Análisis comparativo para el diseño de tres puentes variando el factor de carga viva que se aplica simultáneamente con cargas sísmicas, usando la norma CCP-2014

Abstract

La norma de diseño de puentes colombiana, ha tenido una evolución siguiendo las filosofías de diseño y parámetros que se encontraban actuales para cada lapso de tiempo en los Estados Unidos de América, específicamente en el comité de la AASHTO. Hasta antes de la última norma vigente, para diseñar no se tenían en cuenta las cargas vivas en la combinación de carga que incluía cargas permanentes con cargas sísmicas. Pero en la última actualización se especificó que, si se debe utilizar un factor para la carga viva, dado que siempre existirá una probabilidad de que en el momento que ocurra un evento sísmico se encuentren vehículos sobre el puente. Sin embargo, la norma explica que este factor debe ser definido según las características de cada proyecto único, sin precisar unos valores aproximados para ser usados, desembocando en el problema de que se puede presentar una deficiente estimación del factor para carga viva “γEQ”. Por lo anterior se estudió el comportamiento estructural de tres puentes en concreto reforzado y/o preesforzado ubicados en distintas zonas de amenaza sísmica alta, intermedia y baja del país, diseñados con el código CCP-2014, variando el factor de carga para carga viva aplicada simultáneamente con cargas sísmicas, con el fin de comparar y verificar de manera cuantitativa la variación porcentual de las solicitaciones en los puentes que se diseñan diariamente en nuestro territorio. Obteniendo para las columnas, que en puentes con sección transversal de vigas I preesforzadas simplemente apoyadas y en puentes con sección transversal de viga cajón continua, se presenta un incremento de aproximadamente el doble en la variación porcentual de las solicitaciones al considerar la carga viva con la carga sísmica respecto a los otros puentes analizados en el trabajo. De lo cual se infiere, que en puentes voluminosos como los de voladizos sucesivos, sigue teniendo mayor injerencia en las solicitaciones las cargas muertas o cargas permanentes del concreto que las cargas vivas. Por otro lado, para los pilotes, se obtiene que, al incrementar el factor de carga viva, se incrementan todas las solicitaciones, sin embargo, a mayor profundidad de estos elementos estos incrementos en la variación porcentual respecto a los elementos de menor profundidad disminuyen. Adicionalmente se consultaron algunas normas internacionales e investigaciones relacionadas para conocer cómo se aborda este criterio para la carga viva, encontrando que el factor de carga comúnmente utilizado igual a 0.50 en combinación con los efectos del terremoto conduciría a resultados conservadores según el reporte NCHRP 489.

The Colombian bridge design standard has had an evolution following the design philosophies and parameters that were current for each period of time in the United States of America, specifically in the AASHTO committee. Until before the last norm in force, to design the live loads in the combination of load that included permanent loads with seismic loads were not taken into account. But in the last update it was specified that, if a factor should be used for the live load, since there will always be a probability that at the time of a seismic event vehicles are located on the bridge. However, the standard explains that this factor must be defined according to the characteristics of each single project, without specifying approximate values ​​to be used, leading to the problem that a poor estimate of the live load factor “γEQ” can occur. Therefore, the structural behavior of three reinforced and / or prestressed concrete bridges located in different zones of high, intermediate and low seismic threat of the country, designed with the CCP-2014 code, varying the load factor for applied live load, was studied. simultaneously with seismic loads, in order to quantitatively compare and verify the percentage variation of the solicitations on the bridges that are designed daily in our territory. Obtaining for the columns, that in bridges with cross-section of prestressed beams I simply supported and in bridges with cross-section of continuous beam beam, there is an increase of approximately double in the percentage variation of the solicitations when considering the live load with the seismic load compared to the other bridges analyzed at work. From which it is inferred, that in bulky bridges such as those of successive overhangs, dead loads or permanent loads of concrete continue to have greater interference in the solicitations than live loads. On the other hand, for the piles, it is obtained that, when increasing the live load factor, all the solicitations are increased, however, to greater depth of these elements these increases in the percentage variation with respect to the elements of less depth decrease. Additionally, some international norms and related research were consulted to know how this criterion for live load is addressed, finding that the commonly used load factor equal to 0.50 in combination with the effects of the earthquake would lead to conservative results according to the NCHRP 489 report.