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“ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE COLUMNAS DE PUENTES DE CONCRETO
REFORZADO A TRAVÉS DE DIAGRAMAS DE INTERACCIÓN Y RELACIONES
MOMENTO-CURVATURA”
PRESENTADO POR:
KARLA MORÁN CASTILLO
DIRECTOR DE TESIS:
ING. PABLO LINDAO TOMALÁ ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
PUENTES: Introducción
Hace casi tres décadas
debido a la gran cantidad de
sismos y los severos daños
que éstos han causado a
diferentes tipos de estructuras
se concluyó que era necesario
tomar medidas urgentes para
contrarrestar el riesgo sísmico
que estaba aumentando. De
ahí que surgió la investigación
de filosofías de diseño sísmico
y dentro de éstas, métodos de
diseño sismorresistente
basados en desplazamientos
y no solo en fuerzas como
aquellos tradicionales.
Puente “Octavio Frías de Oliveira” en Sao
Paulo
PUENTES: Daños por eventos sísmicos
Falta de asiento en puentes con esviaje
Falla por deslizamiento en los estribos y golpeteo
entre la subestructura y superestructura
Falla de un tramos del Puente Nishinomiya-ko
en el sismo de Kobe en 1995
PUENTES: Fallas en Columnas
Falla por flexión arriba de la
base de las columnas de la
autopista Hanshin, debido a la
terminación prematura del
refuerzo longitudinal en el Sismo
de Kobe de 1995.
Falla del confinamiento en la parte superior de
la columna durante el sismo de San Fernando
en 1971.
Rótulas plásticas en columnas restringidas por un muro
que las conecta en el Puente sobre el Canal Bull Creek
Canyon.
Falla por flexión y corte en la mitad de la
altura de la pila del paso elevado de la ruta
43/2, debido a la terminación prematura del
refuerzo longitudinal durante el Terremoto de
Kobe.
Falla por cortante dentro de la
región de la articulación plástica
en el terremoto de San Fernando.
Fotos tomadas de Priestley,
Seible y Calvi, 1996)
MATERIALES: Concreto Reforzado
Concreto
Reforzado
Concreto
Acero
Concreto No
Confinado
Concreto
Confinado
• Versátil
• Económico
Columnas y arcos
MATERIALES: Concreto Reforzado - Confinamiento
Confinamiento con espirales
o aros sometidos a tensión
axial (Tomado de Park y
Paulay, 1997)
Los estribos rectangulares proveen confinamiento efectivo solo en las esquinas y en la región central de la sección. (Tomado de Park y Paulay, 1997) Espaciamiento del acero transversal (Tomado de Park y Paulay, 1997)
MATERIALES: Acero
fy = 15x f’c (Compresión)
fy = 100 x ft (Tensión)
COSTOSO
ECONÓMICO
MATERIALES: Acero
HORMIGÓN SIMPLE
ACERO DE REFUERZO
CONCRETO
REFORZADO
COLUMNAS
Las columnas pueden dividirse en:
1.) columnas cortas , en las cuales la
carga última para una excentricidad
dada está solamente gobernada
por la resistencia de los materiales y
las dimensiones de la sección
transversal.
2.) columnas esbeltas, en las cuales la
carga última también está influida
por la esbeltez, lo que produce
flexión adicional debido a las
deformaciones transversales.
Columna sometida a carga axial y
flexión (Tomada de Nilson, 1999)
COLUMNAS: Secciones Típicas
Secciones de columnas sólidas. (Tomado de
Priestley, Seible y Calvi 1996)
COLUMNAS: Relaciones Momento-Curvatura La relación momento- curvatura de una sección de hormigón armado se obtiene a partir de los modelos del hormigón y del acero, además depende de la geometría y refuerzo longitudinal y transversal. La curvatura de un elemento se define como la rotación por longitud unitaria del miembro
Relaciones momento curvatura para secciones de viga
simplemente reforzadas, (a) Sección que falla a
tensión, r<rb. (b) Sección que falla a compresión,
r>r b. (Tomada de Park y Paulay, 1997)
a) b)
COLUMNAS: Relaciones Momento-Curvatura Para mayor facilidad, se considera una aproximación bilineal para la relación momento curvatura donde resaltan los términos: 1.) Curvatura de cedencia equivalente Ф
y
2.) Curvatura plástica Фp 3.) Curvatura última Ф
u
Aproximación bilineal de la relación
Momento-Curvatura de una columna.
(Tomado de Priestley, Seible y Calvi, 1996)
XTRACT v. 3.0.
El programa UCFyber fue creado originalmente en la Universidad de California en Berkeley por el Dr. Charles Chadwell. En el 2001 Imbsen Software Systems adquirió el UCFyber y este fue renombrado como XTRACT. El XTRACT es en general un programa de análisis de secciones transversales de cualquier forma geométrica y material sujetas a cualquier tipo de carga. Las funciones de análisis disponibles que posee son:
- ) Análisis de Interacción Fuerza Axial- Momento 2.) Análisis Momento-Curvatura 3.) Análisis de Interacción Momento- Momento
Ventana principal del programa XTRACT
XTRACT v3.0.8: Crear una sección
Paso 1:
Menú File / New Project o a través de la barra de herramientas con el ícono
El primer cuadro de diálogo
permite agregar los datos del
propietario y el nombre del
proyecto.
Paso 2:
En el recuadro que aparece
a continuación se selecciona
la forma como iniciar el
proyecto, las unidades en la
que se va a trabajar
