5 IV < 105 IV < 10 50 IV < 10050 IV < 100

C: Dao menorC: Dao menor IV < 5IV < 5 IV < 50IV < 50

ParmetroParmetro CategoraCategora

YY11: Cdigo: Cdigo 4: 19264: 1926--1939; 2: 19561939; 2: 1956--1964; 1: 19711964; 1: 1971--19801980

YY22: Tipo : Tipo superestructusuperestructura ra

3: Simplemente apoyado con claros 3: Simplemente apoyado con claros 221.5: Simple sup. o continuo con claros 1.5: Simple sup. o continuo con claros 221: Viga 1: Viga nica continua, arco, marco, nica continua, arco, marco,

suspensisuspensin o atirantadon o atirantado

YY33: Forma : Forma superestruc.superestruc.

1.2: Con curvatura o inclinado1.2: Con curvatura o inclinado1.0: Recto1.0: Recto

YY44: Superestruc. : Superestruc. MaterialMaterial

1.2: RC; 1.0: Acero1.2: RC; 1.0: Acero

YY55: Alineamiento: Alineamiento 1.2: 6% o mayor; 1.0: Menor a 6%1.2: 6% o mayor; 1.0: Menor a 6%

YY66: Prevencin : Prevencin prdida de prdida de soportesoporte

2.0: No; 1: Algn elemento2.0: No; 1: Algn elemento

III Inspeccin por resistencia, pilas

IV Inspeccin por resistencia, superestructuraI Inspeccin por deformacin, superestructura


YY1313: h/D para corte: h/D para corte 2: 1 h/D 4; 1: h/D 4; 2: 1 h/D 4; 1: h/D 4; 0.5: h/D 10.5: h/D 1

YY1414: Grietas cortantes en : Grietas cortantes en flexinflexin

2: ocurrir; 1: posible 2: ocurrir; 1: posible 0.5: no ocurrir0.5: no ocurrir

YY1515: Factor de seguridad : Factor de seguridad resistenciaresistencia

3.0: SF3.0: SF1 1 1.1; 2.0: 1.1 SF1.1; 2.0: 1.1 SF11 1.5 1.51.0: SF1.0: SF11 1.5 1.5

YY1616: Factor de seguridad : Factor de seguridad por resistenciapor resistencia

3.0: SF3.0: SF22 1.1; 2.0: 1.1 SF 1.1; 2.0: 1.1 SF22 1.3; 1.0: SF1.3; 1.0: SF22 1.5 1.5

YY1717: Tensin cortante(): Tensin cortante() 3.0: 45; 2.0: 3 45;3.0: 45; 2.0: 3 45;1.0: 15 30; 0.5: < 151.0: 15 30; 0.5: < 15

3333

II Inspeccin por deformacin, subestructura

IV Inspeccin por resistencia, superestructuraParmetroParmetro CategoraCategora

YY77: Tipo estructura: Tipo estructura 2.0: Cimentacin de pilas de eje 2.0: Cimentacin de pilas de eje simplesimple1.0: Otras1.0: Otras

YY88: Altura pila: Altura pila 2: H 10 m; 1.5: 5m H 10m2: H 10 m; 1.5: 5m H 10m1.0: H < 5 m1.0: H < 5 m

YY99: Condicin de suelo: Condicin de suelo 5.0 a 1.05.0 a 1.0 : Dependiendo calidad: Dependiendo calidad

YY1010: Potencial licuacin: Potencial licuacin 2.0: Licuacin; 1.02.0: Licuacin; 1.0 : No licuacin : No licuacin

YY1111: Condicin suelo: Condicin suelo 1.2: Irregular1.2: Irregular ; 1.0; 1.0 : Casi uniforme : Casi uniforme

YY1212: Erosin: Erosin 1.51.5 : Ocurrir; 1.0: Ocurrir; 1.0 : No: No


YY1818: Falla del soporte fijo: Falla del soporte fijo 5.0: Falla extensiva; 2.0: falla menor5.0: Falla extensiva; 2.0: falla menor1.0: Sin falla1.0: Sin falla

YY1919: Gran dao en pilas: Gran dao en pilas 5.0: Dao extensivo; 2: Dao menor; 5.0: Dao extensivo; 2: Dao menor; 1.0: Sin dao1.0: Sin dao

YY2020: Material subs.: Material subs. 2.0: Concrete viejo, 1.0: Otros2.0: Concrete viejo, 1.0: Otros

YY2121: Tipo construccin de : Tipo construccin de la cimentacinla cimentacin

2.0:Mampostera o similar; 2.0:Mampostera o similar; 1.5: RC pilas, soporte independiente1.5: RC pilas, soporte independiente

YY2222: Tipo de cimentacin: Tipo de cimentacin 1.5: RC marco, cimentacin 1.5: RC marco, cimentacin independienteindependiente1.0: Otros1.0: Otros

YY2323: Importancia de la falla : Importancia de la falla cimentacincimentacin

2.02.0 : Ocurrir; 1.0: Ocurrir; 1.0 : No: No

Procedimiento de Japn (despus 1995)Procedimiento de Japn (despus 1995)Parmetro Categora Peso

Importancia del puente (I) 1. Ruta de emergencia

2. Sobrepaso con ruta de emergencia

3. Otras

1.0

0.9

0.6

Fuerza del sismo (S) 1. Tipo I

2. Tipo II

3. Tipo III

1.0

0.9

0.8

Factor estructural (Fe) 1. Viaductos

2. Soportado por estribos en ambos extremos

1.0

0.5

Factor de peso de elementos no estructurales (F )

1. Pila de RC

Pila de acero

1.0

0.95

3434

estructurales (Fen) 2. Pila de acero

3. Mecanismo de prevencin de falta de apoyo

4. Cimentacin

0.95

0.9

0.8

Pilas de concreto reforzado

1.- Especificaciones de diseo (Fpd)

1. Cdigo antes de 1980

2. Cdigo despus de 1980

1.0

0.7


2.- Tipo pilas (Fpt)

1. Columna simple

2. Columna tipo muro

3. Dos ejes de columnas

1.0

0.8

0.7


3.- Relacin de aspecto (Fra)

1. h/D 3

2. 3 < h/D < 4

3. h/D 4

1.0

0.9

0.9

Pilas de acero (Fpa) 1. Columna simple

2. Estructura de marco

1.0

0.8

Ejemplo: procedimiento de Japn Ejemplo: procedimiento de Japn (despus 1995)(despus 1995)

Mecanismos para

Prevenir falta de apoyo (Fmfa)

1. Sin mecanismos

2. Con un mecanismo

3. Con dos mecanismos

1.0

0.9

0.8

Cimentacin (Fc) 1. Vulnerable a flujo con mecanismos de prevencin

2. Vulnerable a flujo

3. Vulnerable a licuacin (con mecanismos)

4. Vulnerable a licuacin

1.0

0.7

0.7

0.6

3535

Evaluacin de la prioridad (R) 1. R 0.8,

2. 0.7 R < 0.8

3. R < 0.7

A

B

C

SipumexSipumex

IVSCT Calificacin cualitativa

0 Puente recientemente construido o reparado. Sin problemas

1 Puente en buen estado. No requiere atencin

2 Estructuras con problemas menores, plazo de atencin indefinido

3 Dao significativo, reparacin necesaria en un plazo de 3 a 5 aos

3636

3 Dao significativo, reparacin necesaria en un plazo de 3 a 5 aos

4 Dao grave, reparacin necesaria en un plazo de 1 a 2 aos

5 Dao extremo o riesgo de falla total. Se requiere reparacin inmediata o a la brevedad posible

De manera subjetiva se evala la configuracin estructural y el grado de deterioro, ste ltimo mediante inspecciones de agrietamiento, desplome, etc.

Parmetro Categora Wi

Ao de construccin 1: >1993; 2: 1985-1993; 3: 1977-1985;4: 1959-1977; 5: 1959 45

0.1154

Cimentacin 1: roca; 3: arcilla; 5: granular 0.1154

Importancia del puente 1: camino D; 2: camino C;3: camino B; 5: camino A

0.0962

Peligrosidad ssmica 1: zona A; 2: zona B;4: zona C; 5: zona D

0.1346

Juntas de expansin 1: claros < 1; 2: claros entre 2 y 3; 0.0192

Evaluacin preliminar de puentes para estimacin de vulnerabilidadEvaluacin preliminar de puentes para estimacin de vulnerabilidad 3737

Juntas de expansin 1: claros < 1; 2: claros entre 2 y 3;3: claros entre 4 y 5; 5: claros > 5

0.0192

Estribos 1: con aleros integrados, de concreto;2: con aleros integrados, de mampostera;3: pilotes con cabezal, concreto;4: pilotes con cabezal, mampostera;5: tipo flotante (de mampostera o cimentados sobre terrapln)

0.0384

Pilas 1: pila slida, concreto;2: pila slida, mampostera;3: columna sola con cabezal;4: columna sola; 5: otros

0.0769

Apoyos 1: apoyo deslizantes; 2: de neopreno;4: apoyo rolado; 5: placa de acero

0.0769

Trabes 1: vano nico; 2: vigas monolticas;3: vigas continuas; 4: vigas simplemente soportadas;5: Vanos mltiples

0.0769

Estado de conservacin 1: accin de mantenimiento < 5 aos;3: accin de mantenimiento > 5 aos;5: no se ha realizado mantenimiento

0.0577

ComparacinComparacinTipo de dao Frecuencia

Colima Michoacn Todos

Sin dao 6 3 9

Dao menor 4 6 10

Dao moderado 13 19 32

Dao severo 13 15 28

3838

Colapso 0 0 0

Tipo de dao Frecuencia

Colima Michoacn Todos

Sin dao 3 4 7

Dao menor 33 38 71

Dao moderado 0 1 1

Dao severo 0 0 0

Colapso 0 0 0

CONTENIDOCONTENIDO


3939



IrregularidadIrregularidad

Superestructura: se analiza por la curvatura, el ngulo de esviaje o la diferencia de la longitud de los claros. Tambin por la tipologa especfica

En un puente curvo se puede producir prdida de apoyo por la alta elongacin exterior de los tableros. Las formas modales son ms

4040

elongacin exterior de los tableros. Las formas modales son ms complejas y es ms difcil una distribucin uniforme de la ductilidad

Los puentes esviajados suelen tener respuestas torsionales

Subestructura: se analiza mediante la forma y dimensiones de pilas, tambin se ha usado la tipologa de las pilas

La irregularidad de la subestructura se debe a las condiciones topogrficas, que genera pilas con diferente rigidez y resistencia. Las pilas tienen diferente demanda de deformacin, que puede generar que algunos elementos trabajen principalmente a flexin y otros a cortante

Modelo regularModelo regular

Modelo regular, base de comparaciones

4141

Tablero Pilas

IrregularidadIrregularidad

Parmetros:

53 sismos

Puentes monolticos, continuos o simplemente apoyado

Variacin de la altura de la pila central y extrema (+25%,

4242

Variacin de la altura de la pila central y extrema (+25%, +50%, +75%, -25%, -50%, -75%)

Resistencia de pilas

Respuestas:

Desplazamientos mximos

Elementos mecnicos mximos

Modelos irregularesModelos irregulares

4343

Sismos utilizadosSismos utilizados

4444

Guerrero y Colima Michoacn

Tipos de puentesTipos de puentes

a) Puente monoltico

4545

b) Puente continuo

c) Puente simplemente apoyado

Resultados: Pila central, monoltico, Resultados: Pila central, monoltico, desplazamientosdesplazamientos

VARIACIN T1 T2

Regular 0.456 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical

Pila central aumentada en un 25% 0.490 Direccin Transversal 0.459 Direccin Vertical



Pila central disminuida en un -25% 0.452 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical


28 % diferencia mxima periodos

4646



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Despla

zam

iento

s (cm

)

Sismos

Desplazamiento transversal

Regular

+25%

+50%

+75%

-25%

-50%

-75%

Resultados: Pila central, monoltico, Resultados: Pila central, monoltico, desplazamientosdesplazamientos

50

150

250

350

450

Difere

ncia

(%

)

Diferencia (%) de desplazamiento transversal

+25%

+50%

+75%

-25%

-50%

-75%

1

2

3

4

5

6

7

-25% -50% -75% 25% 50% 75% Regular

4747

-150

-501 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Sismos

0

-200 -100 0 100 200 300 400 500

Diferencias (%)

Id = % Diffp = variacin pila

0

1

2

3

4

5

6

7

-100 -50 0 50 100 150 200 250

Diferencias (%)

-25% -50% -75% 25% 50% 75% Regular

Cortantes

Resultados: Pila adyacente, monoltico, Resultados: Pila adyacente, monoltico, desplazamientosdesplazamientos

150

250

350

450

Difere

ncia

(%

)

Diferencia (%) de desplazamiento transversal

+25%

+50%

+75%

-25%

-50%

-75%

2

3

4

5

6

7

-25% -50% -75% 25% 50% 75% Regular

4848

-150

-50

50

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Sismos

0

1

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Diferencias (%)

Para el modelo de puente monoltico, aumentar la altura de la pila adyacente en 75%, es equivalente a aumentar la altura de la pila central en solo 25%. Para disminuciones no hay marcada diferencia

Resultados: continuo, desplazamientosResultados: continuo, desplazamientos

1

2

3

4

5

6

7

-25% -50% -75% +25% +50% +75% Regular

4949

0

-200 -100 0 100 200 300 400 500

Diferencias (%)Pila central

Pila adyacente01

2

3

4

5

6

7

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Diferencias (%)

-25% -50% -75% 25% 50% 75% Regular

Resultados: simplemente apoyado, Resultados: simplemente apoyado, desplazamientosdesplazamientos

0

1

2

3

4

5

6

7

-25% -50% -75% +25% +50% +75% Regular

5050

Pila central

Pila adyacente

0

-200 -100 0 100 200 300 400 500

Diferencias (%)

0

1

2

3

4

5

6

7

-50 0 50 100 150 200

Diferencias (%)

-25% -50% -75% 25% 50% 75% Regular

Resultados: Diff mximas en Resultados: Diff mximas en desplazamientos desplazamientos

ModeloVARIACIONES EN LA ALTURA DE LA PILA CENTRAL

+25% +50% +75% -25% -50% -75%

Monoltico 129.44 218.01 404.67 -66.41 -88.97 -97.65

Continuo 130.02 219.54 408.47 -66.83 -89.00 -97.63

Simplemente apoyado 159.03 353.86 414.12 -73.01 -91.00 -98.20

5151


Modelo

VARIACIONES EN LA ALTURA DE LA PILA ADYACENTE

+25% +50% +75% -25% -50% -75%

Monoltico 49.02 86.22 136.64 -34.70 -44.36 -49.03

Continuo 49.14 86.65 138.13 -34.92 -44.28 -48.92


Unidades en porcentaje

Resultados: Diff mximas en Resultados: Diff mximas en desplazamientos desplazamientos

Modelo ECUACIN DE REGRESIN CUADRTICA PILA CENTRAL

Monoltico

Continuo

Simplemente

5252

Simplemente

apoyado

Modelo ECUACIN DE REGRESIN CUADRTICA PILA ADYACENTE

Monoltico

Continuo

Simplemente

apoyado

Id, porcentaje de diferencias mximas en desplazamientos respecto al modelo regular. vp,

variaciones en altura de las pilas, en porcentaje.

Resultados: estadsticas de Diff en Resultados: estadsticas de Diff en desplazamientos desplazamientos

Modelo ParmetroVARIACIONES EN LA ALTURA DE LA PILA CENTRAL

+25% +50% +75% -25% -50% -75%

Monoltico

38.99 70.38 92.07 39.79 78.30 95.41

29.25 53.77 71.76 14.34 8.68 1.76

Cv 0.750 0.764 0.779 0.360 0.111 0.018

Continuo

39.71 71.57 93.49 40.47 78.74 95.51

29.67 54.15 72.28 14.10 8.19 1.68

Cv 0.747 0.757 0.773 0.348 0.104 0.018

Simplemente apoyado

45.33 80.20 108.41 43.09 80.16 96.15

5353

Simplemente apoyado 34.86 62.38 76.68 13.55 7.25 1.53

Cv 0.769 0.778 0.707 0.314 0.090 0.016

Modelo ParmetroVARIACIONES EN LA ALTURA DE LA PILA ADYACENTE

+25% +50% +75% -25% -50% -75%

Monoltico

15.21 23.65 24.56 13.27 25.80 30.59

11.05 18.59 22.63 8.56 9.90 9.94

Cv 0.727 0.786 0.922 0.645 0.384 0.325

Continuo

15.28 23.68 24.55 13.28 26.01 30.90

10.96 18.78 22.87 8.59 9.59 9.60

Cv 0.718 0.793 0.932 0.647 0.369 0.311

Simplemente apoyado

17.31 24.18 23.59 13.43 25.94 30.76

14.74 19.40 23.43 9.11 10.42 10.55

Cv 0.851 0.802 0.993 0.678 0.402 0.343

Unidades en porcentaje para y , Cv adimensional.

CONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONES

Los puentes son elementos claves en los sistemas de transportacin. Por lo

que, es importante tener estrategias de rehabilitacin y mantenimiento que

permitan condiciones de servicio adecuadas y disminuyan el riesgo de

prdidas.

Debido al elevado nmero de puentes, se han propuesto mtodos de

evaluacin preliminar, los cuales son sencillos de aplicar, aunque losevaluacin preliminar, los cuales son sencillos de aplicar, aunque los

parmetros que usan son determinados de manera subjetiva.

Algunos de los mtodos propuestos consideran la irregularidad de la

subestructura como un parmetro importante, y por ello es necesario

realizar estudios paramtricos que sustenten los valores que se incluyen en

los procedimientos de evaluacin preliminar.

A partir de los resultados, se construyeron las grficas en las que se muestran

los cuartiles Q1, Q2, Q3, Q4, que representan el 25, 50, 75 y 100% de los datos,

respectivamente. De estas figuras podemos observar que al aumentar la altura

de la pila central aumenta la variacin entre los desplazamientos de los

modelos irregulares, respecto al puente regular. Ocurre lo mismo cuando lamodelos irregulares, respecto al puente regular. Ocurre lo mismo cuando la

longitud de las pilas adyacentes es aumentada.

Tambin se observa que la variacin de desplazamientos no es lineal con la

variacin en las alturas de las pilas, sino que se aproxima a una funcin

polinomial cuadrtica. Sin embargo, aumentos o disminuciones en el mismo

porcentaje de la longitud de la pila central no llevan a iguales diferencias

normalizadas de los puentes irregulares con respecto a los regulares.

Podemos notar tambin que los mayores desplazamientos que se obtuvieron,

se presentaron cuando se incrementaron las alturas de la pila central en todos

los modelos, ocurriendo lo mismo en las variaciones correspondientes. Con los

modelos y casos planteados, se podra decir que es ms vulnerable un puente

con variaciones en las alturas de las pilas centrales, que con variaciones en las

pilas prximas a los apoyos.pilas prximas a los apoyos.

Se obtuvieron tendencias similares para puentes monolticos, continuos y

simplemente apoyados.

Los valores obtenidos se usaron para definir condiciones vulnerables.

PARMETRO CATEGORA

1: Ninguna

1.5: Pilas extremas con alturas que cambian 25%

1.9: Pilas extremas con alturas que cambian 50% Y2 Irregularidad en

subestructura



2.5: Pilas centrales con alturas que cambian 25%



Conferencia de puentes UNAM.ppt [Modo de...

Documents

Transcript of Conferencia de puentes UNAM.ppt [Modo de...