Protección sísmica de un puente continuo con aisladores sísmicos

Abstract

En Perú, el diseño sísmico de puentes se fundamenta en el método de fuerzas, que emplea conceptos de ductilidad para soportar sismos severos. Sin embargo, esto no garantiza la operatividad del puente, dado que el nivel de daño que puede sufrir es incierto. Por esta razón, es esencial que los puentes cuenten con dispositivos de protección sísmica; entre los más utilizados en el mundo se encuentran los aisladores sísmicos, que aseguran la operatividad del puente ante eventos sísmicos severos. Así, el objetivo de esta tesis es describir el procedimiento adecuado para diseñar la protección sísmica de un puente continuo con aisladores sísmicos, así como su diseño estructural. La tesis se desarrolló en función de los siguientes conceptos: la descripción del comportamiento estructural de los aisladores sísmicos, la elección y configuración estructural del puente, el análisis estructural del puente con su sistema de aislamiento, el análisis del desplazamiento máximo y la generación de la curva bilineal del aislador en función de las propiedades dinámicas del puente, el diseño y la generación de la curva bilineal del aislador de acuerdo con sus propiedades mecánicas, y el diseño estructural del puente. Este procedimiento es guiado por las normas AASHTO. Una forma de verificar el procedimiento de diseño de la protección sísmica de un puente es mediante las curvas bilineales de análisis y diseño del aislador, que en esta tesis son similares. Esto valida que el cálculo del desplazamiento máximo del aislador fue correcto. Además, el diseño estructural del puente cumple con los criterios de resistencia y deformación, lo cual se verifica mediante el ratio de demanda frente a capacidad, que es menor a uno.

In Peru, the seismic design of bridges is based on the force method, which utilizes ductility concepts to withstand severe earthquakes. However, this approach does not guarantee the operability of the bridge, as the potential level of damage remains uncertain. For this reason, it is essential for bridges to be equipped with seismic protection devices; among the most widely used worldwide are seismic isolators, which ensure the bridge's functionality during severe seismic events. Therefore, the objective of this thesis is to describe the appropriate procedure for designing the seismic protection of a continuous bridge with seismic isolators, as well as its structural design. This thesis is developed around several key concepts: the characterization of the structural behavior of seismic isolators, the selection and structural configuration of the bridge, the structural analysis of the bridge in relation to its isolation system, the analysis of maximum displacement, and the generation of the isolator's bilinear curve based on the dynamic properties of the bridge. Additionally, it includes the design and generation of the isolator's bilinear curve according to its mechanical properties, along with the structural design of the bridge. This entire process was guided by AASHTO standards. One way to verify the seismic protection design procedure of a bridge is through the bilinear curves for analysis and design of the isolator, which are similar in this thesis. This validates that the maximum displacement calculation of the isolator was correct. Furthermore, the structural design of the bridge meets the strength and deformation criteria, which is verified through the demand-to-capacity ratio, which is less than one.