Aplicación de un método basado en el desempeño para el análisis y diseño sismoresistente de puentes de concreto reforzado

Application of a Method Based in Performance for the Seismic Analysis and Design of Reinforced Concrete Bridges

Se presenta la aplicación de una metodología que permite analizar la capacidad de un elemento estructural, basado en un pre dimensionamiento geométrico y una cuantía supuesta, deduciendo las curvaturas del equilibrio interno, para calcular los desplazamientos, las ductilidades y la fuerza sísmica máxima resistente, de manera que la aceleración estructural pueda ser verificada con el espectro de diseño de la zona sísmica del sitio, elástico o inelástico. Esta metodología permite realizar simultáneamente el análisis y el diseño estructural e ir teniendo en cuenta algunos parámetros importantes como la ductilidad y la capacidad de disipación de energía para el buen comportamiento de los puentes sometidos a fuerzas sísmicas.

1 INTRODUCCIÓN

El método de diseño sismo resistente basado en fuerzas consiste en garantizar que la capacidad de los elementos estructurales superen la demanda a la que se verá sometida la estructura. No obstante, ante la falta de certeza en la magnitud de las fuerzas sísmicas, la aplicabilidad del diseño basado en fuerzas se ve comprometida cuando se supera el rango elástico en los elementos estructurales que resisten las cargas sísmicas. Por su concepción, pueden ratificarse ciertas deficiencias que son propias del diseño estructural las cuales hacen dudar de la validez de los resultados obtenidos y del grado de certeza en las hipótesis de diseño [1]. Entre estas se puede citar la determinación de la reducción de la rigidez de los elementos estructurales, los efectos de la flexibilidad de la estructura en las fuerzas y en los desplazamientos, la independencia de la rigidez y la resistencia a la fluencia y la generalización de la capacidad de disipación de energía sísmica.

Para mejorar las condiciones de diseño, se ha propuesto en los últimos años el método de diseño sismo resistente basado en desplazamientos [1] que plantea un procedimiento donde los desplazamientos estructurales, asociados a las deformaciones de los materiales, son empleados como criterio básico de diseño. Para el caso de las estructuras de concreto reforzado, son determinantes las relaciones esfuerzo deformación del concreto confinado y no confinado, y del acero longitudinal y transversal. Este procedimiento contrasta con el método tradicional de diseño sismo resistente donde el criterio de aceptación frente a un sismo se basa en la comparación de la demanda y capacidad. El método de diseño por desplazamientos verifica el equilibrio de la sección de cada elemento estructural en las etapas del diseño basado en la compatibilidad de deformaciones y luego éstas se utilizan para calcular los desplazamientos de la estructura y las propiedades mecánicas finales de los elementos estructurales para comprobar el periodo de vibración de la estructura [2].