Source: https://www.slideshare.net/narait/diseo-sismoresistente-de-puentes
Timestamp: 2017-07-21 01:05:56
Document Index: 278604495

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Manual de normas generales para el ...
by lheonarhd osorio
El diseño sismorresistente es un diseño gobernado por desplazamientos y deformaciones internas, pues ese es el efecto que induce la acción sísmica sobre la estructura. Se toleran deformaciones internas que excedan el rango elástico de los materiales, siempre que en el diseño de los elementos y componentes se tomen las medidas necesarias para evitar pérdidas sensibles en su resistencia que puedan afectar la integridad y estabilidad de la estructura, así como su capacidad de resistir cargas como sistema.
Las disposiciones contenidas en este documento representan requisitos mínimos en procura de un adecuado desempeño de los puentes ante el efecto de los sismos. No obstante, la responsabilidad del profesional a cargo del diseño no debe limitarse al cumplimiento acrítico de estas disposiciones, sino a procurar la satisfacción de los objetivos definidos en el artículo 1.3, adoptando, de ser preciso, criterios alternativos más rigurosos que los que se establecen en este documento.
at Instituto de Ingeniería, UNAM
Comisión Permanente de Estudio y Revisión del Código Sísmico de Costa Rica
Colaboró en contenido, diagramación e impresión:
Laboratorio Nacional de Materiales y
CP 11501 - 2060, San José, Costa Rica
Tel: (506) 2511 - 2500
Fax: (506) 2511 - 4440
E-mail: dirección.lanamme@ucr.ac.cr
web: http://lanamme.ucr.ac.cr
Roy Acuña Prado, coordinador
Eduardo Bonilla Haddad
Carlos Fernández Chaves
Mario Loría Galagarza
Adriana Monge Chaves
ii Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Presentación	................................................................................vii
1.1	Filosofía	.................................................................... 9
1.2	Alcance	.................................................................... 10
1.3	Objetivos	.................................................................... 11
1.4	Especificaciones y publicaciones a utilizar	.............. 12
1.5	Suposiciones generales	.............................................. 14
Determinación de la demanda sísmica
2.1	Generalidades	..........................................................15
2.2	Influencia del sitio de cimentación	.................................... 20
2.3	Tipos de sitio de cimentación	.................................... 22
2.3.1	Generalidades	.............................................. 22
2.3.2	Definición de los parámetros
geotécnicos	........................................................ 25
2.4	Determinación del espectro de
diseño - procedimiento general	.................................... 26
2.5	Determinación del espectro de
diseño - procedimiento específico	.................................... 28
iv Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
2.5.1	Análisis de amenaza sísmica
de sitio específico	.............................................. 29
2.5.2	Análisis de respuesta dinámica
para el sitio	........................................................ 30
2.6 Efectos de amplificación espectral por
presencia cercana de una falla	.................................. 30
2.7	Historia de aceleraciones para la evaluación
de la respuesta dinámica del sitio	.................................... 34
Clasificación y métodos de diseño estructural
3.1	Clasificación operacional	.............................................. 37
3.2	Estrategias para el diseño de
sistemas sismorresistentes	.............................................. 37
3.3	Categorías de diseño sísmico y
zonas de desempeño sísmico	.................................... 40
3.4 Factores de modificación de la respuesta ......................... 42
3.5	Métodos de diseño estructural	................................... 42
3.5.1	Método de fuerzas	.............................................. 42
3.5.2	Método de desplazamientos	......................... 43
3.6	Puentes temporales	......................................................... 43
Puentes simples de un solo tramo
4.1	Generalidades	......................................................... 45
4.2	Características de un puente simple de
un solo tramo	.................................................................... 46
4.3	Cargas y combinaciones de cargas	......................... 47
4.3.1	Cargas permanentes y
temporales	......................................................... 47
4.3.2	Cargas de sismo	.............................................. 47
4.3.3 Factores y combinaciones de cargas ................ 49
4.4	Diseño de los bastiones	...................................................... 49
4.5	Diseño de los apoyos	...................................................... 50
4.6	Diseño de las llaves de cortante	........................................... 50
4.7	Longitud de asiento mínima	...................................................... 51
Rehabilitación de puentes existentes
5.1	Generalidades	................................................................. 53
5.2	Proceso para el diseño estructural de una
rehabilitación sísmica	...................................................... 53
5.3	Niveles de desempeño para
rehabilitación sísmica	...................................................... 56
5.4	Niveles de sismo	................................................................. 57
5.5	Clasificación por importancia
operacional	............................................................................ 57
5.6	Vida de servicio remanente	...................................................... 58
5.7	Selección del nivel de desempeño	................................. 59
5.8	Puentes exentos	................................................................. 59
5.9	Determinación del nivel de
riesgo sísmico	................................................................. 60
5.10	Categorías de rehabilitación
sísmica (CRS)	................................................................. 60
5.11	Proceso de rehabilitación para un sismo de
nivel inferior y un sismo de nivel superior	................................. 62
5.12	Requisitos mínimos	................................................................. 62
5.13	Diagnóstico preliminar y priorización	................................. 63
5.14	Evaluación detallada	...................................................... 64
5.14.1	Generalidades	...................................................... 64
5.14.2	Nivel de sismo para una evaluación detallada
y el diseño de la rehabilitación	................................. 64
5.14.3	Vida de servicio remanente requerida	...................... 65
5.14.4	Nivel de desempeño	.................................... 65
5.14.5	Métodos de evaluación	.................................... 65
Referencias	..................................................................................... 69
Anexo 1	..................................................................................... 71
Diagrama de flujo para el diseño sismorresistente según las
especificaciones AASHTO LRFD 2012
Anexo 2	..................................................................................... 75
Diagrama de flujo para el diseño sismorresistente según la guía
AASHTO LRFD 2011
La Comisión Permanente de Estudio y Revisión del Código Sísmico de Costa
Rica, creada en 1974 en el Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos, a través
de su Comité de Puentes, trabaja actualmente en la redacción del Código Sísmico de
Puentes de Costa Rica. La elaboración de este código responde a la necesidad de
contar con una normativa adecuada para el diseño sismorresistente de los puentes
en el país y representa una tarea extensa debido a que es el primer código de puentes
con que va a contar Costa Rica y se pretende que esté actualizado con los criterios
más modernos de diseño por desplazamientos.
En vista de la urgencia que tiene el país de disponer de reglas claras para
los próximos procesos de licitación, para el diseño y rehabilitación de numerosos
puentes, la Comisión ha considerado pertinente establecer los lineamientos para el
diseño y la rehabilitación sismorresistente de puentes a través de este documento,
mientras se completa y publica el Código Sísmico de Puentes de Costa Rica. El
contenido de este documento ha sido adaptado de los capítulos que se han estado
preparando para el código de puentes.
El Comité de Puentes ha sido integrado por la mayoría de los miembros de la
Comisión y por otros profesionales relacionados con las actividades de diseño y
construcción de puentes, tanto de instituciones públicas como privadas. El trabajo
del Comité se organizó a través de subcomités técnicos que recopilaron y analizaron
la información técnica y científica disponible para preparar los informes que fueron
presentados al Comité, donde fueron estudiados, discutidos y aprobados.
viii Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Es importante reconocer el apoyo técnico y logístico brindado por el Lanamme a
través de los profesionales de la Unidad de Puentes del Programa de Infraestructura
del Transporte (PITRA), quienes tuvieron una importante participación y brindaron
todas las facilidades para que este documento se completara oportunamente.
También el aporte que los profesionales del MOPT y del CONAVI han dado ha sido
fundamental para que este documento tenga una efectiva utilización.
Confiamos en que este documento va a colaborar para que mejore la calidad de
los diseños de los puentes nuevos y de las rehabilitaciones de puentes existentes, lo
que sin duda aumentará la seguridad de los usuarios de las vías de comunicación
La Comisión Permanente de Estudio y Revisión del Código Sísmico de Costa Rica
agradece el apoyo y la confianza que ha recibido ininterrumpidamente de parte de
la Junta Directiva General del CFIA, así como a la Asamblea de Representantes que
dio su aprobación a este documento.
Presidente CPCSCR
1.1	Filosofía
Los lineamientos presentados en este documento establecen los requisitos mínimos
para el análisis, diseño y rehabilitación sismorresistente de puentes que se construyan en
el territorio de la República de Costa Rica, según el alcance definido en el artículo 1.2.
Todos los demás aspectos requeridos para el diseño estructural de puentes se
rigen por lo establecido en los documentos indicados en el artículo 1.4.
Los requisitos de diseño sísmico incluidos en este documento emplean la
metodología del diseño por factores de carga y resistencia (LRFD por sus siglas en
inglés). Los factores se basan en el conocimiento estadístico actual de las cargas y
el comportamiento de las estructuras según recomendaciones de los documentos
indicados en el artículo 1.4.
Independientemente del grado de refinamiento en el análisis y diseño estructural
o de la calidad de la construcción, es necesario procurar que todos los puentes estén
concebidos en cuanto a su sistema resistente a cargas laterales y verticales, proyectados
en el aspecto estructural con adecuadas condiciones de simetría y regularidad, así como
con una selección cuidadosa de materiales, detalles y métodos constructivos.
El diseño sismorresistente es un diseño gobernado por desplazamientos y
deformaciones internas, pues ese es el efecto que induce la acción sísmica sobre la
estructura. Se toleran deformaciones internas que excedan el rango elástico de los
materiales, siempre que en el diseño de los elementos y componentes se tomen las
medidas necesarias para evitar pérdidas sensibles en su resistencia que puedan
afectar la integridad y estabilidad de la estructura, así como su capacidad de resistir
cargas como sistema.
10 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Las disposiciones contenidas en este documento representan requisitos mínimos
en procura de un adecuado desempeño de los puentes ante el efecto de los sismos.
No obstante, la responsabilidad del profesional a cargo del diseño no debe limitarse
al cumplimiento acrítico de estas disposiciones, sino a procurar la satisfacción de los
objetivos definidos en el artículo 1.3, adoptando, de ser preciso, criterios alternativos más
rigurosos que los que se establecen en este documento.
Es tácitamente aceptado que, por la naturaleza aleatoria del fenómeno sísmico y las
limitaciones inherentes al conocimiento del comportamiento de materiales y estructuras
durante estos fenómenos, el cumplimiento de los objetivos definidos en el artículo 1.3 solo
es alcanzable en términos probabilísticos.
Se prohibe para cualquier tipo de puente, el uso de bastiones formados por gaviones.
Los lineamientos establecidos en este documento son aplicables al diseño y
rehabilitación sismorresistente de puentes vehiculares, puentes ferroviarios, puentes
peatonales según se establece en las especificaciones y publicaciones que se
indican en el artículo 1.4 de este lineamiento.
Los puentes colgantes, atirantados, tipo cercha, tipo arco, móviles y aquellos
proyectados específicamente para soportar servicios generales tales como agua,
electricidad, fibra óptica y otros no están cubiertos por las especificaciones y
publicaciones indicadas en el artículo 1.4. Por lo tanto, es responsabilidad del
profesional a cargo del diseño determinar si se pueden aplicar las disposiciones
incluidas en dichos documentos y en este lineamiento y debe considerar otros
criterios de diseño específicos para este tipo de puentes.
Aquellos puentes vehiculares que cuentan con al menos un tramo con una luz
libre mayor que 150 m y que son de gran importancia o que tienen un elevado
costo, deben ser objeto de estudios específicos de amenaza sísmica para sus
sitios de ubicación y de un análisis riguroso. Para estos puentes se deben definir
criterios de diseño adicionales a los establecidos en este documento de acuerdo
con su importancia, vida económica útil y consecuencias de posibles daños para la
El uso de dispositivos especiales tales como sistemas de aislamiento sísmico
o sistemas para el incremento del amortiguamiento estructural, utilizados con el fin
de modificar y mejorar la respuesta sísmica de la estructura no están prohibidos;
sin embargo, es responsabilidad del profesional a cargo del diseño estructural
establecer y aplicar los criterios y las normativas de diseño pertinentes aplicables
para cada caso particular. Adicionalmente, debe en cada caso considerar y prever los
requisitos de mantenimiento futuro y la calidad de estos dispositivos que garanticen
un buen desempeño a lo largo de su vida útil, de tal manera que no se comprometa
el comportamiento previsto en el diseño.
Las disposiciones contenidas en este documento buscan salvaguardar los
puentes de los efectos de las vibraciones del terreno producidas por los sismos.
No se consideran otros efectos nocivos de los sismos tales como asentamientos
excesivos, deslizamientos, licuación de suelos o ruptura del terreno por fallamiento
superficial. El profesional responsable del diseño debe verificar que el sitio elegido
no presenta este tipo de riesgos o, en su defecto, debe tomar las previsiones para
controlar sus posibles daños.
Los objetivos de este documento son proteger la vida humana y la integridad física
de las personas, reducir los daños materiales y las pérdidas económicas ocasionadas
por los sismos y minimizar el impacto social y económico de los terremotos.
Para lograr estos objetivos el profesional responsable del diseño debe elegir un
sistema estructural capaz de tolerar los desplazamientos laterales y verticales y resistir
las solicitaciones inducidas por los sismos, procurando que exista, donde sea posible,
redundancia en el sistema y que en todo momento se mantenga la integridad estructural
de todos los elementos y componentes del puente. Asimismo, debe garantizar que las
fuerzas, desplazamientos y deformaciones inducidos por las acciones sísmicas sean
soportados en forma segura por el adecuado dimensionamiento de los componentes
El profesional responsable del diseño debe procurar que toda la estructura y
cada una de sus partes sea proyectada, diseñada y construida para que alcance
objetivos de desempeño específicos, acordes con su importancia, tanto durante las
condiciones de emergencia inmediata al evento como durante el posterior proceso de
recuperación social y económica. En consecuencia, se definen los siguientes objetivos
de desempeño según la clasificación de su importancia en la tabla 3.1:
a.	En puentes convencionales, y ante sismos con un período de retorno de
aproximadamente 1000 años (I=1.0 según tabla 3.1), se protege la vida de
quienes circulan o están a punto de circular por el puente en el momento
del sismo, evitando el colapso parcial o total de la estructura y de aquellos
componentes no estructurales (rótulos, iluminación, etc.) capaces de causar
1. Filosofía y objetivos
12 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
daño. El puente debe mantener su integridad estructural durante y después del
sismo y permitir una segura evacuación, pero podría sufrir daños graves en su
estructura o en sus componentes no estructurales.
b.	En puentes críticos y ante un sismo máximo creíble con un período de retorno de
2500 años (o alternativamente para un sismo con un período de retorno de 1000
años multiplicado por un factor de importancia I=1.25 según tabla 3.1), se protege
la vida y se permite una segura evacuación de quienes circulan o están a punto de
circular por el puente en el momento del sismo. Adicionalmente, ante sismos con
un período de retorno de aproximadamente 1000 años (I=1.0 según tabla 3.1), el
puente debe permitir su uso inmediato para vehículos de emergencia y seguridad
y permitir todo tipo de tráfico en un período máximo de 7 días después del sismo,
aunque podría requerir reparaciones mayores para adecuar su estructura, las
cuales se harían sin interrumpir de manera total el tráfico de vehículos o personas,
c.	Enpuentesesencialesyantesismosconunperíododeretornodeaproximadamente
1000 años (I=1.0 según tabla 3.1), se protege la vida y se permite una segura
evacuación de quienes circulan o están a punto de circular por el puente en el
momento del sismo. Adicionalmente, y ante sismos con un período de retorno de
aproximadamente 500 años (I = 0.80 según tabla 3.1), el puente debe permitir
su uso inmediato para vehículos de emergencia y de seguridad y permitir todo
tipo de tráfico en un período máximo de 7 días después del sismo, aunque podría
requerir reparaciones mayores para adecuar su estructura, las cuales se harían sin
interrumpir de manera total el tráfico de vehículos o personas,
d.	En otros puentes y ante sismos con un período de retorno de aproximadamente
500 años (o alternativamente para un sismo con un período de retorno de 1000
años multiplicado por un factor de importancia I = 0.80 según tabla 3.1), se
protege la vida de quienes circulan o están a punto de circular por el puente en
el momento del sismo, evitando el colapso parcial o total de la estructura y de
aquellos componentes no estructurales (rótulos, iluminación, etc.) capaces de
causar daño. El puente debe mantener su integridad estructural durante y después
del sismo y permitir una segura evacuación, pero podría sufrir daños graves en su
Adicionalmente, el diseño sísmico se debe basar en la selección de un sistema
sismorresistente que desarrolle uno de los mecanismos plásticos que se describen en el
1.4	Especificaciones y publicaciones a utilizar
El diseño y la rehabilitación sismorresistente de puentes en Costa Rica deben
satisfacer los requisitos incluidos en las especificaciones, la guía o los manuales que se
indican a continuación, excepto donde sean modificados por disposiciones incluidas en
Para el diseño de puentes vehiculares nuevos:
a.	AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Sixth Edition. American Association
of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), 2012.
b.	AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, 2nd Edition.
Para el diseño de puentes ferroviarios:
c. AREMA Seismic Design for Railway Structures. American Railway Engineering
and Maintenance-of-Way Association, 2012.
Para el diseño de puentes peatonales:
d.	AASHTO LRFD Guide Specifications for Design of Pedestrian Bridges, 2nd
Edition. American Association of State Highway and Transportation Officials
(AASHTO), 2009.
Para el diseño de la rehabilitación de puentes existentes:
e.	Seismic Retrofitting Manual for Highway Structures: Part 1 - Bridges (Publication
N° FHWA-HRT-06-032). Federal Highway Administration (FHWA), 2006.
En lo que corresponda a los aspectos constructivos:
f.	Manualdeespecificacionesgeneralesparalaconstruccióndecarreteras,caminos
y puentes CR-2010. Ministerio de Obras Públicas y Transportes, 2010.
g.	AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications, 3rd Edition. American
Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), 2010. (Esta especificación se aplica en aquellos aspectos que no contradigan el
manual de especificaciones CR-2010)
Este documento hace referencia a disposiciones incluidas en códigos y normas
nacionales e internacionales. Se entiende que este documento se refiere específicamente
a las versiones recién citadas. No obstante, el profesional responsable del diseño
estructural debe tener presentes las reformas y cambios a dichos documentos posteriores
a esta fecha de emisión en estricto apego a su mejor criterio profesional y a las reglas de
ética establecidas por el Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica.
14 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
El diseño de puentes se debe realizar utilizando el método de fuerzas o el método
de desplazamientos establecidos en la especificación AASHTO LRFD y en la guía
AASHTO LRFD, respectivamente.
Deaquíenadelantesehacereferenciaalosdocumentosindicados,respectivamente,
h.	Especificación AASHTO LRFD
i.	Guía AASHTO LRFD
ij.	Especificación AREMA
k.	Especificaciones para puentes peatonales AASHTO LRFD
l.	Manual de rehabilitación sísmica FHWA
m.	CR-2010
n.	Especificaciones de construcción AASHTO LRFD
1.5	Suposiciones generales
En la redacción de este documento se ha tenido por cierto que:
a.	La estructura es diseñada por profesionales responsables, poseedores de
criterios y conceptos adecuados de estructuración y diseño sismorresistente, con
conocimientos y experiencia acordes con la importancia del puente.
b.	Durante el proceso constructivo existe una inspección eficaz que garantiza un
adecuadocontroldelacalidadyelseguimientodelasdisposicionescontempladas
en el diseño original, así como las adecuadas modificaciones que se requieran.
c.	La construcción es ejecutada por personal debidamente calificado y
d.	Los materiales estructurales cumplen con todos los requisitos especificados
previamente, tanto en los planos como en las especificaciones técnicas del
e.	La estructura recibe un mantenimiento adecuado durante toda su vida útil.
f.	En caso de daños durante un sismo, la estructura es debidamente reparada
para restituir y, de ser necesario, incrementar su capacidad resistente a sismos
y adecuarla sísmicamente para que satisfaga los objetivos de desempeño.
Los procedimientos para el cálculo de la demanda sísmica que se presenta en
las especificaciones AASHTO LRFD en su artículo 3.10.2 y en la guía AASHTO LRFD
en su artículo 3.4 se sustituyen por el procedimiento que se presenta a continuación.
La demanda sísmica en un sitio se debe caracterizar mediante un espectro de
respuesta de aceleraciones. El procedimiento general para la determinación de este
espectro de diseño se describe en el artículo 2.4 y en el artículo 2.5 se describen
los requisitos generales para la determinación de la demanda sísmica utilizando
procedimientos específicos para el sitio. El espectro depende de la amenaza sísmica
y de las características geotécnicas donde se encuentra emplazado el sitio.
La zonificación sísmica de la figura 2.1 divide el territorio costarricense en tres
zonas de amenaza sísmica ascendente denominadas zonas II, III y IV, caracterizadas
por aceleración pico efectiva en roca (sitio de cimentación S1
, artículo 2.3) de 0.24, 0.36
y 0.48, respectivamente y expresadas como fracción de la gravedad. El parámetro de
aceleración pico efectiva, en vez de la aceleración pico, es el parámetro del movimiento
del terreno utilizado para designar la sacudida sísmica. Estos valores representan una
sacudida sísmica con una probabilidad de excedencia del siete por ciento en 75 años,
lo que equivale a un período de retorno de aproximadamente 1000 años.
Los valores anteriormente mencionados de aceleración pico efectiva en roca se
modifican tomando en cuenta las características geotécnicas del sitio de cimentación
donde se ubica el puente.
Como alternativa para definir la demanda sísmica de un sitio, se pueden
utilizar procedimientos de sitio específico, a saber, metodologías para evaluar la
16 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
amenaza sísmica, para evaluar la respuesta dinámica del sitio o ambas, conforme
se establece en el artículo 2.5.
Las zonas de amenaza sísmica mostradas en la figura 2.1 fueron definidas
mediante estudios de amenaza sísmica regionales y de sitio específico y además
respetando la división política y administrativa vigente. En la tabla 2.1-1 se presenta
la zona sísmica asignada a cada cantón o, cuando es necesario, a cada distrito del
país. En el caso de que un puente se ubique en el límite de dos zonas sísmicas se
debe considerar la zona de mayor amenaza sísmica.
Provincia Cantón Distrito Amenaza sísmica
1. San José Todos III
2. Escazú Todos III
3. Desamparados Todos III
1. Santiago III
2. Mercedes Sur III
3. Barbacoas III
4. Grifo Alto III
5. San Rafael III
6. Candelarita III
7. Desamparaditos III
8. San Antonio III
9. Chires IV
5. Tarrazú Todos III
6. Aserrí Todos III
7. Mora Todos III
8. Goicoechea Todos III
9. Santa Ana Todos III
10. Alajuelita Todos III
11. Vázquez de Coronado Todos III
12. Acosta Todos III
13. Tibás Todos III
14. Moravia Todos III
15. Montes de Oca Todos III
1. San Pablo III
2. San Pedro III
3. San Juan de Mata IV
4. San Luis III
5. Carara IV
17. Dota Todos III
18. Curridabat Todos III
1. San Isidro de El General IV
2. General III
3. Daniel Flores IV
4. Rivas III
5. San Pedro III
6. Platanares IV
7. Pejibaye IV
8. Cajón III
9. Barú IV
10. Río Nuevo III
11. Páramo III
20. León Cortés Castro Todos III
TABLA 2.1-1. Zonas de amenaza sísmica por provincia, cantón y distrito
2. Determinación de la demanda sísmica
18 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
1. Alajuela Todos III
2. San Ramón Todos III
3. Grecia Todos III
4. San Mateo Todos III
5. Atenas Todos III
6. Naranjo Todos III
7. Palmares Todos III
8. Poás Todos III
9. Orotina Todos III
1. Quesada III
2. Florencia III
3. Buenavista III
4. Aguas Zarcas III
5. Venecia III
6. Pital II
7. Fortuna III
8. Tigra III
9. Palmera III
10. Venado II
11. Cutris II
12. Monterrey II
13. Pocosol II
11. Alfaro Ruiz Todos III
12. Valverde Vega Todos III
13. Upala Todos II
14. Los Chiles Todos II
15. Guatuso Todos II
1. Cartago Todos III
2. Paraíso Todos III
3. La Unión Todos III
4. Jiménez Todos III
5. Turrialba Todos III
6. Alvarado Todos III
7. Oreamuno Todos III
8. El Guarco Todos III
1. Heredia Todos III
2. Barva Todos III
3. Santo Domingo Todos III
4. Santa Bárbara Todos III
5. San Rafael Todos III
6. San Isidro Todos III
7. Belén Todos III
8. Flores Todos III
9. San Pablo Todos III
1. Puerto Viejo II
2. La Virgen III
3. Horquetas III
4. Llanuras del Gaspar II
5. Cureña II
1. Liberia Todos III
2. Nicoya Todos IV
3. Santa Cruz Todos IV
4. Bagaces Todos III
5. Carrillo Todos IV
6. Cañas Todos III
7. Abangares Todos III
8. Tilarán Todos III
9. Nandayure Todos IV
1. La Cruz III
2. Santa Cecilia II
3. Garita II
4. Santa Elena III
11. Hojancha Todos IV
1. Puntarenas III
2. Pitahaya III
3. Chomes III
4. Lepanto IV
5. Paquera IV
6. Manzanillo III
7. Guacimal III
8. Barranca III
9. Monte Verde III
10. Isla del Coco IV
11. Cóbano IV
12. Chacarita III
13. Chira IV
14. Acapulco III
15. El Roble III
16. Arancibia III
2. Esparza Todos III
1. Buenos Aires III
2. Volcán III
3. Potrero Grande III
4. Boruca IV
5. Pilas IV
6. Colinas o Bajo de Maíz IV
7. Chánguena IV
8. Bioley III
9. Brunka III
4. Montes de Oro Todos III
5. Osa Todos IV
6. Aguirre Todos IV
7. Golfito Todos IV
20 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
1. San Vito III
2. Sabalito III
3. Aguabuena IV
4. Limoncito III
5. Pittier III
9. Parrita Todos IV
10. Corredores Todos IV
11. Garabito Todos IV
1. Limón Todos III
1. Guápiles III
2. Jiménez III
3. Rita II
4. Roxana II
5. Cariari II
6. Colorado II
3. Siquirres Todos III
4. Talamanca Todos III
5. Matina Todos III
1. Guácimo III
2. Mercedes III
3. Pocora III
4. Río Jiménez III
5. Duacarí II
Fuente: División territorial administrativa de la República de Costa Rica. Instituto Geográfico
Nacional. MOPT, 2009.
2.2	Influencia del sitio de cimentación
El sitio de cimentación es el lugar de emplazamiento de un puente cuyas
características geotécnicas generan modificaciones específicas en la demanda
sísmica. Los diferentes tipos de suelo y los espesores de cada estrato pueden
modificar la sacudida sísmica, específicamente las amplitudes y contenido de
frecuencias, a partir del basamento rocoso. El comportamiento sísmico del puente
está fuertemente relacionado con las características de la sacudida sísmica y por
tanto, con los diferentes tipos de sitios de cimentación.
En este documento se definen y caracterizan cuatro tipos de sitios geotécnicos
) que se describen en el artículo 2.3. Un quinto tipo se reserva para
los casos en que se requiera un estudio de respuesta dinámica (S5
). Los valores de
la aceleración pico efectiva de las tres zonas de amenaza sísmica y los factores de
(tabla 2.4-1), de los cuatro sitios de cimentación que se describen
en el artículo 2.3 se utilizan para construir los espectros elásticos como se describe
en el artículo 2.4.
En el caso en que se deba realizar un análisis de respuesta dinámica del sitio, la
construcción de espectros se realiza según lo estipulado en el artículo 2.5.
Si las condiciones geotécnicas en los estribos o las pilas intermedias del puente
implican diferentes tipos de sitios de cimentación, entonces los factores geotécnicos
pueden ser definidos en un estudio de respuesta de sitio específico para los
diferentes perfiles geotécnicos, según lo estipulado en el artículo 2.4. En caso de que
no se realice un estudio de sitio específico, bajo la guía del profesional responsable
del diseño, se puede generar un único espectro “envolvente” tomando los máximos
valores espectrales de cada uno de los espectros generados para las diferentes
condiciones geotécnicas detectadas en los sitios de estribos, bastiones y pilas.
Figura 2.1. Zonas de amenaza sísmica
22 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
2.3	Tipos de sitio de cimentación
La clasificación de un sitio de cimentación debe basarse en la rigidez del medio
soportante, caracterizada por el valor promedio de la velocidad de onda cortante de
los 30 metros superficiales del perfil estratigráfico (vs
). El sitio debe clasificarse como
uno de los cuatro tipos, S1
o, en su defecto, como el tipo de sitio S5
requiere una evaluación de la respuesta dinámica.
La clasificación de un sitio de cimentación debe estar basada en una investigación
geotécnica que determine como mínimo la estratigrafía del perfil de suelo y los
parámetros necesarios de los materiales listados en las tablas 2.3-1 y 2.3-2, según
sea la importancia del puente y las características del sitio.
El estudio geotécnico debe apegarse a los requisitos para la investigación
geotécnica usual para un sitio de cimentación según el Código de Cimentaciones
(ACG, 2009) y las referencias del artículo 1.4. Se deben analizar los potenciales
problemas tales como licuación de suelos, asentamientos inducidos por sismos,
desplazamiento lateral del terreno, inestabilidad de laderas y taludes. En caso de ser
necesario, se deben proponer las soluciones respectivas. Este estudio, que incluye
ensayos de campo y de laboratorio, debe realizarse para proveer la información
pertinente y suficiente para determinar el sitio de cimentación. A fin de proporcionar
los datos y la caracterización del sitio requerida para completar todos los aspectos
geotécnicos necesarios para el diseño sísmico, la exploración subsuperficial, los
ensayos de laboratorio, las pruebas en sitio y las pruebas geofísicas de los materiales
subsuperficiales deben efectuarse conforme a las secciones 10.4.2, 10.4.3, 10.4.4 y
10.4.5 de la especificación AASHTO LRFD 2010.
La definición de los parámetros y los procedimientos utilizados en la clasificación
de los sitios de cimentación se encuentra en el inciso 2.3.2. Los ensayos de campo o
laboratorio utilizados para determinar los parámetros de la clasificación de un sitio deben
cumplir las normas ASTM aplicables en cada caso, según se indica en el inciso 2.3.2.
La clasificación del sitio de cimentación para puentes críticos y esenciales debe
estar basada primordialmente en mediciones de la velocidad de onda cortante con
ensayos de propagación de ondas in situ o de la rigidez al cortante con muestras
inalteradas en el laboratorio. La investigación debe incluir como mínimo los primeros
30 m de profundidad del sitio.
La clasificación del sitio de cimentación para puentes convencionales y otros
puentes puede basarse en la resistencia de los materiales presentes en el perfil
estratigráfico, salvo los sitios tipo S1
, que requieren mediciones de velocidad de
ondas in situ. Los sitios de cimentación clasificados por medio de la resistencia solo
pueden ser clasificados como tipo S2
. Los criterios de clasificación de sitios
geotécnicos de cimentación basados en la resistencia se presentan en la tabla 2.3-2.
La clasificación de un sitio de cimentación como tipo S1
no es aplicable si existen
más de 30 m de suelo entre el nivel de desplante de la placa o losa de cimentación
y la profundidad de la roca.
debe estar respaldada por
mediciones directas de la velocidad de onda cortante en la ubicación del proyecto o
en otro punto de afloramiento del mismo tipo de roca dentro de la misma formación
geológica, con igual o mayor grado de meteorización y fracturamiento.
Se deben utilizar los procedimientos matemáticos presentados en el inciso 2.3.2
para determinar el valor promedio ponderado de los parámetros de clasificación
en los sitios con un perfil estratigráfico que presenta condiciones heterogéneas o
variables con la profundidad.
Para un sitio de cimentación que no clasifica como tipo S1
, se debe además utilizar
la resistencia de los materiales presentes en el perfil del suelo para complementar
la clasificación del sitio. Esa resistencia puede ser medida en el sitio con el ensayo
de penetración estándar (SPT) o un equivalente, y en el laboratorio con muestras
inalteradas, mediante el ensayo de compresión triaxial, corte directo o equivalentes.
La clasificación de un sitio de cimentación como S5
, que requiere estudios de
respuesta dinámica, se debe aplicar donde la investigación geotécnica indique que
el perfil de suelo contenga estratos de turba o suelo altamente orgánico con espesor
mayor que 3.0 m, arcilla de plasticidad muy alta (IP>75) con espesor mayor de 7.5 m
o arcilla suave o de mediana rigidez con espesor mayor que 30 m. El estudio debe
determinar las características de amplificación de la sacudida sísmica, la forma
recomendada para el espectro y otros requisitos de diseño.
Para realizar un diseño estructural preliminar no es necesario suponer un sitio de
cimentación tipo S4
, salvo que la información geológica y geotécnica disponible
confirme la existencia de este tipo de sitio de cimentación. Para la elaboración del
diseño definitivo, la clasificación del sitio debe estar basada en una investigación
geotécnica que determine la estratigrafía y los parámetros necesarios del perfil de
suelo indicados en las tablas 2.3-1 y 2.3-2, según sea la importancia del puente.
24 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Sitio geotécnico de
Velocidad de onda cortante promedio
ponderada en los 30 m superficiales (vs
Roca 760 m/s < (vs
Suelo muy denso y roca suave 360 m/s < (vs
) ≤ 760 m/s
Suelo rígido 180 m/s < (vs
) ≤ 360 m/s
Suelo suave (vs
) < 180 m/s
Sitios que requieren de una evaluación específica de la respuesta sísmica según la
= velocidad de onda cortante promedio ponderada para los 30 m superiores del perfil de suelo como está
definida en el inciso 2.3.2
TABLA 2.3-1. Clasificación del sitio geotécnico de cimentación con base en la velocidad de onda cortante
TABLA 2.3-2. Clasificación del sitio geotécnico de cimentación con base en la resistencia del medio
Número de golpes de la prueba SPT,
promedio ponderado de los 30 m super-
ficiales (N)
Resistencia al corte no drenada, promedio
ponderado de los 30 m superficiales (su
50 ≤ (N) 100 kPa < (su
15 ≤ (N) < 50 50 kPa < (su
) ≤ 100 kPa
(N) < 15 (su
) ≤ 50 kPa
Cualquier perfil con estratos de turba o suelo altamente orgánico con espesor mayor de
3.0 m, arcilla de plasticidad muy alta (IP>75) con espesor mayor de 7.5 m o arcilla suave
o de mediana rigidez con espesor mayor de 30 m
N = número de golpes por cada 300 mm de la prueba de penetración estándar
(ASTM D 1586), promediado y ponderado para los 30 m superiores del perfil de
suelo, corregido por eficiencia energética, como se establece en el inciso 2.3.2
= resistencia al corte no drenada en kPa (ASTM D 2850 o D 2166) promediada
y ponderada para los 30 m superiores del perfil de suelo, como se establece en
el inciso 2.3.2
IP = índice de plasticidad (ASTM D 4318)
Excepciones: se pueden utilizar otras medidas de la resistencia del suelo para
determinar el sitio de cimentación siempre que se utilice una norma ASTM y el
resultado certificado demuestre la equivalencia de parámetros con los de esta tabla.
2.3.2	Definición de los parámetros geotécnicos
Las definiciones presentadas a continuación deben ser aplicables a los 30
metros superiores del perfil geotécnico del sitio. Los perfiles con estratos claramente
diferentes deben ser subdivididos en n número de estratos, designándose de 1 a n
estos estratos diferentes en los 30 m superficiales del sitio de emplazamiento.
a.	La velocidad de onda cortante promedio ponderada,vs
, para el perfil
geotécnico debe ser calculada como:
donde hi y vi son respectivamente los espesores (en metros) y velocidades de
cada uno de los n estratos que componen los 30 metros superficiales del sitio.
b.	La resistencia a la penetración estándar promedio ponderada, N, para el perfil
donde hi y Ni son respectivamente los espesores (en metros) y los números de
golpes de cada uno de los n estratos que componen los 30 metros superficiales
η es un factor de corrección por eficiencia energética del equipo de ensayo
utilizado. En ausencia de información sobre las características del equipo, el
factor de corrección no puede ser un valor superior a 0.75.
c.	La resistencia no drenada promedio ponderada, su
, para el perfil geotécnico
debe ser calculada como:
[2.3-1]
[2.3-2]
[2.3-3]
26 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
donde hi y sui son respectivamente los espesores (en metros) y resistencias
no drenadas de cada uno de los n estratos que componen los 30 metros
superficiales del sitio.
2.4 Determinación del espectro de diseño - procedimiento
La construcción del espectro elástico para sitios de cimentación S1
procedimiento general se ilustra en la figura 2.2 y se determina según las expresiones
2.3-4 a 2.3-6:
Figura 2.2. Forma espectral elástica
[2.3-5]
[2.3-6]
2.5 * Ca
0.2 * Ts
Sa = forma espectral de pseudoaceleración expresada como fracción de g.
= coeficientes sísmicos espectrales, para los períodos corto y largo,
respectivamente, especificados en la tabla 2.4-1. Nótese que
Ca corresponde a la aceleración pico efectiva expresada como
fracción de g.	T = período fundamental de vibración del puente en la dirección
considerada (segundos).
To = período bajo donde el valor espectral es igual a la aceleración efectiva
( = 0.01 segundos).
Ta = período de control en el espectro = 0.2 *Ts (en segundos).
Ts = período de control en el espectro = (en segundos).
Los coeficientes sísmicos espectrales Ca y Cv se presentan en la tabla 2.4-1 y
fueron derivados a partir de los valores presentados en IBC 2009, la guía AASHTO
LRFD y otros, los cuales están basados en lo sugerido por Dobry et al. (2000).
Los espectros construidos mediante este procedimiento corresponden a un
amortiguamiento del 5% y no incluyen las modificaciones que puede implicar la
presencia de una falla en la cercanía del sitio (ver artículo 2.6).
Sitio de cimentación
Zona de amenaza sísmica Zona de amenaza sísmica
0.240 0.360 0.480 0.240 0.360 0.480
0.278 0.374 0.480 0.374 0.518 0.634
0.317 0.410 0.490 0.461 0.605 0.730
0.360 0.367 0.432 0.730 0.922 1.152
TABLA 2.4-1. Coeficientes sísmicos espectrales Ca
Ca y Cv
28 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
2.5	Determinación del espectro de diseño - procedimiento
Se debe realizar un análisis de amenaza sísmica de sitio específico si se presenta
a.	El puente cuenta con al menos un tramo con una luz libre igual o mayor que
150 m según se indica en el artículo 1.2.
b.	El puente es considerado como crítico o esencial de acuerdo con la
clasificación de importancia establecida en el artículo 3.1 de este documento.
c.	Existe información nueva no contemplada en el Atlas tectónico de Costa Rica
(Denyer, P., et al., 2003 y 2009) sobre una o más fuentes sísmicas activas a
menos de 10 km del sitio, con capacidad de generar sismos de magnitud
= 6 o mayor.
Se debe realizar un análisis de respuesta dinámica de sitio para la sacudida
sísmica si el sitio de cimentación clasifica como S5
, según se define en el artículo 2.3.
Si el sitio está localizado a menos de 5 km de una falla activa conocida capaz de
producir un sismo de magnitud MW
= 6.5 o mayor, se deben evaluar los efectos de la
sacudida en la cercanía a la falla, según se describe en el artículo 2.6.
Se debe utilizar un procedimiento de sitio específico para desarrollar los
espectros de respuesta dinámica para el diseño cuando sea requerido, de acuerdo
con lo estipulado en el artículo 2.1. Los procedimientos de sitio específico, como
se mencionó en el artículo 2.1, pueden ser metodologías para evaluar la amenaza
sísmica, para evaluar la respuesta dinámica del sitio o ambas.
Cuando el espectro de respuesta es desarrollado utilizando un análisis de amenaza
sísmica de sitio específico, un análisis de respuesta dinámica del sitio o ambos, el
espectro no debe ser inferior a dos tercios del espectro de respuesta determinado
utilizando el procedimiento general del artículo 2.4 en la región comprendida entre
y 2TF
del espectro, donde TF
es el período fundamental del puente. Para otros
análisis, tales como la evaluación de la licuación y para el diseño estructural de muros
de retención, la aceleración de campo libre (“free-field acceleration”) en la superficie
del terreno no debe ser menor que dos tercios de la aceleración pico efectiva definida
en el procedimiento general.
2.5.1	Análisis de amenaza sísmica de sitio específico
Si se aplica la metodología probabilística para evaluar la amenaza sísmica, el
análisis de sitio específico que se lleve a cabo debe generar un espectro de respuesta
para una probabilidad de excedencia del 7% en 75 años (corresponde a un período
de retorno de aproximadamente 1000 años) en los períodos del rango de interés.
Este análisis debe definir lo siguiente:
a.	Las fuentes sísmicas que afectan el sitio, contemplando la sismicidad de
Costa Rica y alrededores, el marco tectónico de la región y las estructuras
que aparecen en el Atlas tectónico de Costa Rica (Denyer, P., Montero, W. y
Alvarado, G.E., 2003 y 2009).
b.	Una magnitud máxima para cada una de las fuentes sísmicas.
c.	Una relación de atenuación que proporcione la media de los movimientos
espectrales y defina las respectivas desviaciones estándar para los períodos
d.	Una relación de recurrencia para la magnitud y el número de sismos para
cada fuente sísmica.
e.	Una relación entre la longitud de ruptura de la falla o área de ruptura de la
fuente y la magnitud para cada una de las fuentes sísmicas.
Si se aplica la metodología determinística para evaluar la amenaza sísmica, el
análisis de sitio específico que se lleve a cabo también debe definir los elementos
arriba citados salvo por la relación de recurrencia. El espectro de sitio específico que
se generaría en la superficie del terreno debe ser ajustado por los coeficientes de la
tabla 2.4-1. El espectro generado no debe ser inferior a dos tercios del espectro de
respuesta determinado utilizando el procedimiento general del artículo 2.4, para una
probabilidad de excedencia del 7 % en 75 años (corresponde a un período de retorno
de 1000 años), en la región comprendida entre 0.5TF y 2TF del espectro, donde TF
es el período fundamental del puente. Lo mismo se aplica para la aceleración pico
efectiva definida.
Para el caso de que el uso de un espectro determinísitico sea apropiado, el
espectro puede ser cualquiera de los siguientes:
f.	La envolvente de espectros medios calculados para sismos característicos
máximos de las fuentes (o fallas) activas definidas.
g.	Espectros determinísticos para cada falla y en el caso de no definir ninguno como
solicitación controladora, todos ellos deben ser aplicados durante el diseño.
30 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Las incertidumbres en la definición de las fuentes y la estimación de los parámetros
deben ser tomadas en consideración en los análisis probabilísticos y determinísticos.
La evaluación de la amenaza sísmica debe ser documentada detalladamente, y en
ciertos casos, puede ser necesaria una revisión por un panel de expertos.
2.5.2	Análisis de respuesta dinámica para el sitio
Cuando se sugiere llevar a cabo análisis para determinar los efectos de respuesta
dinámica del estrato de suelo en el sitio, según se estipula en los artículos 2.1 y 2.3,
la influencia de las condiciones locales del sitio debe ser determinada mediante la
información generada durante una investigación geotécnica apropiada y rigurosa
para el sitio y procedimientos aceptados para realizar el análisis.
Los métodos para llevar a cabo los análisis de la respuesta dinámica del
movimiento del terreno deben incluir el desarrollo de un modelo del perfil del suelo
y la aplicación de un algoritmo numérico para modelar el efecto de la propagación
de las ondas sísmicas desde el basamento rocoso hasta la superficie del terreno,
utilizando sacudidas sísmicas representativas. Se debe utilizar un mínimo de tres
historias de aceleración que contemplen las posibles sacudidas generadas por el
marco tectónico del sitio.
2.6	Efectos de amplificación espectral por presencia cercana
Para casos en que los sitios de puente se ubiquen a menos de 5 km de una
falla activa y que esta tenga el potencial de generar un sismo de magnitud MW
o mayor, se debe considerar los efectos del campo cercano de la falla. Las fallas
activas se listan en la tabla 2.6-1 y se ubican en la figura 2.4, basadas en el Atlas
tectónico de Costa Rica (Denyer et al., 2003 y 2009) así como en las referencias
Montero, W. y Alvarado, G.E., 1988 y la falla Parrita en Climent, A., 2007.
Los espectros del artículo 2.4 deben ser modificados por los factores de
amplificación que Huang et al., 2008 proponen para tomar en cuenta los efectos
de falla cercana. Estos factores son: 1.2 para períodos cortos, 1.5 para períodos
intermedios y 2.0 para períodos largos. La construcción de estos espectros se ilustra
en las figuras 2.3a y 2.3b y se determinan según las expresiones 2.6-1 a 2.6-4:
3.0 * Ca
1.2 * Ca
1.5 * Cv
2.0 * Ca
Ts,fc =
T 0.735
T 0.2 *Ta,fc =
TL = 1 seg
TLTs,fcTa,fc
Ts,fc
Figura 2.3a. Forma espectral para sitios S1
con efectos de falla cercana
Figura 2.3b. Forma espectral para sitios S4
0.2 *Ta,fc =
TL = exp(In[Cv/2 * Ca]/0.735)
TLTa,fc
32 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Sa = forma espectral de pseudoaceleración, expresada como fracción de g.
=	coeficientes sísmicos espectrales, para los períodos corto y largo,
respectivamente,especificadosenlatabla2.4-1.NótesequeCa corresponde
a la aceleración pico efectiva expresada como fracción de g.	T = período fundamental de vibración del puente en la dirección considerada
To = período bajo donde el valor espectral es igual a la aceleración efectiva (= 0.01 segundos).
Ta,fc = período de control en el espectro para falla cercana = 0.2 * Ts,fc (segundos).
Ts,fc = período de control en el espectro para falla cercana = ￼ (segundos).
TL = período de control en el espectro (segundos).
= 1,0 segundo, para sitios de cimentación S1, S2 y S3
= ￼ para sitios de cimentación S4.
[2.6-1]
[2.6-2]
[2.6-3]
[2.6-4]
a, fc s, fc
8 + 1.2*Ca
Código de color Número Nombre Provincia
1 Aguacaliente Orosi Cartago
2 Alajuela Alajuela
3 Bagaces (♣) Guanacaste
4 Barranca Puntarenas / San José
5 Canoas Puntarenas
6 Caño Negro Alajuela / Guanacaste
7 Chiripa Guanacaste
8 Delicias Puntarenas
9 Falla Longitudinal Puntarenas
10 Golfito Puntarenas
11 Navarro Cartago
12 Paquita Puntarenas
13 Parrita (♣) Puntarenas
14 Quepos Puntarenas
15 San Vito Puntarenas
16 Siquirres - Matina Limón
17 Tárcoles Puntarenas / San José
18 Zona de Falla Media Puntarenas
(♣) Estas fallas no se encuentran en el Atlas tectónico. La falla Bagaces se describió en
Montero, W. y Alvarado, G.E., 1988 y la falla Parrita en Climent, A., 2007. Refiérase a la
figura 2.4 para su ubicación.
TABLA 2.6-1. Fallas activas del territorio costarricense que tienen un potencial de generar un sismo de
magnitud MW = 6.5 o mayor las cuales deben tomarse en cuenta para considerar los efectos de “falla
cercana” en los espectros de diseño
34 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Figura 2.4. Fallas activas que tienen un potencial de generar un sismo de magnitud MW
o mayor que deben considerarse para efectos de “falla cercana”, modificado del Atlas tectónico
de Costa Rica y Montero, W. y Alvarado, G.E., 1988 y la falla Parrita en Climent, A., 2007,
respectivamente para las fallas Bagaces y Parrita.
2.7	Historia de aceleraciones para la evaluación de la
respuesta dinámica del sitio o para análisis dinámicos
inelásticos de estructuras
Se requieren las historias de aceleraciones o acelerogramas durante la evaluación
de la respuesta dinámica del movimiento del terreno o para los análisis dinámicos
inelásticos de las estructuras de puentes. Los acelerogramas deben ser congruentes
con el marco tectónico y sismológico del sitio, así como con las condiciones locales
del sitio, incluido el espectro de respuesta calculado para el sitio.
Se deben desarrollar acelerogramas compatibles con los espectros de respuesta a
partir de registros reales de movimientos fuertes del terreno. Se pueden aplicar técnicas
analíticas para ajustar un acelerograma real a un espectro definido, siempre y cuando
se demuestre que la historia de aceleraciones obtenida es sismológicamente realista y
similar al acelerograma real original. Los acelerogramas reales registrados deben ser
escalados a un nivel aproximado del espectro de respuesta de diseño en el rango de
períodos de interés. Se deben utilizar por lo menos tres acelerogramas compatibles
con el espectro de respuesta para representar la solicitación de diseño (sacudidas
con una probabilidad de excedencia de 7% en 75 años correspondiente a un período
de retorno de 1000 años), durante los análisis dinámicos de la respuesta dinámica o
durante el análisis inelástico no lineal de los puentes.
a.	Durante el análisis para modelar la respuesta dinámica específica del sitio
se deben utilizar los componentes individuales del movimiento de varios
registros. El espectro “objetivo” que estos movimientos deben emular está
definido en la base de la columna de suelo o el basamento rocoso. El espectro
objetivo en la base de la columna de suelo debe ser uno obtenido mediante
el procedimiento general descrito en el apartado 2.4 o el de sitio específico,
descrito en el apartado 2.5. Posteriormente, con los registros obtenidos en
la superficie, producto de la respuesta dinámica del depósito de suelos, se
elaborarán los espectros de diseño para el análisis del puente.
b.	Para el análisis no lineal en el tiempo de los puentes, el espectro “objetivo”
usualmente se localiza en la superficie del terreno o cerca de ella, asegurándose
que el espectro en roca ha sido modificado por los efectos locales del sitio. El
análisis debe contemplar los tres componentes del movimiento. La aplicación
de los tres componentes ortogonales del movimiento de diseño (“x”, “y” y “z”)
simultáneamente debe considerarse un requisito cuando se lleva a cabo un
análisis no lineal en el tiempo. Las solicitaciones para el diseño se deben definir
como la máxima respuesta calculada para los tres componentes del movimiento
en cada una de las direcciones principales.
Si se utilizan un mínimo de siete acelerogramas para cada componente del
movimiento, las solicitaciones para el diseño se deben calcular como la media de la
respuesta máxima calculada para cada dirección principal.
Para sitios en el campo cercano de una falla (< 5 km), los componentes horizontales
registrados del movimiento seleccionado deben representar una condición de campo
cercano y deben ser transformados a componentes principales antes de modificarlos
para ser compatibles con el espectro. La componente principal mayor debe ser utilizada
para representar el movimiento normal de la falla y la componente menor principal debe
ser utilizada para representar el movimiento paralelo a la dirección de la falla.
36 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
de diseño estructural
3.1	Clasificación operacional
La clasificación operacional que se presenta en las especificaciones AASHTO
LRFD en su artículo 3.10.5 y en la guía AASHTO LRFD en su artículo 3.1 se modifica
en este documento según se muestra a continuación. Los puentes se clasifican en cuatro categorías según su importancia operacional:
puentes críticos, puentes esenciales, puentes convencionales y otros puentes según
se muestra en la tabla 3.1.
3.2	Estrategias para el diseño de sistemas sismorresistentes
Los requisitos incluidos en la sección 3.3 de la guía AASHTO LRFD para determinar
la estrategia de diseño de un sistema sismorresistente se modifica según se indica a
Todos los puentes que clasifican como de categoría de diseño sísmico B, C o D,
según se describe en el artículo 3.3 de este documento, deben contar con un sistema
sismorresistente fácilmente identificable. El diseño del sistema sismorresistente se
debe realizar seleccionando una estrategia de diseño sísmico que desarrolle uno de
los tres mecanismos plásticos que se presentan a continuación:
Tipo 1 – Subestructura dúctil con superestructura esencialmente elástica:
incluye la formación convencional de rótulas plásticas en las columnas, muros
y bastiones que limitan las fuerzas inerciales mediante la movilización completa
de la resistencia pasiva del suelo. También se incluyen las cimentaciones que
pueden limitar las fuerzas inerciales mediante la formación de rótulas por debajo
38 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
del nivel del terreno, tales como vigas cabezales sobre pilotes y bastiones
integrales cimentados sobre pilotes.
Tipo 2 – Subestructura esencialmente elástica con una superestructura dúctil:
esta categoría se aplica únicamente a superestructuras de acero y la ductilidad es
alcanzada mediante elementos dúctiles ubicados en los marcos contraventeados
Tipo 3 – Superestructura elástica y subestructura con un mecanismo fusible entre
ambas: esta categoría incluye estructuras con aislamiento sísmico y estructuras
dondeseutilizandispositivosdedisipacióndeenergía,talescomoamortiguadores,
para controlar las fuerzas inerciales transferidas entre la superestructura y la
Este documento también obliga a la selección de uno de los tres tipos de
mecanismos plásticos.
Puentes que se requiere estén en funcionamiento después de un
sismo y son fundamentales para la actividad económica a nivel
Puentes a lo largo de rutas estratégicas (vías de acceso hacia
hospitales, puertos, fronteras y aeropuertos).
Puentes a lo largo de rutas cantonales en zonas urbanas
importantes que conectan con rutas estratégicas.
Puentes que son requeridos para mantener los servicios públicos
esenciales tales como el suministro de electricidad, agua e
Puentes con un costo de construcción que excede los US$10 millones (al
Puentes a lo largo de rutas primarias sin rutas alternas similares.
Puentes diseñados para soportar volúmenes importantes de tráfico
o puentes a lo largo de rutas secundarias sin rutas alternas similares
que no cumplen con los requisitos para puentes críticos.
Puentes a lo largo de rutas primarias y secundarias con un tránsito
promedio diario (TPD) > 5000 vehículos que no clasifican como
Puentes a lo largo de rutas primarias, secundarias y terciarias y
caminos cantonales que no cumplen con los requisitos para puentes
críticos y esenciales.
Puentes temporales (vida útil menor o igual a 3 años).
Puentes que brindan acceso a propiedades privadas o a lo largo de
caminos dentro de dichas propiedades que no cruzan sobre vías
nacionales o cantonales y cuya falla no genere perjuicios a otros y
que no son críticos para mantener las comunicaciones.
TABLA 3.1 Clasificación y factor de importancia operacional
3. Clasificación y métodos de diseño
40 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
3.3	Categorías de diseño sísmico y zonas de desempeño
La especificación AASHTO LRFD en su artículo 3.10.6 y la guía AASHTO LRFD
en su artículo 3.5 indican que los puentes deben ser clasificados según las zonas
de desempeño sísmico y las categorías de diseño sísmico, respectivamente. Esta
clasificación se modifica según se indica a continuación.
Las zonas de desempeño sísmico y las categorías de diseño sísmico (CDS)
se emplean para establecer los requisitos de análisis y diseño de puentes. Ambas
clasificaciones reflejan la variación del riesgo sísmico a lo largo del país y se utilizan
para permitir diferentes requisitos relacionados con los métodos de análisis, longitud
de asiento mínimo, detalles del diseño de columnas y procedimientos para el diseño
de bastiones.
La zona de desempeño sísmico 1 y la categoría de diseño sísmico A incluidas en
la especificación AASHTO LRFD y en la guía AASHTO LRFD respectivamente no son
aplicables en nuestro país.
La especificación AASHTO LRFD indica que a cada puente se le debe asignar una
de entre tres zonas de desempeño sísmico 2, 3 o 4, dependiendo del valor espectral
para un período T = 1.0 segundo de la solicitación dinámica de diseño (SD1
caso de Costa Rica y cuando se utilice para diseño la especificación AASHTO LRFD,
la determinación de la zona de desempeño sísmico 2, 3 o 4 se debe establecer de la
tabla 3.2 donde se indica que la zona de desempeño sísmico es función de la zona de
amenaza sísmica y la importancia operacional del puente.
De manera similar, la guía AASHTO LRFD asigna a cada puente una de entre
tres categorías de diseño sísmico, B, C o D, dependiendo del valor espectral para un
período T = 1.0 segundo de la solicitación dinámica de diseño (SD1
). En el caso de
Costa Rica y cuando se utilice para el diseño la guía AASHTO LRFD, la categoría de
diseño sísmico se debe establecer de la tabla 3.3 donde se indica que la selección
de la categoría de diseño sísmico es función de la zona de amenaza sísmica y de la
importancia operacional del puente.
CLASIFICACIÓN DE IMPORTANCIA OPERACIONAL Riesgo de que exista corri-
miento lateral por licuaciónConvencionales / otros Crítico / esencial
II 2 3 4
III 3 3 o 4 (2)
IV 3 o 4 (1)
TABLA 3.2. Zonas de desempeño sísmico cuando se utilice la especificación AASHTO LRFD
1. Los puentes convencionales y otros puentes localizados en la zona de amenaza sísmica IV que
satisfacen los requisitos mínimos de regularidad del artículo 4.7.4.3 de la especificación AASHTO LRFD
se pueden clasificar como zona de desempeño sísmico 3. Los puentes que no satisfacen los requisitos
de regularidad del artículo 4.7.4.3 se deben clasificar como zona de desempeño sísmico 4.
2. Los puentes críticos y esenciales localizados en la zona de amenaza sísmica III que satisfacen los
requisitos mínimos de regularidad del artículo 4.7.4.3 de la especificación AASHTO LRFD se pueden
clasificar como zona de desempeño sísmico 3. Los puentes que no satisfacen los requisitos de
regularidad del artículo 4.7.4.3 se deben clasificar como zona de desempeño sísmico 4.
satisfacen los requisitos mínimos de regularidad del artículo 4.2 de la guía AASHTO LRFD se pueden
clasificar como categoría C. Los puentes que no satisfacen los requisitos de regularidad establecidos
en el artículo 4.2 se deben clasificar como categoría D.
2. Los puentes críticos y esenciales localizados en la zona III que satisfacen los requisitos mínimos
de regularidad del artículo 4.2 de la guía AASHTO LRFD se pueden clasificar como categoría C. Los
puentes que no satisfacen los requisitos de regularidad establecidos en el artículo 4.2 se deben clasificar
como categoría D.
TABLA 3.3. Categorías de diseño sísmico (CDS) cuando se utilice la guía AASHTO LRFD
II B C D
III C C o D (2)
IV C o D (1)
42 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
3.4 Factores de modificación de la respuesta
Las especificaciones AASHTO LRFD 2012 en su artículo 3.10.7 contienen las
tablas con factores de modificación de la respuesta para conexiones y subestructuras
según la importancia operacional del puente. La tabla de factores de modificación
para subestructuras se modifica según se muestra en la tabla 3.4.
3.5 Métodos de análisis
El análisis para el diseño estructural de puentes se debe realizar utilizando el
método de fuerzas o el método de desplazamientos establecidos en la especificación
AASHTO LRFD y en la guía AASHTO LRFD, respectivamente.
3.5.1	Método de fuerzas
La especificación AASHTO LRFD provee todos los requisitos que deben seguirse
para realizar el diseño de un puente por el método de fuerzas una vez que se define la
zona de desempeño sísmico del puente según la tabla 3.3. En el anexo 1 se presenta
el procedimiento de diseño con este método.
TABLA 3.4. Factores de modificación de la respuesta para subestructuras
TIPO DE SUBESTRUCUTRA
Crítico Esencial Convencional y Otros
Pilas de muro - dimensión larga 1.5 1.5 2.0
Pilas de columna-pilote de concreto reforzado
Columna-Pilote vertical
Columna-Pilote inclinado
Pilas de columna sencilla 1.5 2.0 3.0
Pilas de columna-pilote de acero o compuestas (acero y
Pilas de columnas múltiples 1.5 3.5 5.0
3.5.2	Método de desplazamientos
La guía AASHTO LRFD provee los requisitos que deben seguirse para realizar el
diseño de un puente según el método de desplazamientos una vez que se define la
categoría de diseño sísmico del puente según la tabla 3.2. En el anexo 2 se presenta
3.6 Puentes temporales
La definición de puente temporal que se incluye en el artículo 3.10.10 de la
especificación AASHTO LRFD y en el artículo 3.6 de la guía AASHTO LRFD se
modifica según se indica a continuación:
Un puente temporal se define como una estructura que se construye en un
sitio particular como parte de un proyecto de sustitución de un puente existente o la
construcción de un puente nuevo a completarse en menos de tres años.
Un puente que no cumpla con la condición antes expuesta debe diseñarse
como un puente permanente y debe cumplir con los requisitos para este tipo de
Todo puente temporal debe contar con una subestructura que provea la longitud
de asiento mínima indicada en el artículo 4.7.4.4 de las especificaciones AASHTO
LRFD o el artículo 4.12 de la guía AASHTO LRFD.
El cálculo de la fuerza de diseño de un puente temporal se describe en el artículo
3.10.10 de la especificación AASHTO LRFD y en el artículo 3.6 de la guía AASHTO LRFD.
44 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Puentes simples de
Las especificaciones para el diseño estructural de puentes de un solo tramo que
se incluyen en los artículos 3.10.9.1, 4.7.4.2 y 11.6.5 de la especificación AASHTO
LRFD y en los artículos 4.1.1, 4.5 y 4.12 de la guía AASHTO LRFD son aplicables
únicamente a puentes simples de un solo tramo que cumplen con las características
que se enumeran en el artículo 4.2.
En caso de que un puente de un solo tramo no cumpla con las características del
artículo 4.2 se debe realizar un análisis detallado que incluya todos los requisitos de
diseño exigidos por la especificación AASHTO LRFD. Para el diseño sísmico de puentes simples de un solo tramo, se permite realizar
un análisis simplificado que permite realizar el diseño de conexiones y bastiones de
acuerdo con los requisitos incluidos en la especificación AASHTO LRFD o la guía
AASHTO LRFD y presentados en el artículo 4.3.2 de este documento.
Es necesario que el puente simple de un solo tramo sea diseñado de manera
preliminar para las cargas de servicio, de acuerdo con la selección del tipo de puente,
de los materiales y de las condiciones de los apoyos.
Eldiseñopreliminardebeincluirloselementosdelasuperestructuraylosbastiones,
por lo que se debe haber realizado una investigación geotécnica previamente que
permita identificar el tipo de sitio geotécnico de cimentación, de acuerdo con la tabla
2.3-1 de este documento.
El puente debe ser clasificado según su importancia operacional de acuerdo con
la descripción que se presenta en la tabla 3.1 de este documento.
46 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Los puentes deben ser clasificados según las zonas de desempeño sísmico o
categorías de diseño sísmico, según se indica en las tablas 3.2 y 3.3 de este documento.
En puentes simples de un solo tramo no se requiere determinar el espectro de
diseño para realizar el diseño sísmico, sino únicamente el valor del coeficiente sísmico
espectral Ca, definido en el artículo 2.4 de este documento, cuyo valor se asigna en
la tabla 2.4-1.
4.2	Características de un puente simple de un solo tramo
Un puente de un solo tramo es clasificado como un puente simple de un solo
tramo si cumple con las características que se enumeran a continuación:
a.	La importancia operacional del puente es esencial, convencional u otra.
b.	El puente es regular.
c.	Elpuenteclasificacomozonadedesempeño2y3ocategoríadediseñosísmico
B y C según la especificación o la guía AASHTO LRFD, respectivamente.
d.	El puente es recto y de ancho constante.
e.	La longitud del puente no debe exceder 40 m.
f.	La superestructura está compuesta por una losa de concreto únicamente o
por un tablero sobre vigas de acero o concreto.
g.	El ángulo de sesgo máximo es 20° en los dos extremos, con diferencia menor
que 3° entre los valores del sesgo en los extremos.
h.	El tablero debe trabajar como un diafragma rígido en su propio plano. La
razón entre el claro y el ancho del tablero debe ser menor o igual a tres.
i.	La superestructura se diseña como un elemento simplemente apoyado sobre
j.	Existen diafragmas transversales en los extremos del puente en línea con los
k.	La unión entre las vigas y el tablero permite que se desempeñen como sección
l.	Los suelos en que se apoya no son susceptibles a licuación.
474. Puentes simples de un solo tramo
Quedan excluidos de estas disposiciones los puentes con las siguientes
m.	Puentes clasificados en la zona de desempeño sísmico 4 o en la categoría de
diseño sísmico D, según la especificación AASHTO LRFD o la guía AASHTO
LRFD, respectivamente.
n.	Puentes clasificados como de importancia operacional crítica.
o.	Puentes con tableros de madera, de láminas dentadas de acero o de paneles
prefabricados de concreto sin uniones continuas en las dos direcciones que
permitan trasmitir las fuerzas de cortante y de flexión.
p.	Puentes tipo armadura.
q.	Puentes con bastiones integrados o semi-integrados a la superestructura.
4.3 Cargas y combinaciones de cargas
4.3.1	Cargas permanentes y temporales
Se deben considerar las cargas permanentes y las cargas temporales que se
incluyen en los artículos 3.5 al 3.9 y 3.11 al 3.15 de la especificación AASHTO LRFD y
que son relevantes al diseño sísmico.
4.3.2	Cargas de sismo
El cálculo de la fuerza elástica horizontal descrito en el artículo 3.10.9.1 de la
especificación AASHTO LRFD y en el artículo 4.5 de la guía AASHTO LRFD se realiza
utilizandoelcoeficientedeaceleración,As
.Paraefectosdeestedocumento,estecoeficiente
corresponde al valor del coeficiente sísmico espectral, Ca
, definido en el artículo 2.4.
La fuerza elástica horizontal se define como el producto del coeficiente sísmico
espectral, Ca
, el peso tributario permanente (correspondiente al bastión o a la
conexión, según sea el caso) y el factor de importancia operacional, I.
48 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
El peso tributario permanente para el cálculo de la fuerza elástica horizontal de
bastiones y conexiones se presenta en la tabla 4.1.
Los bastiones y las conexiones del puente deben ser analizados en su dirección
longitudinal y transversal para una fuerza sísmica horizontal según se define a
a.	Los bastiones con línea de apoyos fijos y expansivos deben ser diseñados
para una fuerza sísmica horizontal igual a la fuerza elástica horizontal que
corresponda dividida por el factor de modificación de respuesta, R, indicado
en la tabla 3.10.7-1 de la especificación AASHTO LRFD.
b.	Las conexiones de la línea de apoyos fijos y expansivos deben ser diseñadas
corresponda dividida por el factor de modificación de respuesta, R=0.8,
indicado en la tabla 3.10.7-2 de la especificación AASHTO LRFD.
La distribución lateral de la carga sísmica se debe calcular de acuerdo con lo que
establece el artículo 4.6.2.8 de la especificación AASHTO LRFD.
Bastión con línea de apoyos fijos 100% del peso permanente de la superestructura
Bastión con línea de apoyos expansivos 30% del peso permanente de la superestructura
Bastión con línea de apoyos fijos 50% del peso permanente de la superestructura
Bastión con línea de apoyos expansivos 50% del peso permanente de la superestructura
Dirección longitudinal y transversal
Conexión de la línea de apoyos fijos 100% del peso permanente de la superestructura
Conexión de la línea de apoyos expansivos 50% del peso permanente de la superestructura
TABLA 4.1. Peso tributario permanente para el cálculo de fuerza elástica horizontal de bastiones y
conexiones según el tipo de apoyo y la dirección del puente
494. Puentes simples de un solo tramo
4.3.3	Factores y combinaciones de cargas
Las combinaciones de cargas a considerar para el análisis sísmico y los
correspondientes factores de las cargas deben cumplir con los requisitos incluidos
en el artículo A3.4 de la especificación AASHTO LRFD.
4.4	Diseño de los bastiones
Los bastiones deben ser diseñados de acuerdo con lo que establece el artículo 11.6
de la especificación AASHTO LRFD o el artículo 5.2 de la guía AASHTO LRFD.
El análisis del bastión en la respuesta dinámica general del sistema del puente debe
reflejar la configuración estructural, el mecanismo de transferencia de carga hacia el
sistema del bastión, la capacidad del sistema suelo-muro y el nivel esperado de daño en
La presión del terreno sobre las paredes del bastión producto de la carga sísmica en
la dirección longitudinal debe considerar los siguientes casos:
a.	Condición de presión activa conforme el muro se aleja del relleno.
b.	Condición de presión pasiva conforme la carga inercial del puente empuja la
pared del bastión contra el relleno.
Para bastiones con asiento de apoyo donde la abertura de la junta de expansión es
lo suficientemente amplia para tolerar el movimiento cíclico entre el muro del bastión y la
superestructura del puente (es decir, cuando la superestructura no empuja contra el muro
del bastión), la presión de terreno inducida por el sismo sobre el muro del bastión debe
ser considerada como la condición de presión activa dinámica. En este caso, se debe
diseñar el bastión para que sea capaz de soportar, mediante el desarrollo de presión
pasiva, el 30% de la fuerza de sismo longitudinal. El otro bastión debe poseer un apoyo
fijo y debe ser diseñado para que soporte, mediante el desarrollo de presión pasiva, el
100% de la fuerza de sismo longitudinal.
Cuando la abertura en la junta de expansión no es suficiente para tolerar los
movimientos cíclicos del muro y la superestructura o cuando se tengan apoyos fijos en
ambos bastiones, se debe diseñar cada bastión para soportar, mediante el desarrollo de
presión pasiva u otros medios (anclajes, pilotes, etc.), el 100% de las fuerzas de sismo
Las fuerzas que actúan sobre los bastiones para la combinación de sismo deben
ser consideradas de acuerdo con lo que establecen el artículo 11.6.5 y el apéndice
50 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
A11 de la especificación AASHTO LRFD o con los artículos 5.2 y 6.7 de la guía AASHTO
LRFD. El valor de As mencionado en la guía AASHTO LRFD se debe sustituir por el valor
del coeficiente sísmico espectral Ca definido en el capítulo 2 de este documento.
Para cualquier tipo de puente queda prohibido el uso de bastiones formados con
4.5	Diseño de los apoyos
Los apoyos deben cumplir con los requisitos establecidos en la sección 14 de las
especificaciones AASHTO LRFD o el artículo 7.9 de la guía AASHTO LRFD. También se
deben satisfacer los requisitos establecidos en los artículos 18.1, 18.2, 18.7, 18.9, 18.10 o
el artículo 18.12 de las especificaciones de construcción AASHTO LRFD.
Eldiseñodelospernosdeanclajedebecumplirconlosrequisitosindicadosenelartículo
14.8.3 de la especificación AASHTO LRFD o el artículo 7.9.4 de la guía AASHTO LRFD.
Las losas de concreto, las vigas de concreto (prefabricado o colado en sitio),
las vigas de acero (de molino o vigas armadas con placas de acero) y las vigas
de madera deben ser ancladas en los apoyos por medio de pernos. Cuando sea
posible, se prefiere que los pernos queden anclados en los apoyos cuando estos
elementos se cuelan. Alternativamente, se podrá fijarlos dentro de un orificio usando
un adherente epóxico o morteros expansivos, conforme a las especificaciones del
proyecto. En este último caso, los pernos pueden ser corrugados o roscados para
asegurar una adecuada adherencia dentro del orificio.
Los pernos de anclaje de los apoyos deben ser diseñados para que tengan un
comportamiento dúctil. Se debe colocar suficiente acero de refuerzo alrededor de los
pernos de anclaje para soportar las fuerzas horizontales y para anclarlos en la masa
de la subestructura. La formación de grietas potenciales en la superficie del concreto
debe ser investigada y se debe colocar el correspondiente refuerzo diseñado con los
conceptos de “cortante por fricción”.
4.6	Diseño de las llaves de cortante
En el caso en que se quiera utilizar llaves de cortante se debe seguir la
recomendación que se indica en el artículo 4.14 de la guía AASHTO LRFD, donde
se establece que se puede calcular la capacidad de la llave de cortante, incluida la
sobreresistencia, Vok, como:
Vok = 1.5 Vn
514. Puentes simples de un solo tramo
Vok : capacidad de la llave de cortante considerando sobrerresistencia.
Vn : capacidad nominal en cortante en la interface de la llave de cortante calculada
utilizando las propiedades esperadas de los materiales y las condiciones
de la superficie de la interface como se define en el artículo 5.8.4 de la
especificación AASHTO LRFD.
Cuando se coloquen llaves de cortante se deben colocar de manera simétrica.
4.7	Longitud de asiento mínima
La longitud de asiento mínima se puede obtener del artículo 4.7.4.4 de la
especificación AASHTO LRFD o del artículo 4.12 de la guía AASHTO LRFD. Para el
caso de puentes simples de un solo tramo, estas expresiones se simplifican y por lo
tanto el cálculo de la longitud de asiento mínima se obtiene como:
N= I (305+2.50L) (1+0.000125S2
N:	longitud de asiento mínima (mm).
I:	factor de importancia (ver tabla 3.1).
L:	longitud de la superestructura (m).
S:	ángulo de sesgo del apoyo medido a partir de una línea normal al claro (en grados),
La longitud de asiento mínima, N, para una losa o para las vigas de una
superestructura tipo losa, se define como la distancia medida desde la proyección
vertical del extremo de la losa o viga hasta el borde libre del apoyo, como se muestra
52 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Figura 4.1. Longitud de asiento mínima, N.
El manual de rehabilitación sísmica FHWA que se indica en el artículo 1.4 de
este documento es la publicación que se debe utilizar como referencia para la
rehabilitación sísmica de puentes en Costa Rica salvo las modificaciones que aquí
La rehabilitación de puentes existentes es aplicable únicamente en aquellos
puentes incluidos en el alcance que se indica en el artículo 1.2 de este documento.
Las acciones que se pueden emprender ante un puente sísmicamente vulnerable
son: rehabilitar el puente, sustituirlo o cerrarlo.
5.2	Proceso para el diseño de una rehabilitación sísmica
El proceso general para el diseño de una rehabilitación sísmica se describe en el
artículo 1.1 del manual de rehabilitación sísmica FHWA.
Una descripción más detallada de dicho proceso se presenta en los artículos 1.7
y 1.8 del mismo manual para un nivel inferior y un nivel superior de sismo de diseño.
Estos procesos se modifican según se explica a continuación.
El proceso para el diseño de una rehabilitación sísmica solo aplica para un nivel
de sismo superior que se define en el artículo 5.4 de este documento. No se requiere aplicar el proceso para el nivel de sismo inferior.
La rehabilitación sísmica de un puente para un nivel de sismo superior es un
proceso que debe consistir en tres etapas para asegurar que únicamente aquellas
54 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
estructuras que lo requieren sean rehabilitadas. Estas etapas son: diagnóstico
preliminar, evaluación detallada y selección de la estrategia de rehabilitación y diseño
de las medidas de rehabilitación.
a.	Diagnóstico preliminar y priorización. En la etapa de diagnóstico preliminar se
busca identificar si un puente es sísmicamente vulnerable mediante el uso de
métodos simplificados que clasifican la vulnerabilidad sísmica de un puente.
La mayoría de estos métodos de clasificación permiten asignar un índice de
vulnerabilidad sísmica que es función de la vulnerabilidad estructural y la
vulnerabilidad geotécnica. Esta clasificación junto con otros factores, tales
como la importancia del puente, la posible existencia de rutas alternas y la
edad y condición física del puente, le asignan una clasificación al puente que
permite establecer una priorización en un grupo de puentes que requieren de
una evaluación detallada.
b.	Evaluación detallada. Se debe efectuar una evaluación detallada si en el
diagnóstico preliminar se determinó que el puente es vulnerable sísmicamente.
La evaluación detallada implica dos procesos: un análisis de la demanda
para determinar las fuerzas y los desplazamientos impuestos al puente por el
sismo y una estimación de la capacidad para resistir la demanda impuesta.
La evaluación detallada se debe realizar utilizando uno de los seis métodos
recomendados en el manual de rehabilitación sísmica FHWA.
c.	Selección de la estrategia de rehabilitación y el diseño de las medidas de
rehabilitación. Una vez que se ha determinado que un puente es sísmicamente
deficiente se debe determinar cuáles acciones realizar para corregir las
deficiencias encontradas. El proceso de selección de las acciones a realizar
requiere explorar las diferentes alternativas de rehabilitación y el costo
La figura 5.1 de este documento muestra el proceso de rehabilitación sísmica
para puentes siguiendo los requisitos incluidos en el manual de rehabilitación sísmica
FHWA, en su artículo 1.4. Esta figura es diferente a la figura 1.10 del manual de
rehabilitación sísmica FHWA ya que se eliminó la categoría de rehabilitación sísmica
CRS A la cual no es aplicable en Costa Rica.
Figura 5.1. Proceso de rehabilitación sísmica de puentes
5. Rehabilitación de puentes existentes
56 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
5.3	Niveles de desempeño para rehabilitación sísmica
El manual de rehabilitación sísmica FHWA, en su artículo 1.4.1, establece los
niveles de desempeño en función de la importancia operacional del puente (artículo
5.5) y la vida útil de servicio remanente (artículo 5.6). Estos niveles de desempeño se
modifican según se muestra a continuación.
a.	Nivel de desempeño 0 (PL0): requisitos mínimos. Se exige el cumplimiento
de requisitos mínimos para prevenir el colapso ocasionado por la pérdida de
soporte de los elementos de la superestructura.
b.	Niveldedesempeño1(PL1):seguridaddelavida.Eldañosufridoes significativo
y el servicio es interrumpido de manera significativa, pero la seguridad de la
vida está asegurada. Es posible que el puente tenga que ser reemplazado
después de un sismo fuerte. Se considera como daño significativo cuando
existe desalineamiento permanente y agrietamiento, cedencia del acero de
refuerzo y desprendimiento del concreto, los cuales pueden requerir el cierre
del puente para realizar las reparaciones. Puede requerirse la sustitución
parcial o total de columnas. Las vigas pueden haber perdido su apoyo, pero
ningún tramo debe colapsar. Las cimentaciones no sufren daños, excepto
en el caso que se produzca corrimiento lateral importante producido por la
licuación del suelo, en cuyo caso la deformación inelástica en los pilotes es
evidente. En el caso de elementos de acero se considera daño significativo
la cedencia y pandeo local de columnas de acero, pandeo local y global de
elementos de arriostramiento de acero.
c.	Nivel de desempeño 2 (PL2): operacional. El daño sufrido es mínimo y el acceso
a vehículos de emergencia debe estar disponible después de la inspección y
la limpieza de escombros. El puente debe ser reparable con o sin restricciones
al flujo vehicular. Se considera como daño mínimo: cuando la incursión de los
componentes en el rango inelástico es limitada y existen grietas finas por flexión
en los elementos de concreto. No se observan deformaciones permanentes y las
reparaciones no requieren realizarse durante las condiciones de emergencia, a
excepción de las juntas de expansión de la superestructura, las cuales pueden
requerir ser removidas y remplazadas temporalmente.
d.	Nivel de desempeño 3 (PL3): completamente operacional. El daño sufrido es
insignificante y el acceso al puente está disponible para todos los vehículos
después de la inspección y limpieza de escombros. El daño debe ser
reparable sin la interrupción del tráfico. Se considera como daño insignificante
cuando existe evidencia de movimientos o daños menores en elementos no
estructurales, pero no hay evidencia de respuesta inelástica en los elementos
estructurales o deformación permanente de cualquier tipo.
El cliente puede especificar un nivel de desempeño mayor que los indicados. Por
ejemplo, en el caso de puentes extremadamente importantes se puede especificar
un nivel de desempeño donde no se acepte daño alguno y el servicio vehicular se
mantenga disponible en todo momento y no se requiera realizar reparaciones al puente.
5.4	Niveles de sismo
El manual de rehabilitación FHWA, en sus artículos 1.4.2 y 1.4.6, recomienda
evaluar el desempeño sísmico de puentes existentes mediante el uso de dos niveles
de sismo: un nivel de sismo inferior y un nivel de sismo superior. Este enfoque se
modifica según se indica a continuación.
No se requiere evaluar el desempeño sísmico para un nivel de sismo inferior.
Eldesempeñosedebeevaluarparaunniveldesismosuperior.Elniveldesismosuperior
para el diagnóstico preliminar, la evaluación detallada y la rehabilitación de un puente
existente es función de la vida útil remanente del puente, según se indica a continuación. a.	Se debe utilizar el 100% del sismo de diseño para puentes existentes
clasificados como categoría de vida de servicio ASL3.
b.	Se permite reducir hasta un 90% el sismo de diseño para puentes existentes
clasificados como categoría de vida de servicio ASL2.
c.	Se permite reducir hasta un 80% el sismo de diseño para puentes existentes
clasificados como categoría de vida de servicio ASL1.
El sismo de diseño se define como una sacudida sísmica que tiene una
probabilidad de excedencia del 7% en 75 años, lo que equivale a un período de
retorno de aproximadamente 1000 años. Esta sacudida sísmica se puede caracterizar
por medio de un espectro de respuesta de aceleraciones según se describe en el
capítulo 2 de este documento.
5.5	Clasificación por importancia operacional
La clasificación por importancia operacional de un puente existente, que se
describe en el artículo 1.4.3 del manual de rehabilitación sísmica FHWA, se modifica
58 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Para determinar la clasificación operacional de un puente existente se debe
utilizar la clasificación por importancia operacional para el diseño de puentes nuevos
incluida en el artículo 3.1 de este documento.
5.6	Vida de servicio remanente
Las categorías de vida de servicio, que se presentan a continuación, son las mismas
categorías que se incluyen en el artículo 1.4.4 del manual de rehabilitación sísmica FHWA.
Se debe asignar a un puente una de las categorías de vida de servicio establecidas
en la tabla 5.1, las cuales son función de la vida de servicio remanente del puente.
En la estimación de la vida remanente de un puente se debe tomar en cuenta
los siguientes factores: la edad, la condición estructural, la especificación utilizada
para el diseño y la capacidad para soportar tráfico actual y futuro. También se debe
tener en cuenta el efecto que tienen en la capacidad del sistema sismorresistente los
deterioros existentes en los elementos producidos por otras acciones, tales como las
cargas permanentes y las cargas temporales.
No se justifica la rehabilitación de un puente con una vida de servicio remanente
corta porque la probabilidad de que el sismo de diseño ocurra durante la vida
remanente es muy baja y porque no es económicamente justificable. En este documento se consideran como puentes con una vida útil de servicio
muy corta aquellos puentes que clasifican en la categoría ASL1 según la tabla 5.1, si
existe evidencia de que están incluidos en un plan de sustitución.
Los puentes con pocos años de estar en servicio, o aquellos a los que se quiere
extender su vida útil, deben ser rehabilitados para una vida de servicio mayor que
la vida útil remanente.
CATEGORÍAS DE VIDA DE SERVICIO VIDA DE SERVICIO REMANENTE
ASL 1 0 - 15 años
ASL 2 15 - 50 años
ASL 3 > 50 años
TABLA 5.1. Categorías de vida de servicio
5.7	Selección del nivel de desempeño
La determinación del nivel de nivel de desempeño, descrito en el artículo 1.4.5
del manual de rehabilitación sísmica, se modifica según se indica a continuación.
El nivel de desempeño definido en el artículo 5.3 de este documento es función de la
clasificación de importancia operacional del puente según el artículo 5.5 y de la categoría
de vida de servicio definida en el artículo 5.6, según se muestra en la tabla 5.2.
5.8	Puentes exentos
El criterio que se presenta en el artículo 1.4.7 del manual de rehabilitación FHWA,
para determinar si un puente está exento de una rehabilitación sísmica, se modifica
Un puente está exento de una rehabilitación sísmica si cumple con alguno de los
a.	El puente es temporal, según se define en el artículo 3.5 de este documento.
b.	El puente está cerrado al tráfico vehicular y al paso de peatones, no cruza una
carretera en uso, una línea férrea o una vía navegable y su posible colapso
durante un sismo no pone en peligro la vida de personas.
Los puentes modulares tipo Bailey u otros pueden considerarse como temporales
únicamente si cumplen los requisitos anteriores. En caso contrario, deben rehabilitarse
para satisfacer los requisitos para puentes permanentes.
TABLA 5.2. Niveles de desempeño para rehabilitación de puentes
IMPORTANCIA DEL PUENTE y CATEGORÍA DE VIDA DE SERVICIO
Convencionales / otros Esenciales / críticos
ASL 1 ASL 2 ASL 3 ASL 1 ASL 2 ASL 3
PL0 PL1 PL2 PL1 PL2
esencial (PL2)
Puente crítico
60 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
5.9	Determinación del nivel de riesgo sísmico
El procedimiento para determinar el nivel de riesgo sísmico, que se recomienda
en el artículo 1.5 del manual de rehabilitación sísmica FHWA, se modifica según se
A cada puente se le debe asignar un nivel de riesgo sísmico asociado con las
zonas de amenaza sísmica de Costa Rica según se indica en la tabla 5.3.
5.10	Categorías de rehabilitación sísmica (CRS)
El procedimiento para determinar la categoría de rehabilitación sísmica, que se
presenta en el artículo 1.6 del manual de rehabilitación sísmica FHWA, se modifica
Todo puente por rehabilitar se le debe asignar una categoría de rehabilitación
sísmica (CRS) para establecer los requisitos mínimos requeridos para realizar un
diagnóstico preliminar, para seleccionar el método de evaluación detallada y para
establecer las medidas de rehabilitación.
La categoría de rehabilitación sísmica A no se aplica en Costa Rica.
Se debe asignar una categoría de rehabilitación sísmica a un puente existente
entre tres posibles alternativas: B, C y D.
La determinación de la categoría de rehabilitación sísmica de un puente
existente es función del nivel de desempeño sísmico (ver sección 5.7) requerido, el
cual es función de la vida de servicio remanente, de la clasificación de importancia
operacional y del nivel de riesgo sísmico del sitio según se muestra en la tabla 5.4.
Los niveles mínimos de desempeño recomendados en este documento son PL0,
PL1, PL2 y PL3.
NIVEL DE RIESGO ZONAS DE AMENAZA SÍSMICA
II Zona II
III Zona III
IV Zona IV
TABLA 5.3. Nivel de riesgo sísmico
TABLA 5.4. Categorías de rehabilitación sísmica en función del nivel de desempeño
Desempeño mínimo
II CRS B CRS C CRS C CRS C
III CRS B CRS C CRS C CRS D
IV CRS B CRS C CRS D CRS D
Para determinar la categoría de rehabilitación sísmica se debe seguir el
procedimiento descrito a continuación y mostrado en la figura 5.1:
Paso 1.	Se debe determinar lo siguiente:
a.	La importancia operacional del puente (artículo 5.5).
b.	La vida útil de servicio remanente del puente y asignar una categoría de
servicio (tabla 5.1).
c.	El sitio de cimentación, basado en el tipo de suelo y el perfil (artículo 2.3).
Paso 2.	Determinar el nivel de desempeño para el puente (de PL0 a PL3)
basado en la vida de servicio remanente y la importancia operacional
del puente (tabla 5.2).
Paso 3.	Determinar el nivel de riesgo (tabla 5.3).
Paso 4.	Determinar la categoría de rehabilitación sísmica requerida según
la tabla 5.4.
62 Lineamientos para el diseño sismorresistente de puentes
Figura 5.1. Esquema de la determinación de la categoría de rehabilitación sísmica
5.11	Proceso de rehabilitación para un sismo de nivel inferior
y un sismo de nivel superior
El proceso de rehabilitación para un sismo de nivel inferior y un sismo de nivel
superior, que se describe en artículo 1.7 y 1.8 del manual de rehabilitación sísmica
FHWA, respectivamente, se modifica según se indica en el artículo 5.2 de este
5.12	Requisitos mínimos
Los requisitos mínimos para un nivel de sismo superior con el fin de realizar el
diagnóstico, la evaluación detallada y el diseño de la rehabilitación, que se indican
en el artículo 1.9 del manual de rehabilitación sísmica FHWA, se modifican según se
Los requisitos mínimos para diagnóstico, evaluación detallada y diseño de la
rehabilitación se definen según la categoría de rehabilitación sísmica asignada al
puente. Estos requisitos mínimos se muestran en la tabla 5.5.
CATEGORÍAS DE REHABILITACIÓN SÍSMICA
Componentes que deben ser diagnosticados
1. Longitud de asiento 1. Longitud de asiento
2. Conexiones 2. Conexiones
3. Licuación 3. Columnas y muros
4. Cimentaciones y licuación
TABLA 5.5. Componentes que deben ser diagnosticados
5.13	Diagnóstico preliminar y priorización
El diagnóstico preliminar y la priorización de puentes, descrito en el artículo 1.10
del manual de rehabilitación sísmica FHWA, se presenta a continuación.
El diagnóstico preliminar de un puente es rápido, fácil de aplicar y conservador. Si el
diagnóstico se realiza a un grupo de puentes, los métodos empleados permitirían priorizar
el orden de evaluación detallada y diseño de la rehabilitación de los puentes en estudio.
Existen tres métodos para diagnóstico preliminar y priorización de puentes. Estos
a.	método de índices,
b.	método de daño esperado y
c.	método de evaluación del riesgo sísmico.
Cuando se utilice el método de índices se puede utilizar el coeficiente sísmico
para los períodos largos de vibración Cv
presentado en la tabla 2.4-1 en lugar del
coeficiente de aceleración espectral para el período de 1.0 segundo SD1
Los puentes que a partir de un diagnóstico preliminar sean identificados
como sísmicamente vulnerables deben ser evaluados detalladamente según las
disposiciones del artículo 5.14.
Los componentes que deben ser evaluados en el diagnóstico preliminar dependen
de la categoría de rehabilitación sísmica asignada al puente conforme al artículo 5.10
y se incluyen en la tabla 5.5.