Índice
VIADUCTO:
DISEÑO SÍSMICO EN VIADUCTOS DE ALTA VELOCIDAD
Las características del sismo de cálculo son las
siguientes:
- Aceleración básica = 0,16 g.
- Aceleración de cálculo = 0,29 g.
- Aceleración de meseta de espectro = 0,72 g.
Se disponen apoyos pendulares en
todas las pilas y estribos, los cuales se caracterizan por tener un
comportamiento doble:
todas las pilas y estribos, los cuales se caracterizan por tener un
comportamiento doble:
- Debido a su curvatura se
comportan como una vinculación elástica en dirección horizontal. - Debido al coeficiente de
rozamiento de las superficies en contacto se genera una fuerza de rozamiento
frente a los desplazamientos relativos horizontales de valor μN, es decir, coeficiente
de rozamiento por la normal.
El esquema resistente ante esfuerzos horizontales diseñado es el
siguiente:
Bajo las cargas de servicio se
vincula longitudinalmente cada vano a la pila y/o estribo correspondiente
mediante fusibles dispuestos en los apoyos que impiden el desplazamiento
longitudinal relativo tablero-subestructura. Estos fusibles se dimensionan para
ser capaces de soportar las acciones horizontales longitudinales, especialmente
las de frenado y arranque.
vincula longitudinalmente cada vano a la pila y/o estribo correspondiente
mediante fusibles dispuestos en los apoyos que impiden el desplazamiento
longitudinal relativo tablero-subestructura. Estos fusibles se dimensionan para
ser capaces de soportar las acciones horizontales longitudinales, especialmente
las de frenado y arranque.
A nivel transversal se disponen
topes en estribos mientras que el tablero se vincula a las pilas a través del
rozamiento y la rigidez de los apoyos pendulares, si bien el rozamiento de
acuerdo con la EN15129 no se tiene en cuenta para evaluar la respuesta de la
estructura ante acciones distintas del evento sísmico. Para evitar
desplazamientos transversales relativos entre vanos contiguos, y permitir los
longitudinales, se disponen pasadores en la junta transversal de la losa,
evitando así posibles daños a la vía.
topes en estribos mientras que el tablero se vincula a las pilas a través del
rozamiento y la rigidez de los apoyos pendulares, si bien el rozamiento de
acuerdo con la EN15129 no se tiene en cuenta para evaluar la respuesta de la
estructura ante acciones distintas del evento sísmico. Para evitar
desplazamientos transversales relativos entre vanos contiguos, y permitir los
longitudinales, se disponen pasadores en la junta transversal de la losa,
evitando así posibles daños a la vía.
Una vez que las cargas de
servicio son superadas (acción sísmica), los fusibles pierden su capacidad
portante y liberan la coacción longitudinal. Por tanto, los apoyos pendulares
trabajan a partir de ese instante como aisladores (debido a la curvatura del
apoyo) y amortiguadores (debido a la disipación de energía por el rozamiento) a
la vez, disminuyendo los esfuerzos máximos transmitidos durante el evento
sísmico hasta los 2.000 kN/pila tanto en dirección transversal como
longitudinal. La componente elástica proporcionada por la curvatura de estos
apoyos tiene, además, una importante capacidad de recentrado una vez finalizado
el sismo.
servicio son superadas (acción sísmica), los fusibles pierden su capacidad
portante y liberan la coacción longitudinal. Por tanto, los apoyos pendulares
trabajan a partir de ese instante como aisladores (debido a la curvatura del
apoyo) y amortiguadores (debido a la disipación de energía por el rozamiento) a
la vez, disminuyendo los esfuerzos máximos transmitidos durante el evento
sísmico hasta los 2.000 kN/pila tanto en dirección transversal como
longitudinal. La componente elástica proporcionada por la curvatura de estos
apoyos tiene, además, una importante capacidad de recentrado una vez finalizado
el sismo.
Además, en este tipo de
dispositivos es necesario tener en cuenta el movimiento residual que se produce
al finalizar el evento sísmico, en situación de capacidad de recentrado mínima,
para diseñar el recorrido máximo de diseño que deben tener los apoyos. Por lo
tanto, es necesario tantear la capacidad de amortiguación dada por el
rozamiento, así como el aislamiento dado por la curvatura, para obtener un
diseño de los aparatos compensado que no obligue a considerar unos recorridos
en los mismos excesivos.
dispositivos es necesario tener en cuenta el movimiento residual que se produce
al finalizar el evento sísmico, en situación de capacidad de recentrado mínima,
para diseñar el recorrido máximo de diseño que deben tener los apoyos. Por lo
tanto, es necesario tantear la capacidad de amortiguación dada por el
rozamiento, así como el aislamiento dado por la curvatura, para obtener un
diseño de los aparatos compensado que no obligue a considerar unos recorridos
en los mismos excesivos.
El diseño sísmico de la
estructura se correspondería con un diseño tipo 2 tanto a nivel transversal
como a nivel longitudinal. Con este diseño se asegura la ausencia de daño
estructural durante el evento sísmico de diseño, si bien es necesario realizar
la reposición de los fusibles en el caso de que el sismo llegue a romperlos.
estructura se correspondería con un diseño tipo 2 tanto a nivel transversal
como a nivel longitudinal. Con este diseño se asegura la ausencia de daño
estructural durante el evento sísmico de diseño, si bien es necesario realizar
la reposición de los fusibles en el caso de que el sismo llegue a romperlos.
No es necesario disponer aparato
de dilatación de vía sobre el tablero ni en las proximidades de los estribos.
de dilatación de vía sobre el tablero ni en las proximidades de los estribos.
Viaducto Sobre CV-95
Esta estructura presenta una
longitud total de 337,50 m entre ejes de estribos, dividida en 5 módulos
integrales de 63,0 m + 3 × 70,5 m + 63,0 m de longitud con tablero continuo de
hormigón postensado aligerado y empotrado en las pilas y estribos.
longitud total de 337,50 m entre ejes de estribos, dividida en 5 módulos
integrales de 63,0 m + 3 × 70,5 m + 63,0 m de longitud con tablero continuo de
hormigón postensado aligerado y empotrado en las pilas y estribos.
Cada módulo tipo se compone de
tres vanos de 21,50 m y voladizos de 3,00 m, con sección maciza, adyacentes a
los vanos extremos con el fin de compensar parcialmente las luces de estos y de
eliminar la posibilidad de disponer pilas entre módulos sobre las que sería
necesario emplear aparatos de apoyo deslizantes. Los módulos inicial y final se
componen de tres vanos de 17,0 + 21,50 + 21,50 m y un voladizo de 3,00 m en el
extremo opuesto al estribo.
tres vanos de 21,50 m y voladizos de 3,00 m, con sección maciza, adyacentes a
los vanos extremos con el fin de compensar parcialmente las luces de estos y de
eliminar la posibilidad de disponer pilas entre módulos sobre las que sería
necesario emplear aparatos de apoyo deslizantes. Los módulos inicial y final se
componen de tres vanos de 17,0 + 21,50 + 21,50 m y un voladizo de 3,00 m en el
extremo opuesto al estribo.
Toda la cimentación se ha
proyectado como profunda mediante pilotes prefabricados hincados de unos 45 m
de profundidad.
proyectado como profunda mediante pilotes prefabricados hincados de unos 45 m
de profundidad.
Las características del sismo de
cálculo son las siguientes:
cálculo son las siguientes:
- Aceleración básica = 0,16 g.
- Aceleración de cálculo = 0,29 g
- Factor de comportamiento de la
estructura = 1,50 (ductilidad limitada). - Aceleración de meseta de espectro
= 0,48 g.
Debido a la escasa altura de la
rasante respecto al terreno, se plantea una estructura in situ de luces cortas,
con un canto de tablero reducido y pilas de sección mínima empotradas al
tablero, consiguiendo así:
rasante respecto al terreno, se plantea una estructura in situ de luces cortas,
con un canto de tablero reducido y pilas de sección mínima empotradas al
tablero, consiguiendo así:
- La eliminación de todos los
elementos de apoyo y, por lo tanto, eliminar la necesidad de mantenimiento de los
mismos. - Crear un equilibrio entre la
rigidez necesaria para satisfacer los requisitos deformacionales de un viaducto
de alta velocidad ferroviaria y la flexibilidad necesaria para absorber las
deformaciones impuestas por temperatura y reología sin generar esfuerzos
extremadamente altos mediante una estructura muy simple.
Los criterios de diseño sísmico
son inherentes a los criterios de diseño en servicio:
son inherentes a los criterios de diseño en servicio:
- La estructura tiene la suficiente
flexibilidad como para tener un periodo propio que haga que se reduzcan los
esfuerzos de la acción sísmica a pesar de incrementar los desplazamientos. - La estructura tiene la suficiente
rigidez y capacidad portante para resistir los esfuerzos generados por el
sismo.
Además, el alto grado de
hiperestatismo del viaducto permite realizar un dimensionamiento con ductilidad
limitada, generando cierta disipación de energía debida a la pérdida de rigidez
por fisuración producida en el extremo de las pilas poco significativa, sin que
se lleguen a producir rótulas plásticas y, por lo tanto, evitando tener que
realizar labores de reparación si se llegase a producir un sismo de intensidad
como la de cálculo.
hiperestatismo del viaducto permite realizar un dimensionamiento con ductilidad
limitada, generando cierta disipación de energía debida a la pérdida de rigidez
por fisuración producida en el extremo de las pilas poco significativa, sin que
se lleguen a producir rótulas plásticas y, por lo tanto, evitando tener que
realizar labores de reparación si se llegase a producir un sismo de intensidad
como la de cálculo.
El diseño sísmico de la
estructura se correspondería con un diseño tipo 1 con ductilidad limitada.
estructura se correspondería con un diseño tipo 1 con ductilidad limitada.
No es necesario disponer aparato
de dilatación de vía sobre el tablero ni en las proximidades de los estribos.
de dilatación de vía sobre el tablero ni en las proximidades de los estribos.
Conclusiones
En este artículo se han mostrado
los criterios de diseño que se han utilizado para resolver los viaductos
correspondientes a tres tramos de la LAV de Levante, que tienen como
particularidad el estar situados en una de las zonas con mayor riesgo sísmico
de España y con unas condiciones geotécnicas de baja capacidad portante y alta
deformabilidad.
los criterios de diseño que se han utilizado para resolver los viaductos
correspondientes a tres tramos de la LAV de Levante, que tienen como
particularidad el estar situados en una de las zonas con mayor riesgo sísmico
de España y con unas condiciones geotécnicas de baja capacidad portante y alta
deformabilidad.
Si bien se han utilizado
soluciones diferentes para cada una de las estructuras, todos los encajes se
han realizado siguiendo los criterios de minimización de esfuerzos sísmicos así
como las eventuales labores de mantenimiento de las estructuras.
soluciones diferentes para cada una de las estructuras, todos los encajes se
han realizado siguiendo los criterios de minimización de esfuerzos sísmicos así
como las eventuales labores de mantenimiento de las estructuras.
En cada estructura, bien sea por
su longitud, altura de pilas o condiciones de cimentación, se ha
particularizado el diseño sísmico atendiendo a todos y cada uno de los
condicionantes existentes, generando así una serie de soluciones de diseño
sísmico bien diferenciadas en cada viaducto.
su longitud, altura de pilas o condiciones de cimentación, se ha
particularizado el diseño sísmico atendiendo a todos y cada uno de los
condicionantes existentes, generando así una serie de soluciones de diseño
sísmico bien diferenciadas en cada viaducto.
Desarrollado por:
- Jorge Cascales
- Ricardo Rico R
- Sergio Couto W