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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
Daos recientes en puentesDaos recientes en puentes
33
Evaluacin de puentesEvaluacin de puentes
Irregularidad de la subestructuraIrregularidad de la subestructura
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
Daos recientes en puentesDaos recientes en puentes
2020
Evaluacin de puentesEvaluacin de puentes
Irregularidad de la subestructuraIrregularidad de la subestructura
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
ParmetroParmetro CategoraCategora
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
ParmetroParmetro CategoraCategora
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
Pilas de concreto reforzado
2.- Tipo pilas (Fpt)
1. Columna simple
2. Columna tipo muro
3. Dos ejes de columnas
1.0
0.8
0.7
Pilas de concreto reforzado
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
Daos recientes en puentesDaos recientes en puentes
3939
Evaluacin de puentesEvaluacin de puentes
Irregularidad de la subestructuraIrregularidad de la subestructura
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 aumentada en un 50% 0.544 Direccin Transversal 0.462 Direccin Vertical
Pila central aumentada en un 75% 0.586 Direccin Transversal 0.465 Direccin Vertical
Pila central disminuida en un -25% 0.452 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical
Pila central disminuida en un -50% 0.449 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical
28 % diferencia mxima periodos
4646
Pila central disminuida en un -50% 0.449 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical
Pila central disminuida en un -75% 0.447 Direccin Vertical 0.438 Direccin Vertical
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
Simplemente apoyado 159.03 353.86 414.12 -73.01 -91.00 -98.20
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
Simplemente apoyado 69.29 106.10 144.40 -34.90 -47.88 -53.51
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
1.9: Pilas extremas con alturas que cambian 50%
2.3: Pilas extremas con alturas que cambian 75%
2.5: Pilas centrales con alturas que cambian 25%
3.6: Pilas centrales con alturas que cambian 50%
5.0: Pilas centrales con alturas que cambian 75%