Determinación del factor de comportamiento sísmico para puentes de concreto reforzado de mediana longitud

Abstract

In Mexico, bridge design firms often use varied values for the seismic behavior factor (Q) even within the same structural typology, frequently without a clear technical justification. This practice arises from the existing uncertainty about the variability of this factor and the absence of specific design codes for bridges, unlike buildings, where Q values are clearly defined according to the structural configuration. Increasing the value of Q allows for a reduction in design seismic forces, resulting in less robust and therefore more economical structural sections, at the expense of higher ductility demands on the structure. Using numerical models, the seismic response of reinforced concrete bridges with two types of substructures, single-column and four-column bent frames, was evaluated in regions with varying seismic intensities. These bridges were designed with different Q values (2, 3, and 4) and subjected to two seismic intensities: the design-level earthquake and one associated with a return period of 475 years. The results show greater displacements and higher damage levels in bridges designed with higher Q values. These findings enable the establishment of recommendations regarding the Q value for certain typologies, aiming to optimize structural design without compromising structural safety.

En México, es común que los despachos de diseño de puentes utilicen distintos valores del factor de comportamiento sísmico (Q) incluso para una misma tipología estructural, muchas veces sin un fundamento técnico claro. Esto se debe a la incertidumbre existente respecto a la variabilidad de dicho factor, así como a la falta de una normativa específica para el diseño de puentes, a diferencia de lo que ocurre el caso de edificaciones, donde los valores de Q están claramente establecidos según la configuración estructural. El factor de comportamiento sísmico Q reduce las fuerzas sísmicas de diseño, lo que conduce a secciones estructurales menos robustas y, por lo tanto, más económicas, a costa de una mayor demanda de ductilidad en la estructura. A través de modelos desarrollados en software de análisis estructural, se evalúa la respuesta sísmica de puentes de concreto reforzado con dos tipos de subestructura, de una columna y tipo marco de cuatro columnas, ubicados en zonas con distinta intensidad sísmica. Estos puentes fueron diseñados con diferentes valores de Q (2, 3 y 4) y sometidos a dos intensidades sísmicas: el sismo de diseño y el sismo asociado a un periodo de retorno de 475 años. Los resultados muestran desplazamientos y niveles de daño mayores en los puentes diseñados con valores más altos de Q, lo que permite establecer recomendaciones sobre el valor de Q para ciertas tipologías, con el fin de optimizar el diseño estructural sin comprometer la seguridad estructural.