ACI 341.2R-2014
Informe sobre análisis y diseño de sistemas de puentes de hormigón sismorresistentes

Estándar No.

ACI 341.2R-2014

Fecha de publicación

2014

Organización

ACI - American Concrete Institute

Ultima versión

ACI 341.2R-2014

Alcance

General Los objetivos declarados de las disposiciones de diseño sísmico en los códigos principales han evolucionado considerablemente durante los últimos 20 años. El enfoque inicial de prevenir el colapso estructural bajo el terremoto de diseño para evitar la pérdida de vidas se ha desplazado hacia objetivos de diseño más amplios, como lograr un nivel de capacidad de servicio después de un terremoto importante que permita una respuesta de emergencia y garantice que las líneas de vida del transporte permanezcan operativas. Estos nuevos objetivos de diseño se centran en la necesidad de que las estructuras permanezcan operativas después de un terremoto, especialmente en el caso de estructuras importantes para la respuesta a emergencias y aquellas que albergan instalaciones de emergencia y de alto riesgo. Las estructuras críticas incluyen puentes en rutas de respuesta clave@ hospitales@ sedes de seguridad pública@ centros de comunicación@ y centrales nucleares. Las filosofías de diseño sísmico de puentes pueden utilizar un nivel de diseño sísmico único tradicional (AASHTO 2012; AASHTO LRFDSEIS-2-M) o un enfoque de dos niveles (MCEER-ATC-49) donde se consideran los peligros tanto a nivel funcional como a nivel de seguridad. Los objetivos de desempeño para cada nivel se componen de un nivel de desempeño o requisito funcional a un nivel de peligro sísmico. El evento de nivel funcional considerado en este enfoque de dos niveles suele ser un evento de nivel inferior con una probabilidad de excedencia (PE) @ relativamente alta y el evento de nivel de seguridad suele ser un evento sísmico importante con un PE muy bajo. Los objetivos de desempeño típicos para el enfoque de dos niveles toleran sólo daños leves para garantizar el servicio ininterrumpido del puente bajo el evento de nivel inferior@ y permiten sólo daños fácilmente reparables bajo el evento de nivel superior para asegurar una interrupción mínima o nula de las líneas de vida. Al establecer estándares mínimos de desempeño, los códigos de diseño reconocen que no es práctico diseñar una estructura para resistir elásticamente un gran terremoto; por lo tanto@ normalmente se permite cierto grado de daño bajo el evento de nivel superior. Para estructuras críticas, sin embargo, dependiendo de las expectativas sobre la rapidez con la que la estructura en particular puede volver a ponerse en servicio y repararse, el daño puede restringirse aún más mediante requisitos más estrictos definidos por el propietario. Los requisitos de nivel de desempeño del diseño se han vuelto más generales y no siempre están vinculados a las nociones tradicionales de fuerza y resistencia. Por lo tanto, los requisitos de análisis también han evolucionado más allá de los métodos tradicionales que involucran fuerzas estáticas equivalentes que representan el evento de diseño. El alcance del daño en los diferentes componentes del puente se cuantifica comúnmente utilizando cantidades de desempeño como deformaciones@curvaturas@ y desplazamientos. Limitar el daño requiere imponer límites apropiados a estos parámetros en las secciones críticas de los miembros estructurales. Además@ se debe evaluar la respuesta del sistema estructural en su conjunto para evaluar su funcionalidad y operatividad. Esto requiere un mayor nivel de sofisticación tanto en el modelado del sistema como en el análisis seccional y a nivel de material. Los miembros estructurales de hormigón armado@ en particular@ requieren mayor atención al detalle cuando se va más allá del análisis elástico o elástico equivalente debido a la interacción del hormigón y la barra de refuerzo@ la falta de homogeneidad del material de hormigón@ y la progresión del agrietamiento y la fluencia de la sección con deformaciones crecientes. . Por ejemplo, un análisis pushover que tiene en cuenta las relaciones momento-curvatura del pilote o flexión en diferentes cargas axiales se utiliza comúnmente para desarrollar una mejor comprensión del comportamiento no lineal de la estructura y el tipo de daño que podría esperarse. Para las estructuras de puentes, el daño permitido bajo el evento sísmico de diseño se limita principalmente a elementos con capacidad dúctil que pueden experimentar una respuesta inelástica a la flexión confiable, como las columnas o las paredes de los pilares. Además@ se pueden tolerar daños nominales en otras partes del puente, como en el pilar@ llaves de corte@ y bisagras dentro del tramo o juntas de expansión. Estos elementos de puente son fáciles de inspeccionar y reparar en caso de que se produzcan daños durante un evento sísmico. El uso de un enfoque de diseño de capacidad también tiene como objetivo prevenir daños a elementos@ tales como pilotes de cimientos@ que son difíciles de inspeccionar y reparar después de un evento sísmico. El daño aceptable depende de los parámetros discutidos anteriormente y de las expectativas de los propietarios del puente y de las partes interesadas; sin embargo@ en todos los casos@ pérdida del soporte de la viga@ falla de la columna@ falla de los cimientos@ y falla de la conexión son inaceptables. Los requisitos de diseño basados en el rendimiento, especialmente para estructuras en áreas de alta sismicidad, hacen que el modelado del sistema estructural del puente sea muy importante. El sistema estructural del puente que se está modelando no sólo debe incluir las columnas sino también los sistemas de estribos y cimientos. El modelado debe tener en cuenta la interacción entre estos diferentes componentes (por ejemplo, el impacto de la superestructura en el cierre del espacio del estribo), así como con el suelo circundante (por ejemplo, la transmisión del movimiento de la roca base a los elementos de cimentación a través del suelo circundante). Aunque las discusiones presentadas aquí son en principio aplicables a todos los puentes, la intención es abordar puentes de luces cortas y medianas con luces de menos de 500 pies (150 m). Los puentes de luces largas y especiales que implican consideraciones de diseño adicionales están fuera del alcance de este documento. La información presentada en este documento se ha extraído en gran medida de especificaciones de diseño@ códigos@ y otras referencias. Este documento debe considerarse como una guía para ser utilizada por un profesional del diseño responsable con la formación adecuada y en conjunto con la experiencia y el criterio del diseñador.

ACI 341.2R-2014 Historia

• 2014 ACI 341.2R-2014 Informe sobre análisis y diseño de sistemas de puentes de hormigón sismorresistentes
• 1997 ACI 341.2R-1997 Análisis sísmico y diseño de sistemas de puentes de hormigón.