Riesgo

ISSN 0188-7297

Certificado en ISO 9001:2000‡

“IMT, 20 años generando conocimientos y tecnologías para el desarrollo del transporte en México”

ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD Y
RIESGO EN PUENTES ATIRANTADOS

Didier Samayoa Ochoa
Alexander Balankin
Francisco Javier Carrión Viramontes
José Alfredo López López
Publicación Técnica No 301
Sanfandila, Qro 2006

SECRETARÍA DE COMUNICACIONESY TRANSPORTES
INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE

Análisis de confiabilidad y riesgo en
puentes atirantados

Publicación Técnica No 301
Sanfandila, Qro 2006

II

Créditos y agradecimientos

En la elaboración de este trabajo participaron por parte de la ESIME del Instituto
Politécnico Nacional los Drs Didier Samayoa Ochoa y Alexander Balankin; por
parte del Instituto Mexicano delTransporte, el Dr Francisco Javier Carrión
Viramontes y el Dr José Alfredo López López, ambos del área de Pruebas no
Destructivas, de la Coordinación de Ingeniería Vehicular e Integridad Estructural,
del Instituto Mexicano del Transporte.
Los autores reconocen la participación y agradecen el apoyo y comentarios del Dr.
Miguel Martínez Madrid, Coordinador de Ingeniería Vehicular e IntegridadEstructural, del Instituto Mexicano del Transporte.

III

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Índice
Resumen
Abstract
Resumen ejecutivo
1. Puentes atirantados
1.1 Primeros puentes atirantados
1.2 Puentes atirantados modernos
1.3 Sistemas de cables atirantados

2. Análisis de falla en puentes atirantados
2.1 Fallas por problemas de diseño
2.2 Fallas en el material constitutivo
2.3 Fallas en el procesoconstructivo
2.4 Fallas por condiciones de operación no consideradas
2.5 Clasificación general de problemas y determinación de soluciones

3. Teoría de confiabilidad
3.1 Variables involucradas en el modelo general
3.1.1 Variables de la carga
3.1.2 Variables de la resistencia
3.1.3 Esfuerzos en los tirantes
3.2 Variables involucradas en el modelo parcial
3.2.1 Variables de la carga del modeloparcial
3.2.2 Variables de la resistencia para el modelo parcial
3.3 Simulación Monte Carlo

4. Aplicación numérica
4.1 Descripción del problema
4.2 Características y condiciones de servicio del puente atirantado
4.3 Simulación general del puente
4.3.1 Modelo general del puente
4.3.2 Análisis numérico con cargas vehiculares
4.3.3 Resultados de las tensiones en los tirantes
4.4 Simulaciónnumérica específica del anclaje
4.5 Análisis y discusión de resultados
4.5.1 En el modelo general del puente
4.5.2 En el modelo específico del anclaje

5. Conclusiones
6. Referencias
Anexo A. Código fuente del programa ANSYS
Anexo B. Historial de esfuerzos en los tirantes
Anexo C. Macro para ANSYS en Visual Basic

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Resumen
En este estudio se desarrolló una metodología probabilística para analizar la
integridad estructural en los puentes atirantados; para ello se desarrollaron dos
modelos numéricos, basados en el método de los elementos finitos mediante el
software ANSYS, y modelos estadísticos de incertidumbresen las cargas y
propiedades del material, así como simulaciones Monte Carlo para el análisis
probabilístico.
El primer modelo se construyó para el puente completo, con objeto de realizar un
análisis paramétrico, donde las variables estadísticas fueron las cargas vivas del
puente, generadas por el tráfico vehicular; con este análisis se obtuvieron las
funciones de distribución de las cargas,las cuales a su vez se transmiten a cada
uno de los tirantes que soportan al puente para conocer si la estructura pierde su
equilibrio, y determinar los escenarios de los esfuerzos del puente atirantado. En
el segundo fue un modelo parcial del puente, donde se calcularon los escenarios
de los esfuerzos en las anclas superiores de la construcción atirantada, con los
datos obtenidos en el...