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Título : Análisis dinámico no lineal de un puente colgante vehicular tipo de 100 metros de longitud ante cargas sísmicas y de viento, según AASHTO LRFD 2017 y NEC 2015
Autor : Medina Robalino, Wilson Santiago
Núñez Meneses, Jorge Luis
Palabras clave : ACELEROGRAMA
ANÁLISIS DINÁMICO,
ANÁLISIS NO LINEAL
CARGA VEHICULAR
DINÁMICA
ESPECTRO OBJETIVO
FUERZA DE VIENTO,
PUENTE COLGANTE
SISMO
TÚNEL DE VIENTO
Fecha de publicación : sep-2022
Editorial : Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Resumen : The design of bridges is an area little shared in the third level of higher education, much less if they have special characteristics and large spans, such as suspension bridges. The present work contemplates the design of a 100-meter long suspension bridge, performing a linear and nonlinear analysis of wind and seismic loads, as well as assembling a document of manual calculations for the design of all the elements of the bridge, which can serve as a guide for professionals interested in this branch of engineering. As a first part, the analysis and design of the bridge super structure was carried out by means of dynamic analysis by vehicular loads, including, on the one hand, the wind load calculation method established in the AASHTO LRFD and NEC 2015 and, on the other hand, a wind tunnel. With a speed pattern equal to 80 mph (according to AASHTO LRFD), it was evidenced that the dynamic analysis by means of a wind tunnel is predominant with respect to the static analysis based on forces, since it shows in a real way the effects of the loads on each of the elements managing to obtain unfavorable situations, since, in general terms there are values of displacements higher by 10 percent. After the design of the superstructure, the analysis of the substructure under seismic loads was carried out, performing a spectral modal analysis vs. a nonlinear analysis in the time domain, using acceleration records of real earthquakes scaled to the design target spectrum, where the large differences between the demands produced in such analysis can be evidenced, although both methods are dynamic, it will always be advisable to perform it in the nonlinear range, since the real behavior of the seismic event is evidenced, besides allowing us to know the behavior and the variation of stresses and deformations during the duration of the seismic event. The nonlinear analysis in the time domain was performed based on 9 accelerograms that were scaled appropriately to the calculated target spectrum, whose results were unfavorable compared to the spectral modal analysis, since the calculated drifts are 74 percent higher in the Y direction; 10 percent higher in the X direction. Finally, a manual-type document with the design of the bridge elements according to AASHTO LRFD is presented.
Descripción : El diseño de puentes es un área poco compartida en el tercer nivel de educación superior, mucho menos si son de características especiales y de grandes luces, como los colgantes. El presente trabajo contempla el diseño de un puente colgante tipo de 100 metros de longitud, realizando un análisis lineal y no lineal en lo que tiene que ver a cargas de viento y sismo, además de armar un documento de cálculos manuales para el diseño de todos los elementos del puente, que puede servir como guía a los profesionales interesados en esta rama de la ingeniería. Como primera parte se realizó el análisis y diseño de la súper estructura del puente mediante el análisis dinámico por cargas vehiculares, incluyendo, por un lado, el método de cálculo de cargas de viento establecido en la AASHTO LRFD y la NEC 2015 y, por otro, un túnel de viento. Con un patrón de velocidad igual a 80 mph (según AASHTO LRFD), se evidenció que el análisis dinámico mediante un túnel de viento es predominante respecto al análisis estático basado en fuerzas, ya que muestra de forma real los efectos de las cargas en cada uno de los elementos logrando obtener situaciones desfavorables, pues, en términos generales se tienen valores de desplazamientos mayores en un 10 por ciento. Posterior al diseño de la súper estructura, se realizó el análisis de la subestructura ante cargas sísmicas, realizando un análisis modal espectral vs un análisis no lineal en el dominio del tiempo, utilizando registros de aceleraciones de sismos reales escalados al espectro objetivo de diseño, donde se puede evidenciar las grandes diferencias entre las demandas producidas en dichos análisis que, a pesar que los dos métodos son dinámicos, siempre será recomendable realizarlo en el rango no lineal, pues se evidencia el comportamiento real del evento sísmico, además de permitirnos conocer el comportamiento y la variación de esfuerzos y deformaciones durante la duración del evento sísmico. El análisis no lineal en el dominio del tiempo se realizó en base a 9 acelerogramas que se escalaron de forma apropiada al espectro objetivo calculado, cuyos resultados fueron desfavorables en comparación del análisis modal espectral, pues las derivas calculadas son un 74 por ciento mayores en el sentido Y; un 10 por ciento mayores en el sentido X. Finalmente, se presenta un documento tipo manual con el diseño de los elementos del puente según AASHTO LRFD.
URI : https://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/36516
Aparece en las colecciones: Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas

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