Análisis de la respuesta sísmica de puentes empleando modelos paramétricos - Rondón Salvatierra, Mark Michel (2021)
El presente trabajo de investigación contiene el estudio del comportamiento sísmico de un tipo de puente que considera una conexión no monolítica entre el tablero continuo y la subestructura mediante la combinación de topes sísmicos y apoyos comunes, estos últimos elementos fueron prescindidos en los análisis realizados. Se adoptó como caso de estudio a un conjunto de diez modelos estructurales de puentes, los cuales fueron propuestos con base en proyectos reales de ingeniería y publicaciones relacionadas con la línea de investigación. Los modelos estructurales corresponden a un esquema estructural cuya demanda sísmica recae principalmente en los pilares de concreto armado. La configuración estructural de los puentes está conformada por tableros continuos de vigas de concreto presforzado (vigas AASHTO de sección I) y pilares de concreto armado en forma de martillo. La capacidad de los apoyos comunes, que sirven como conexión no rígida, fueron ignorados por tener una baja rigidez frente a cargas laterales, además, estos elementos suelen ser diseñados por combinaciones de cargas de gravedad y de servicio. En ese sentido, la fuerza sísmica se transmite a los pilares a través de los topes sísmicos. El primer grupo de diez modelos de puentes se elaboró en el programa CsiBridge y se los consideró como modelos refinados (Mco). A partir de estas configuraciones, se formuló los modelos definidos paramétricamente. Como carga sísmica, se utilizó tres espectros de diseño sísmico que cubren las zonas de mayor intensidad sísmica del territorio peruano. Estos fueron construidos de acuerdo con la norma AASHTO (2017) y los mapas de isoaceleraciones proporcionados por el Manual de Puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú (MTC, 2018). Se realizó un análisis paramétrico de las variables geométricas y físicas del primer grupo representativo de diez puentes para establecer parámetros que definan su comportamiento sísmico, a partir de lo cual se generó un segundo grupo de modelos estructurales definidos paramétricamente. Los modelos paramétricos se formularon analíticamente con base en un modelo simplificado (Ms) que considera el criterio de elementos discretos y masas concentradas. El modelo Ms se validó comparando las respuestas de interés obtenidas de este modelo con los obtenidos de Mco, que incluye los efectos de apoyos comunes y topes sísmicos del grupo representativo de diez puentes. De esta manera, se logró emplear el modelo Ms en la obtención de respuestas sísmicas del segundo gran grupo de modelos paramétricos de puentes. Los resultados de interés obtenidos del análisis sísmico en las dos direcciones realizados a los modelos paramétricos fueron: el periodo fundamental de vibración del puente y las respuestas sísmicas elásticas de desplazamiento lateral, fuerza cortante y el momento flector del pilar con mayor demanda sísmica. Además, se analizó los efectos que representan los parámetros previamente definidos como la esbeltez longitudinal (H/B), la esbeltez transversal (H/D), la razón de aspecto de la planta (R/L) y el número de tramos (nt) en los resultados de interés mencionados. Del resumen de resultados de las respuestas sísmicas realizado de acuerdo con los conceptos de vibración de sistemas estructurales y de la influencia de los parámetros en el comportamiento sísmico de los modelos paramétricos, se logró proponer expresiones simplificadas como parte de un Método Simplificado de análisis y diseño sísmico. El Método es válido para los criterios considerados en esta investigación en un rango de valores de parámetros previamente definidos.