ACI 341.3R-2007
Técnicas de evaluación sísmica y modernización de puentes de hormigón

Estándar No.

ACI 341.3R-2007

Fecha de publicación

2007

Organización

ACI - American Concrete Institute

Ultima versión

ACI 341.3R-2007

Alcance

INTRODUCCIÓN El desempeño de los puentes en terremotos pasados indica que las estructuras de puentes existentes pueden ser susceptibles a daños estructurales severos. Esta vulnerabilidad es evidente en regiones de alto riesgo sísmico, como lo demuestran los grandes daños en las estructuras de puentes en el terremoto de San Fernando de 1971 (Fung et al. 1971), el terremoto de Loma Prieta de 1989 (EERI 1989) y el terremoto de Northridge de 1994 (Moehle 1995). ). En esos terremotos@ los daños incluyeron golpes en las juntas de expansión@ graves desconchones y grietas en las columnas y juntas de los puentes@ y colapso estructural. El terremoto de Nisqually de 2001 en el estado de Washington provocó daños a las columnas@contenedores@y a la superestructura debido a los golpes@, lo que indica que algunos puentes en los Estados Unidos pueden ser susceptibles a sufrir daños incluso en terremotos moderados (Ranf y Eberhard 2002). El daño al puente resultante del terremoto de San Fernando causó preocupación sobre la vulnerabilidad sísmica de los puentes e inició la investigación y el desarrollo de pautas y medidas de modernización sísmica (Applied Technology Council (ATC) 1983; Zelinski 1985; Buckle et al. 1986; Selna et al. .1989a@b). Estas directrices y procedimientos anteriores para la modernización sísmica de puentes utilizaban enfoques de evaluación basados en la resistencia en los que las fuerzas se utilizaban como base para la evaluación. Si la demanda de fuerza sísmica excede la resistencia elástica de la estructura@ el sistema estructural puede estar sujeto a grandes desplazamientos inelásticos y la consiguiente degradación de la fuerza@inestabilidad@ o ambas@ del sistema que podría conducir al colapso estructural. En este caso, las medidas de modernización basadas únicamente en un enfoque basado en la resistencia pueden no proporcionar una capacidad de deformación adecuada para garantizar la estabilidad estructural. Los daños a los puentes en los terremotos de Loma Prieta y Northridge enfatizaron la necesidad de abordar tanto las capacidades de resistencia como de deformación en los programas de modernización sísmica de puentes, lo que ha resultado en esquemas de priorización de modernización sísmica más integrales, así como mejores procedimientos de evaluación y medidas de modernización. Una medida integral de modernización para un puente de concreto requiere una evaluación detallada de las probables características de resistencia y rigidez a nivel de miembros y estructuras (desplazamiento estructural y capacidades de deformación de componentes) y potencial de peligro sísmico. Como tal, los enfoques de modernización basados en la deformación pueden ser más apropiados para asegurar la supervivencia de la estructura sin experimentar colapso bajo terremotos extremos. Alternativamente, se pueden adoptar enfoques basados en la energía siempre que estos enfoques aborden suficientemente todos los elementos requeridos del plan de modernización completo. Las pautas de modernización sísmica comenzaron a incluir estos enfoques a principios de la década de 1990 (Maroney 1990; Lwin y Henley 1993). Tradicionalmente se han desarrollado medidas de modernización para mejorar el desempeño sísmico en eventos extremos donde la principal preocupación era garantizar la estabilidad estructural para evitar el colapso. Más recientemente, los ingenieros se han centrado en diseñar para reducir los daños en eventos más frecuentes (Lehman et al. 2004; MCEER-ATC 2003). El emparejamiento de un nivel de capacidad o desempeño con un nivel de peligro sísmico se denomina objetivo de desempeño. Diseñar una estructura utilizando múltiples objetivos de desempeño se denomina ingeniería sísmica basada en el desempeño. Por ejemplo, además de garantizar la estabilidad estructural en el terremoto máximo considerado, el desempeño de la estructura en los estados límite operativos (es decir, sin daños que necesiten reparación) y en los estados límite operativos retardados (es decir, que permitan daños reparables) también puede ser Se considera que garantiza un desempeño estructural satisfactorio bajo los niveles apropiados de riesgo sísmico (por ejemplo@ terremotos frecuentes y moderados@ respectivamente). El uso de un enfoque basado en el desempeño puede ser ventajoso para la modernización de estructuras existentes en el sentido de que un diseñador@ por razones económicas@ puede optar por actualizar la estructura a un nivel de desempeño menor que el implícito en el código actual. Los procedimientos de ingeniería basados en el desempeño están en desarrollo@ y el desempeño de las estrategias de modernización disponibles bajo diferentes niveles de peligros múltiples aún no se ha evaluado y@ por lo tanto@ no se aborda directamente en este documento. Este documento presenta un resumen de las técnicas de evaluación y modernización sísmica adecuadas para garantizar la estabilidad estructural. Un programa integral de modernización sísmica que consta de múltiples etapas de modernización permitirá soluciones de modernización eficientes y rentables donde cada etapa consista en puentes que cumplirán con criterios de priorización específicos del estado (Lwin y Henley 1993). Como se ilustra en la Fig. 1.1@, las fases principales de un programa de modernización de puentes sísmicos deben incluir: 1. Evaluación de vulnerabilidad sísmica; 2. Evaluación de la demanda-capacidad sísmica; 3. Selección de medidas de modernización eficientes y su diseño; y 4. Implementación. Este documento describe brevemente las fases de un programa de modernización sísmica seguidas de secciones que brindan un tratamiento más completo de los aspectos clave de las primeras tres fases. La evaluación de vulnerabilidad@ evaluación de capacidad de demanda@ y las medidas de modernización presentadas se describen para puentes monolíticos de hormigón armado@ pero pueden ser aplicables a otros tipos de puentes. En las secciones siguientes @ se pone énfasis en proporcionar una comprensión general del desarrollo y ejecución de cada fase @ con un enfoque en lograr el desempeño de estabilidad estructural. Las medidas de modernización sísmica se presentan a nivel conceptual para los miembros críticos responsables de garantizar una respuesta sísmica dúctil. Los métodos de diseño y análisis varían dentro de las comunidades de investigación y diseño@ y, por lo tanto, en este documento no se proporcionan detalles de cada método. En cada sección se proporciona un rico recurso de referencias apropiadas@ sin embargo@. Para obtener información más específica y detallada sobre el análisis y el diseño de modernización, se remite al lector a las referencias recomendadas. Se puede encontrar información sobre la definición de términos comunes utilizados para describir la modernización sísmica de puentes en Yashinsky y Karshenas (2003).

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