Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.1
Evoluci volución ón de las las Metodolo todologí gía as de Dise Diseño ño
1.2
1. Diseñ Diseño o para para Carga Cargas s de Servicio Servicio (SLD (SLD)) (Diseño Diseño por Esfue Esfuerz rzo o Permisible Permisible,, ASD; ASD; o ,
Normativa AASHT AASHTO O LRF LRFD D para pa ra Dise iseño ño de Pue uente ntes s
» Carga Carga muerta muerta y viva viva con igua iguall grado grado de importancia (misma (misma variabilidad) variabilidad) » Supone esfuerzoesfuerzo-deforma deformación ción lineal lineal elástica elástica en el concreto
Resumen
Evoluci volución ón de las las Metodolo todologí gía as de Dise Diseño ño Metodología LFD 2. Metodología
1.3
» f c
0.40 f c’
» f y
24 ksi (Grade (Grade 60) 60)
Evoluci volución ón de las las Metodolo todologí gía as de Dise Diseño ño
1.4
Metodología LFRD LFRD 3. Metodología
Método étodo de Diseñ Diseño o por Resiste Resistencia ncia , » EsfuerzoEsfuerzo-deforma deformacion cion no-lineal no-lineal para el concreto (bloque equivalente equivalente rectangular rectangular de esfuerzos esfuerzos para para facilida facilidad d de uso) » Ac ero de t rac ci ón fl uy e ant es d el ap las tam ien to del concreto comportamiento comportamiento dúctil
Load and Resistance Factor Design » n ce e c o n a a c o n s s en en e p ar a s a o Límite de Resistencia Resistencia (SLS) (SLS) » Factores Factores de carga y resistencia resistencia calibrados calibrados 1.25D + 1.75(L+I)
» Mayor variabilida variabilidad d en la carga viva que en la carga carga muerta muerta » Factores Factores de carga arbitrarios arbitrarios 1.3[1.0D + (5/3)(L+I)]
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1.5
Normativa AASHTO para Diseño de Puentes
1.6
Votaciones AASHTO sobre normativa LRFD Mayo 1993
Standard Specifications for Highw ay Bridges, 17th Edition, 2002
“ Adoptar el borrador final del documento Specifications for Highway Bridge Design y c on si derar par a 1995 l a el imi naci ón d el St an dar d Specifications vigente.”
AA SHTO LRFD Bri dg e Desi gn Spec if ic ati on s, - Investigación empezó en 1986 - Desarrolloo empezó en 1988 - 1a Edición, 1994
Mayo 1999
- 2a Edición, 1998
“ D es u és d e l a r eu ni ón d e 1999 d es co nt in uar el mantenimiento del Standard Specifications (excep to p or co rr ecci ón d e er ro res), y p ro seg ui r con el mantenimiento de LRFD Specifications.”
- 3a Edición, 2004 - 4a Edición, 2007 - Disponible en unidades SI y US
1.7
Recomendación AASHTO – Plan de Impl ementación LRFD (2000)
Todos los puentes nuevos en los cuales los Es tad os i ni ci en l a i n en ier ía r el im in ar d es u és del 1 de octubre 2007, deberán ser diseñados con la Normativa LRFD. Estados incapaces de cumplir con estas fechas presentarán justificación y un programa para completar la transición a LRFD. Para modificaciones a estructuras existentes, los LRFD o las especificaciones que fueron usadas en el diseño original.
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Objetivo del LRFD
1.8
Desarrollar una normativa de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) comprensiva y consistente que esté calibrada para obtener confiabilidad uniforme una medición de la seguridad) en el estado límite de resistencia para todos los materiales. La normativa también considera los siguientes estados límite en el proceso de diseño: • Estado Límite de Servicio • Estado Límite de Fatiga y Fractura • Estado Límite para Eventos Extremos
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1.10
La calibración consiste de hasta tres pasos:
Calibración e ecc n e un con un o e ’ s y ’s para alcanzar alcanzar un nivel de confiabilidad en una normativa de formato LRFD.
1.11
Estados Límite
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Estados Límite de Fatiga y Fractura
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Calibración o comparación con prácticas anteriores anteriores Criterio ingenieril a dosis libre
Calibración LRFD
Estados Límite de Servicio
Estados Límite para Eventos Extremos
Calibración basada en Confiabilidad
1.12
Solo los estados límite de resistencia de la Normativa LFRD están calibrados con sustento en la teoría de confiabilidad estructural en donde se requieren datos estadísticos de carga y resistencia. Los otros estados límite están basados en los criterios de diseño del Standard Specifications y/o relacionados con información actualizada.
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1.13
Datos Estadísticos
Calibración retrospectiva
Variabilidad en Resistencias » Resistencia a la Compresión del Concreto
Los otros estados límite están calibrados para rendir elementos de tamaños similares a los obtenidos con la práctica vigente.
» Resistencia de fluencia del acero de refuerzo » Geometría de la Sección Transversal » Ubicación del refuerzo
1.15
Indice de Confiabilidad
1.16
• El Indice de Confiabilidad a alcanzar es un valor único.
Rmean
• Se pueden seleccionar muchas combinaciones diferentes de ’s y ’s para alcanzar el mismo Indice de Confiabilidad .
f(R,Q) Qmean
Variabilidad en Cargas » Tránsito: Carros, Camiones (Diferente , .
Los estados limite de resistencia de la Normativa LRFD están calibrados para rendir una confiabilidad similar a la de la práctica vigente.
Calibración LRFD
1.14
Rn
Qn
γQn φRn
R,Q
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1.17
Calibración LRFD
1.18
Calibración LRFD
Rmean
Rmean
f(R,Q)
f(R,Q) Qmean
Qmean
Qn
Rn
Qn
γQn
Rn
γQn φRn
n
R,Q
R,Q
1.19
Calibración LRFD
Calibración LRFD
1.20
Indices de Confiabilidad -
mean
5
Definición gráfica del índice de confiabilidad β
βσ
4 a 3 t e B
2 1 0 Lu z
R-Q
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1.21
Especificaciones Unificadas para Diseño de Concreto Reforzado y Presforzado
Cambios Principales
Comentario Paralelo
Teoría Unificada del Concreto
Diseño para Cortante - Teoría Modificada de Campo de Compresión - Mo del o Pu nt al
Unifica procedimientos de diseño
Preesforzamiento Parcial
Otros Cambios Importantes
Elimina duplicación
Ten so r
- Cortante de Interface (Horizontal)
Promueve el concepto de “concreto ” Introduce concreto parcialmente presforzado
1.23
1.24
Notación y Unidades LRFD
Estados Límite
Std Specs
Norma LRFD
Factores de Distribución
f s
f pu
Factores de Carga y Combinaciones
* su
f
f ps
Carga Viva Vehicular
f se
f pe
2
Carga Dinámica Allowance (IM)
f c ( ps i )
0.0632
3
Colisión de Navíos
f c ( ps i )
0.0948
6
f c ( ps i )
0.190
f KSI
0. 24
f c ( KSI )
7 . 5
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1.22
f c ( ps i )
f c ( KSI ) f c ( KSI )
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1.25
Modificador de Carga,
1.26
i
LRFD 1.3.2
Ecuación LRFD
Para cargas en donde se usa el valor máx. de I : 0.95 .
Ecuación LRFD 1.3.2.1-1
Para cargas en donde se usa el valor mín. de 1 1.00 i D R I)
I
:
donde:
∑η i γ i Qi ≤ φ Rn
i
= modificador de carga
D = factor de ductilidad
i
= 1.05 para componentes no-dúctiles = 0.95 para componentes dúctiles R= I
Facto r de Duct ilid ad,
1.27
D
factor de redundancia
= factor de importancia operacional
Facto r de Duct ilid ad,
1.28
D
LRFD C1.3.3 Este factor está relacionado con el comportamiento estructural, no con el comportamiento del material. Por lo tanto, los componentes de concreto reforzado diseñados adecuadamente se consideran dúctiles, aun cuando el concreto simple es un material frágil.
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1.29
Factores de Resistencia Std Specs
LRFD
5.5.4.2
Flexi n – RC
0.90
0.90
Flexión – PS
1.00
1.00
Cortante – RC
0.85
0.90
Cortante – PS
0.90
0.90
Com resión
0.70 / 0.75
0.75
Ap las tam ien to
0.70
0.70
Conclusiones
Lo que LRFD NO es
1.30
Nuevos estados límite distribución de carga viva
Nuevo diseño unificado para cortante usando teoría modificada de campo de compresión
Modelo puntal y tensor para concreto
Otras adiciones más en voga hoy día
1.31
Mejora sobre ASD y LFD
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estados límite de resistencia Provee un marco para mejoras en el futuro Incorpora procedimientos de diseño actualizados
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