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Diseño sismorresistente y Lineamientos Estructural
de Puentes en Concreto Armado

El diseño sismorresistente es un diseño gobernado por desplazamientos y
deformaciones internas, pues ese es el efecto que induce la acción sísmica sobre la
estructura. Se toleran deformaciones internas que excedan el rango elástico de los
materiales, siempre que en el diseño de los elementos y componentes se tomen las
medidas necesarias para evitar pérdidas sensibles en su resistencia que puedan afectar
la integridad y estabilidad de la estructura, así como su capacidad de resistir cargas
como sistema. Se analizan los criterios de diseño establecidos por la norma AASHTO
LRFD Bridge, y se describen todos los aspectos constructivos inherentes
INTRODUCCIÓN

CONTENIDO
➢ Normativa AASHTO LRFD Bridge aplicada al diseño de puentes en concreto
armado.
➢ Hipótesis de acciones consideradas en el diseño.
➢ Amenaza sísmica del sitio
➢ Categoría de Diseño Sísmico según AASHTO LRFD
➢ Requerimientos mínimos de análisis para efectos sísmicos
➢ Diseño de cimentaciones ante acción sísmica
➢ Consideraciones de diseño y constructivas clasificación de puentes en concreto
armado
➢ Componentes típicos de puentes convencionales
➢ Filosofia de diseño de puentes en concreto armado según aashto lrfd bridge
➢ Diseño Estructural de Columnas o Pilares

NormativaAASHTOLRFD Bridge aplicadaal
diseñode puentes en concreto armado.
Según normativa AASHTO dice que los puentes se diseñan para manifestar una baja probabilidad de colapso, sin
embargo, podrían sufrir ciertos daños e incluso la interrupción del servicio cuando es sometido a movimientos sísmicos
del terreno que presente una excedencia de 7% en 75 años.
Principios de Diseño Sísmico de la especificaciones AASHTO:
• Los puentes sujetos a sismos pequeños a moderados deberían resistir en el rango elástico de los componentes
estructurales sin daños significativos.
• En los procedimientos de diseño se deberán utilizar las fuerzas obtenidas a partir de intensidades de movimiento del
terreno realistas
• La exposición del puente a grandes movimientos del terreno no debe inducir al colapso del puente o de parte de sus
componentes estructurales.

Puentes Convencionales según AAHSTO LRFD.
• Los puentes convencionales incluyen aquellos conformados por
losas, vigas, vigas cajón (box girders), superestructuras con
celosías, apoyos de una columna o de múltiple columnas, apoyos
tipo muros o infraestructuras con cabezales de pilotes.
Adicionalmente, los puentes convencionales son fundados sobre
cimentaciones superficiales, pilotes o losas.
• Puentes No Convencionales según AAHSTO LRFD. Los puentes no
convencionales incluyen a los puentes colgantes,
superestructuras suspendidas por cables, puentes con torres de
celosía, o apoyos huecos para infraestructuras y puentes tipo
arco.

Por qué debo diseñar el puente con filosofía
sismorresistente?
Se debe diseñar puentes con la filosofía sismorresistente porque si o se toma
en cuenta la máxima fuerzas sísmicas la infraestructura se verá comprometida
y sufrirá daños. Al momento de diseñarse debe tener en cuenta la capacidad
de disipación de energía, ductilidad, rigideces. También se debe tener en
cuenta los mecanismos de formación de rotulas plásticas en los apoyos,
consideraciones de rigidez en las cimentaciones.

ASPECTOS QUESE DEBENTOMAR EN CUENTA EN EL
DISEÑOSISMORRESISTENTE DE LA
INFRAESTRUCTURA

Amenaza sísmica del sito
Se obtiene mediante un espectro de respuesta de
aceleraciones del sitio y los factores asociados a la
clase del sitio. El espectro de aceleraciones se obtiene
a través del «Procedimiento General» especificado por
AASHTO, un «Análisis de Respuesta Especifico del
Sitio» o mediante el uso de «Registros Tiempo-Historia
de Aceleraciones del Terreno (Time-History)» que
permitan caracterizar la amenaza sísmica del sitio.
Procedimiento General Amenaza Sísmica del Sitio.
(AASHTO LRFD) Análisis de Respuesta del Sitio Análisis
Basado en Registros Tiempo Historia de Aceleraciones
del Terreno. (Time History) Amenaza Sísmica del Sitio.

Esta se determina haciendo los siguientes 3 pasos:
1.Procedimiento general: utiliza la aceleración pico del
terreno y los coeficientes desaceleración espectral para
periodos cortos Ss=0.2 seg y largos Ss= 1seg, para calcular
el espectro.
2.Análisis de respuesta del sito: dependerá del tipo de
suelo.

El espectro de diseño con un porcentaje de
amortiguamiento del 5% se construye en función de
la aceleración pico del terreno (PGA) y los coeficientes
de aceleración espectral obtenidos en las graficas
anteriores (Ss y S 1 ) que son escalados mediante
factores de sitio para periodos de 0s (F pga ), periodos
cortos (Fa) y periodos largos (Fv).
Procedimiento General.

El objetivo es el de construir un espectro de respuesta de aceleraciones para
una amenaza uniforme considerando un porcentaje de probabilidad de
excedencia del 7% en 75 años.
El análisis contempla:
• La contribución de diferentes fuentes sísmicas.
• El limite superior de la magnitud sísmica para cada fuente. Relaciones de
atenuación para valores de respuesta de aceleración espectral y sus
respectivas desviaciones estándar.
• Una relación de magnitud/recurrencia para cada zona de origen.
• Una relación de longitud de rotura de falla para cada falla que participa en
el análisis.
Análisis de Respuesta Especifico del Sitio
Requerido cuando: El sitio esta localizado a 6 millas (9.65 Km) de
una falla activa. El sitio posee mas de 10 ft (3 metros) de turba o
arcillas altamente orgánicas, arcillas de muy alta plasticidad (H >
25 ft con IP > 75) o espesores de arcillas de medias a blandas de
mas de 120 ft. Se esperan sismos de gran duración en el sitio. La
importancia del puente es tal que se debe considerar una
probabilidad de excedencia mas baja (y por lo tanto un mayor
periodo de retorno).

|
Se podrán utilizar registros de aceleraciones representativos que
sean compatibles con el espectro de respuesta Target. Los
registros de tiempo-historia deberán ser escalados mediante
procedimientos analíticos demostrados de forma tal de poder
alcanzar las ordenadas del espectro de diseño en el rango de
importancia. Se deben utilizar al menos tres registros de
aceleraciones tiempo-historia que sean compatibles con el
espectro target para componente del movimiento en
representación del diseño de diseño (movimiento del terreno con
una probabilidad de excedencia del 7% en 75 años). Amenaza
Sísmica del Sitio. Análisis de Tiempo-Historia (Time History)

Sistemas resistentes a sismo ERS

|
Categoría de Diseño Sísmico
según AASHTO LRFD
Los puentes serán clasificados
según su categoría de diseño
sísmico, desde la «A» hasta la
«D». Para la clasificación se
toma en cuenta la aceleración
espectral de diseño para un
periodo de 1 segundo

El propietario deberá clasificar el puente en alguna de las siguientes categorías:
• Puentes críticos: Son aquellos que deben permitir el tráfico de vehículo
inmediatamente después de la ocurrencia de un terremoto para ser utilizados
por vehículos de emergencia y de defensa. Se diseñan para un periodo de
2500 años.
• Puentes esenciales: Son aquellos que deberían estar abierto a vehículos de
emergencias y con fin de ofrecer seguridad y defensa inmediatamente
después de la ocurrencia de un terremoto, se diseñan para 1000 años de
periodo de retorno de eventos.
• Otros puentes
Clasificación operacional de puentes según AASHTOLRFD

Requerimientos mínimos de análisis para efectos
sísmicos
UL= Método elástico de carga uniforme
Puede ser utilizado para determinar la respuesta sísmica tanto longitudinalmente como
transversalmente. Es apropiado para puentes regulares que responden principalmente en función de su
modo fundamental de vibración.
SM= Método elástico de un modo de vibración
Basado en el modo fundamental de vibración del puente.
MM= Método elástico multimodal
Se efectúa como mínimo, mediante un análisis dinámico lineal con un modelo en tres dimensiones.
TH= Método de historial de respuestas

Factores de reducción de
respuesta R
Los efectos de la fuerza de diseño sísmico para
subestructuras y conexiones entre partes de la
estructura se determinarán dividiendo las fuerzas
resultantes del análisis sísmico elástico por el factor de
modificación de respuesta R apropiado.

Análisis Demanda/Capacidad
basado en desplazamiento
Procedimiento general
1.Se realiza el diseño sin acción sísmica
2.Desarrollar el modelo demanda
3.Se analiza el modelo para desplazamientos elásticos y se desarrollan
combinaciones direccionales
4.Desarrollar el modelo de evaluación de desplazamientos
5.Se determina el máximo desplazamiento permisible
6.Se compara con la demanda de desplazamientos
7.Se ajusta el detallado de forma tal que la capacidad sea mayor que la
demanda
8.La capacidad protege a los miembros frágiles

Análisisestáticono lineal (Método de Pushover)
Es un método de análisis lineal incremental que captura el comportamiento no lineal de los
miembros en su totalidad, incluyendo los efectos del suelo, empujándolos lateralmente
hasta iniciar la acción plástica.
Se espera que este procedimiento provea de una medición mucho mas realista del
comportamiento que pueda ser obtenido a partir de procedimientos de análisis elásticos.

Diseño de cimentaciones ante acciónsísmica
1. Escoger el tipo y tamaño inicial de cimentación
2. Juzgue si los efectos de rigidez podrían ser considerados en el modelo
analítico de la demanda
3. Desarrollas relaciones de rigidez para incluir el modelo analítico de la
demanda
4. Estimar las resistencias de diseño requeridas de forma preliminar de los
elementos del mecanismo plástico seleccionado
5. Desarrollar el diagrama de cuerpo libre de la cimentación
6. Calcular las fuerzas internas de la cimentación relacionadas con capacidad
7. Evaluar los estados limites geotécnicos
8. Evaluar la estabilidad global de los pilares y estructura
9. Revisar el análisis y diseño según sea requerido.

CONSIDERACIONESDE DISEÑOY CONSTRUCTIVAS
CLASIFICACIONDE PUENTES EN CONCRETOARMADO

CONSIDERACIONESDE DISEÑOY CONSTRUCTIVAS
LUCES RECOMENDADAS SEGÚN TIPOLOGIA DE PUENTE
Los sistemas de vigas se usan habitualmente para tramos pequeños y
medianos.
Los sistema de arco se usan principalmente para grandes luces.
Los sistemas de puentes suspendidos se utilizan para luces muy largas.
Para puentes de concreto armado:
• Para luces de hasta 130ft (39m) se recomiendan un sistema de vigas.
• Para luces que oscilan entre los 130ft (39m) y 200ft (60m), se pueden
usar tanto un sistema de arco como de viga.
• Para luces largas, se recomienda usar un sistema de arco. Luces mayores
a 160ft (48m)

LUCESRECOMENDADAS SEGÚNTIPOLOGIADE PUENTE(CONCRETO
ARMADO)

LUCESRECOMENDADAS SEGÚNTIPOLOGIADE PUENTE(CONCRETO
PRECOMPRIMIDO)

FILOSOFIADE DISEÑO DE PUENTESEN CONCRETOARMADO
SEGÚNAASHTOLRFD BRIDGE
Predimensionado de Tableros

COMPONENTES TÍPICOS DE PUENTES
CONVENCIONALES
• Barandas: Se instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente
cuando existen pases peatonales, o en puentes peatonales, para
protección de los usuarios. Una baranda puede ser diseñada para usos
múltiples (caso de barandas combinadas para peatones y vehículos) y
resistir al choque con o sin la acera.
• Pavimento: El pavimento de la vía se dispone en la superficie del
puente y accesos, y puede ser rígido o flexible. El espesor del
pavimento se define en función al tráfico esperado en la vía. Según la
norma las superficies de rodamientos sobre un puente deben poseer
antideslizantes, drenaje y peralte.
• Losa de transición: En caminos pavimentados se debe disponer de
una losa estructural de transición entre el acceso y el estribo del puente.
Las losas de transición son la solución más frecuente para asegurar un
paso suave desde el terraplén de acceso que es una zona flexible a otra
zona más rígida que es la constituida por la estructura de paso
(Puente). El objetivo de esta losa es amortiguar las diferencias de
asentamiento que existen entre el estribo del puente y los terraplenes

COMPONENTES TÍPICOS DE PUENTES
CONVENCIONALES
• Diafragmas o Separadores: Un puente
multivigas debe estar provisto de
diafragmas o separadores. Los diafragmas
son elementos estructurales diseñados
para soportar las deformaciones laterales
y transversales de las vigas de la
superestructura de un puente

FILOSOFIADE DISEÑODE PUENTESEN CONCRETO
ARMADOSEGÚNAASHTOLRFDBRIDGE
Control de Deformaciones
Estados límites de servicio
En los estados límites de servicio los tableros y sistemas de tableros se
deberán analizar como estructuras completamente elásticas.
Se deberán considerar las deformaciones excesivas que puedan originarse
en el tablero con el objetivo de impedir la pérdida y desgaste de la
superficie de rodamiento.
Para los sistemas de tableros la flecha provocada por la sobrecarga y el
incremento por carga dinámica no deberá ser mayor a los siguientes
valores:
• L/800 para tableros sin tráfico peatonal
• L/1000 para tableros con tráfico peatonal limitado
• L/1200 para tableros con tráfico peatonal significativo. En los tablero de
concreto se deberán investigar los estados límites de fatiga

Elementos pretensados
El pretensado se logra cuando el refuerzo se tensa antes del vaciado. Una vez
endurecido el concreto se libera dicha tensión, luego la armadura tratará de volver
a su estado original, transmitiendo esfuerzos de compresión al concreto por
adherencia, luego el peso propio más la carga externa contrarrestan el presfuerzo
inducido, resultando un mínimo estado de esfuerzos para la viga

Elementos Postensados
En el postensado el refuerzo se tensa después de que el concreto ha fraguado. Antes de
vaciar se colocan tubos o conductos conteniendo el acero sin tensionar. Una vez que el
concreto ha fraguado se tensiona el acero mecánicamente mediante sistemas de anclaje en
los extremos del elemento para que se mantengan tensionados, de manera que se
transmite la compresión al concreto por los extremos y no por adherencia, luego se inyecta
en el ducto una lechada que puede ser de productos adherentes o no adherentes para
proteger y fijar el tendón dentro del ducto

Diseño Estructural de Columnas o Pilares
Las pilas de los puentes, también conocidos como
apoyos centrales, son miembros estructurales que
tienen la función de brindar apoyo vertical al puente. La
diferencia entre las pilas y estribos reside,
principalmente, en su ubicación, ya que los estribos se
ubican en los extremos del puente, mientras que las
pilas se ubican en los tramos centrales.

Control de acero transversal Consideraciones de Esbeltez
Diseño Estructural de Columnas o Pilares
Para miembros no arriostrados contra deformaciones laterales,
se puede obviar el efecto por esbeltez, si:
Consideraciones de Longitud Efectiva (KL)

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