Índices de daño de pilas de puentes encamisadas con concreto reforzado

Abstract

Most of the existing highway bridges of medium length in our country were built before the 70's and they were designed for very low seismic forces. According to the current code regulations, many of them have to be rehabilitated to increase their seismic capacity. In this research the effect of the reinforced concrete jacketing to improve the capacity of seismically deficient highway bridge piers is studied. Nonlinear dynamic analyses on medium length reinforced concrete bridges were performed. The bridge models were subjected to a suite of twenty seismic records originated in the subduction zone of Mexico. Five possible pier heights of simple supported bridges with a frame type substructure are considered. The retrofit system consists in the use of three possible jacket thicknesses with three different longitudinal steel ratios. The structural models are modeled in OpenSees Platform by performing nonlinear dynamic time history analysis. The nonlinear behavior of the columns were described by the use of concentrated plasticity models with elastoplastic material. Additionally, the effect of the stiffness and strength degradation in some models were also considered. Results allow to select the reinforced concrete jacketing that better improves the expected seismic behavior of the bridge models.

La mayoría de los puentes carreteros de mediana longitud existentes en nuestro país fueron construidos antes de la década de los 70’s y por ende fueron diseñados bajo coeficientes sísmicos de diseño muy inferiores a los actuales. Esto hace, que con frecuencia dichas estructuras deban ser intervenidas para incrementar su capacidad ante la acción de cargas laterales. En esta investigación se estudian los efectos que producen los encamisados de concreto reforzado en las pilas de puentes carreteros sísmicamente deficientes de mediana longitud en la disminución de la respuesta sísmica a través de los índices de daño. Se realizaron análisis dinámicos no lineales de respuesta paso a paso en el tiempo. Para dichos análisis no lineales se usó un conjunto de 20 registros sísmicos originados en la zona de subducción de la República Mexicana. Se consideran modelos de puentes simplemente apoyados con subestructura tipo marco de cinco posibles alturas, tres diferentes espesores de encamisados y tres distintos porcentajes de acero longitudinal. Los modelos estructurales se desarrollan en la plataforma OpenSees y se analizan mediante el método dinámico no lineal. Para el análisis no lineal se consideran modelos de plasticidad concentrada en las columnas y modelos del material elastoplástico perfecto, además de considerar en algunos casos degradación de rigidez y resistencia. Los resultados permiten seleccionar el espesor de la camisa de concreto reforzado que minimiza los daños esperados para el conjunto de modelos estudiados.