Caracterizacion del comportamiento de secciones de columnas de pilas prefabricadas de puente (página 3)

Como aspecto importante se determinaron los valores donde el valor de la línea neutra es su valor para el fallo balanceado, punto que establece la frontera entre el predominio de la flexión y la compresión, permitiendo dar respuesta al objetivo fundamental de esta investigación.

Los diagramas de interacción fueron modificados por los coeficientes reductores para obtener el diagrama de interacción de diseño, que realmente permite establece los valores adecuados de momento y fuerza axial, o sea, limita la capacidad soportante de la sección a tener en cuenta en el diseño y en la revisión de las columnas analizadas.

Algunos coeficientes utilizados.

ß1 = 0.85. Establece ACI (2005) que cuando 18 MPa < f´c < 30 Mpa el valor de ß1 es

0.85 y para valores, f´c >30 MPa, ß1 disminuye linealmente a razón de 0.008 por cada MPa de aumento sobre 30 MPa, pero nunca será menor de 0.65.

K para el análisis de los puntos correspondientes a las fronteras de los dominios en el diagrama de interacción.

3.4.1 Análisis de los resultados.

En las figuras 15- 18 se muestran los diagramas de interacción de las secciones de la parte baja de las columnas de estribos con alturas 4.00 m y columnas de pilas de

8.00 m para tres y cinco luces cada una.

Figura 15. Diagrama de interacción M-P. Sección baja de columna de estribo.

4.0 m de altura. 3 luces.

Figura 16. Diagrama de interacción M-P. Sección baja de columna de estribo.

4.0 m de altura. 5 luces.

Figura 17. Diagrama de interacción M-P. Sección baja de columna de pilas.

8.0 m de altura. 3 luces.

Figura 18. Diagrama de interacción M-P. Sección baja de columna de pilas.

8.0 m de altura. 5 luces.

Del análisis de los diagramas de interacción se pudo concluir lo siguiente:

• 1. Las columnas de pilas y estribos, que por sus dimensiones son consideradas cortas, ya que su relación longitud efectiva – radio de giro de la sección es menor

que 22, limite que establece ACI (2005) para el caso de elementos desplazables, a pesar de que la mayoría cae en la zona de predominio de la flexión, por debajo de la frontera del fallo balanceado, hay algunos elementos en los cuales predomina la compresión denotando la influencia de la altura y la ubicación del elemento, que corresponden a las zonas en que se encuentra los apoyos móviles entre la superestructura y la subestructura.

• 2. En el caso de las alturas superiores a 8.0 m se observa que predomina la flexión, por tanto los estimadores de daños en estas estructuras pueden ser adoptados en función de la curvatura de fluencia del acero de la sección.

• 3. Se observa como la mayoría de las columnas, de pilas y estribos, de las variantes de puentes presentadas, manifiestan un mal comportamiento pues las solicitaciones generadas por las combinaciones con presencia de carga sísmica son mayores que la capacidad resistente de la sección.

CONCLUSIONES PARCIALES.

• 1. La tipología prefabricada cubano – italiana posee particularidades de diseño que inducen una alta vulnerabilidad, sobre todo en lo referido a las características de sus uniones, las cuales no garantizan el monolitismo necesario (cabezal – columnas, columna – cimentación).

• 2. Las secciones transversales de pilas y estribos de las variantes analizadas poseen una ductilidad por curvatura adecuada, pudiéndose validar factores que inciden de manera determinante en su variación como el incremento del refuerzo a tracción y aumento de la fuerza axial aplicada.

• 3. Los diagramas de interacción obtenidos permitieron evaluar el comportamiento de las columnas de puentes cubanos – italianos de Santiago de Cuba, demostrando que incluso, en la mayoría de las columnas con relación de esbeltez menor de 22, consideradas como cortas, predominan los esfuerzos de flexión, resultado en que incide determinantemente la acción de la carga sísmica y el sistema de apoyos del puente.

Conclusiones generales

• 1. Aunque en Cuba no se reportan daños en puentes como consecuencia de eventos sísmicos importantes, se hace necesario realizar investigaciones sobre su desempeño sísmico estructural en zonas de alta peligrosidad, siendo la región de Santiago de Cuba, la zona de mayor necesidad del estudio de la vulnerabilidad de los puentes y en específico la tipología cubano – italiana.

• 2. Los diagramas momento curvatura y los diagramas de interacción momento – fuerza axial, constituyen herramientas importantes para el diseño sismorresistente de la sección y para la determinación de las características que definen la ductilidad de los elementos estructurales, permitiendo detallar además las características de las articulaciones plásticas.

• 3. Las secciones transversales de pilas y estribos de las variantes analizadas poseen una ductilidad por curvatura adecuada, pudiéndose validar factores que inciden de manera determinante en su variación como el incremento del refuerzo a tracción y aumento de la fuerza axial aplicada.

• 4. Los diagramas de interacción obtenidos permitieron evaluar el comportamiento de las columnas de puentes cubanos – italianos de Santiago de Cuba, demostrando que incluso, para columnas con relación de esbeltez menor de 22, consideradas como cortas, predominan los esfuerzos de flexión, resultado en que incide determinantemente la acción de la carga sísmica y del sistema de apoyos del puente.

• 5. Muchas columnas de pilas y estribos analizadas no poseen la capacidad necesaria para soportar los esfuerzos generados por el sismo de diseño utilizado en el análisis.

RECOMENDACIONES

• 1. Aplicar el procedimiento propuesto en el análisis de columnas de pilas y estribos de 0.80 m x 0.80 m y alturas variadas.

• 2. Incrementar las variantes a analizar con columnas de 0.70m x 0.70 m, utilizando alturas menores de 4 m para valorar si este parámetro incide en los esfuerzos predominantes.

• 3. Aplicar los resultados obtenidos en el análisis no lineal de las estructuras cubano

– italianas con columnas de pilas y estribos de 0.70 m x 0.70 m, utilizando los resultados de momento – curvatura para calcular las propiedades de rotación de las articulaciones plásticas.

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Anexos

E tern idad

“L o único que pido de esta vida es que m i legado etern ice en el corazón de aquellos que m e conocieron, traspase las barreras del tiem po y dure por toda la etern idad en la m em oria de los que pretenden olvidar´´

A la memoria de mi tutor Dr. Ing. Guillermo Godínez Melgares por permitirme el haber compartido con el momentos inolvidables, el haber bebido y consumido de sus conocimientos gracias.

Que dios lo acompañe siempre.

Dedico este trabajo que representa el máximo de mis logros a la persona más especial de mi vida mi padre:

Fernando Fuerte Silva por ser:

Mi inspiración, madre, padre, el amigo más intimo y el fiel escudero que ha sabido alzar su voz para indicar la batalla a ganar, en esta larga cruzada que es mi vida.

Gracias padre mío por existir.

Agradezco a m i tutor M a C Ing. D arío Candebat Sánchez por entregarse por com pleto a la

realización de esta investigación, gracias por la paciencia, por los aportes positivos a m i

form ación y por la confianza que deposito siem pre en m í, m il gracias jam ás serán suficientes para dem ostrar m i gratitud

A D ios por darm e salud y conocim ien to.

A m i padre por todo su am or y apoyo en m i form ación vocacional, por constituir m i patrón de hom bre y ejem plo a seguir en la vida

A m i sostén, lo m ás grande y lin do de m i vida m i Abuela (m am i) A la flor de m i corazón, m i am or Ana Cecilia

A m i abuelo O restes por cu idarm e toda m i vida, que dios lo acom pañe siem pre A m is am igos M anuel, Noel y Randy por poder contar con su apoyo

A m i prim o Yordanys por ayudar a m i padre.. A m i m adre Yaquelin

A m i herm ano Yasm ani por ser un ejem plo de sacrificio.

A m is tíos D ori, Eufem io, A lexis y E lia por creer siem pre en m í.

A m is com pañeros, E lizabeth, Y elem n is, H éctor y en especial a T eresa por su cariño. A m is am igos M ario, Jorgito, Ing. Jorge, Ing. Ram iro e Ing. Leandro por ser fieles. A m is prim os m ás pequeños por ser la base de m i fam ilia.

A m is suegros Samuel y A ra por sus consejos y apoyo. A Tania que es com o una m adre para m í.

A L ivia por su apoyo y afecto.

A m i com pañero de cuarto Leonardo (E l pola), R ichard, Karel y Roberto. A m is detractores por obligarm e a ser m ejor cada día.

Yordanys Fuerte Suárez

A D ios por darm e salud y conocim ien to.

A m i padre por todo su am or y apoyo en m i form ación vocacional, por constituir m i patrón de hom bre y ejem plo a seguir en la vida

A m i sostén, lo m ás grande y lin do de m i vida m i Abuela (m am i) A la flor de m i corazón, m i am or Ana Cecilia

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A m is suegros Samuel y A ra por sus consejos y apoyo. A Tania que es com o una m adre para m í.

A L ivia por su apoyo y afecto.

A m i com pañero de cuarto Leonardo (E l pola), R ichard, Karel y Roberto. A m is detractores por obligarm e a ser m ejor cada día.

Yordanys Fuerte Suárez

Autor:

Yordanys Fuerte Suárez

Tutores: MsC Ing. Darío Candebat Sánchez Dr. Ing. Guillermo Godínez Melgares.

Santiago de Cuba, 2014

¨Año 56 de la Revolución