Comportamiento sísmico de pilas de concreto presforzado en puentes cortos tipo viaducto

Abstract

As the result of seismic forces acting on elevated viaducts, severe damage, total or partial collapse has been observed. Site effects and in general seismic effects on this type of structures can be critical when it comes to inverted pendulum structural systems. Seismic design codes in Mexico are mainly about reinforced concrete structures, and point a few observations about partially prestressed concrete elements, regarding concrete structures. Though it is known that seismic behavior of reinforced concrete and partially prestressed concrete lateral loads resistant elements are in general similar, it is important to treat each with its correspondig characteristics, given that a prestressing force limits the element’s energy dissipation capacity. In this work, damage indexes, displacement and dutility demands are calculated for single degree of freedom systems, representing single-column bent bridges. Two models are used to describe the hysteretic behavior of partially prestressed concrete columns and reinforced concrete columns. The study is made for the State of Michoacan and the Distrito Federal area. Seismic zones are considered based on the recommended design spectra by each area’s corresponding code. For the partially prestressed concrete model, twoMy⁄Mcrackratios are studied. Original and scaled characteristic accelerograms are used for each site.

Como resultado de las acciones sísmicas en distintos lugares del mundo, se ha observado daño severo, o el colapso total o parcial de viaductos urbanos elevados. Los efectos de sitio y en general los efectos por sismo en ese tipo de estructuras pueden ser críticos para los puentes del tipo péndulo invertido. Las diferentes legislaciones de diseño sísmico en México se refieren principalmente al concreto reforzado, y en menor medida al concreto parcialmente presforzado; en lo que respecta a estructuras de concreto. Aunque el comportamiento sísmico de elementos resistentes de concreto reforzado y parcialmente presforzado en general es muy similar, es importante conocer el comportamiento sísmico de cada uno, ya que el presfuerzo limita la capacidad para disipar energía en los elementos. En este trabajo se analizan las demandas de desplazamiento y ductilidad, así como los índices de daño de sistemas de un solo grado de libertad que representan a pilas formadas por una sola columna en puentes tipo viaducto. Se utilizan dos modelos de comportamiento histerético, uno para columnas de concreto, y otro para columnas de concreto reforzado con tendones de presfuerzo (concreto parcialmente presforzado). El estudio se lleva a cabo para las distintas zonas sísmicas del Estado de Michoacán y el Distrito Federal; las zonas sísmicas son consideradas con base en lo recomendado en el Manual de Obras Civiles 1993 de la Comisión Federal de Electricidad, y en las Normas Técnicas Complementarias 2004 para cada región respectivamente. Para el caso del concreto parcialmente presforzado se analizan dos posibles relacionesMy⁄Mcrack(momentos de fluencia y de agrietamiento). Los análisis se realizan utilizando acelerogramas originales y escalados de sismos característicos de cada región