Tendencias actuales en el diseño y construcción de puentes: Puentes Integrales y Puentes con Pretensado Extradorsal

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1 Tendencias actuales en el diseño y construcción de puentes: Puentes Integrales y Puentes con Pretensado Extradorsal Dr. Ing. Fernando Sima* * Profesor de Puentes IET - Universidad de la República Profesor de Puentes FI - Universidad de Montevideo Investigador ANII (Candidato) Miembro de IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering) Miembro de IABMAS (International Association for Bridge Maintenance and Safety) Puentes Integrales Que se considera un puente integral? Sin juntas de dilatación Sin aparatos de apoyo Razón de ser de los puentes integrales Juntas de dilatación Aparatos de apoyo Singularidades en la estructura del tablero - Perdida de funcionalidad del tablero -Mayor frecuencia y costo de las operaciones de mantenimiento - Mayor deformabilidad

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3

4 Tendencia de la inversión en la construcción/mantenimiento de puentes en Europa Ventajas de los puentes integrales Reducción de los costos de mantenimiento relacionados con juntas de dilatación y apoyos o por problemas relacionados por un mal funcionamiento de estos. Mejora en la funcionalidad (confort del usuario) - Mayor redundancia estructural. - Mejor respuesta frente a cargas en servicio, así como cargas accidentales (sismo, impacto, etc.) -Mayor capacidad residual en ELU - Menor deformabilidad Costo de construcción competitivo Esto no quiere decir que sean estructuras libres de mantenimiento

5 Experiencia Internacional USA Gran cantidad de puentes integrales ejecutados desde los años 60 -En general no superan los 90 m (algunas excepciones: TenesseL=358 m) -Características en común: estribo cimentado sobre una línea de pilotes (en general metálicos hincados), losa de transición integrada al diafragma del tablero, que a su vez recoge la cabeza de los pilotes. -Se limita el ángulo de esviaje (<30-45 ) -El diseño se basa en reglas practicas/experiencia. Se ha invertido muchoesfuerzo de investigación en este tema en los últimos años. Esquema típico de un puente integral (IAB Integral Abutment bridge)

6

7 Experiencia Internacional Reino Unido La UK HighwayAgencyincluyóla consideración de puentes integrales para longitudes cortas y medias a partir de 1992 Campañas experimentales a comienzos de los años 90 (England et al. 2000)

8

9 Experiencia Internacional Suiza Larga tradición de puentes integrales/semi-integrales: 40 % de los puentes de la FEDRO Las directrices de diseño de la Oficina de carreteras de la Federación Suiza (FEDRO) incluyen desde 1990, como regla general, que las juntas de dilatación se deben evitar en puentes de hasta 60 m. En vez de limitar la longitud del puente, la revisión 2010 de las directrices de la FEDRO limita el desplazamiento máximo del extremo, en función de varios parámetros

10 Puentes rectos o de curvatura moderada La rigidez longitudinal es usualmente mucho mayor que la rigidez de la subestructura. Estribos tan flexibles como sea posible Si no es posible hacer los estribos flexibles Semi-integral

11 Puentes de curvatura fuerte Aparecerán además esfuerzos de flexión transversales Estribos tan rígidos como sea posible

12 A tener en cuenta en el diseño Geometría en planta Longitud de movimiento ( movement length ) Desplazamiento máximo en el extremo del puente (efectos de temperatura, retracción, fluencia, esfuerzos horizontales, etc) Sistema estructural Tipo de tablero (hormigón armado/pretensado, mixto, etc.) Tipo y rigidez del estribo Condiciones del suelo Secuencia constructiva Detalle de losa de transición y encuentro tablero-estribo Rigidez transversal a flexión (en el caso de puentes de curvatura importante)

13 Análisis

14 Análisis no lineal Líneas de investigación Modelos simplificados para la interacción suelo-estructura Instrumentación y monitoreo de puentes integrales en servicio Efectos de la interacción suelo-estructura en el desempeño de los puentes integrales frente a cargas de tipo sísmico Transformación de puentes existentes simplemente apoyados a puentes integrales

15 Puentes: Diseño y Construcción Puentes Extradosados Concepto de puente extradosado Mathivat 1988 Previamente utilizado por Christian Menn(Puente de Ganter) 1980 Puentes: Diseño y Construcción Compiten con los puentes ejecutados por voladizos sucesivos y atirantados Luces entre 100 y 200 m

16 Puentes: Diseño y Construcción Puente de Ganter(Suiza, 1980) Christian Menn Puentes: Diseño y Construcción Propuesta de Mathivat para el viaducto Arrêt-Darré (Francia, 1983)

17 Puentes: Diseño y Construcción Puente de BartonCreek (USA, 1991) Tony Gee Puentes: Diseño y Construcción Puente de Socorridos (Portugal, 1994)

18 Puentes: Diseño y Construcción Odawara Blue Way(Japón, 1994) Puentes: Diseño y Construcción

19 Puentes: Diseño y Construcción Características de los puentes extradosados Torres (pilonos) de poca altura (L/10) Se admiten valores de tensión en los cables más altos que en los puentes atirantados Utilización de anclajes típicos de pretensado(no aparecen los efectos de fatiga en anclajes de atirantados) No hay necesidad de ajuste de la fuerza en los cables Configuración muy favorable en el caso de puentes de muchos vanos (>3) Competitivo desde el punto de vista económico (consumo de materiales hormigón/acero equilibrado) Puentes: Diseño y Construcción

20 Puentes: Diseño y Construcción Variables a considerar a nivel de diseño conceptual Cuidadosa selección del reparto de rigideces entre tablero y pilonos Relación entre el vano principal y el vano de compensación Canto del tablero Relación entre tablero/torres y subestructura Altura de las torres Tensión admisible en los cables Distancia de la torre al anclaje del primer cable en el tablero Puentes: Diseño y Construcción Sunniberg bridge(suiza, 1998) Christian Menn

21 Puentes: Diseño y Construcción Sunniberg bridge(suiza, 1998) Christian Menn Puentes: Diseño y Construcción Sunniberg bridge(suiza, 1998) Christian Menn

22 Puentes: Diseño y Construcción Puente extradosado en Maribor (Eslovenia, 2007) Puentes: Diseño y Construcción Puente extradosado en Maribor (Eslovenia, 2007)

23 Puentes: Diseño y Construcción Puente extradosado en Maribor (Eslovenia, 2007) Puentes: Diseño y Construcción Pearl Harbor Memorial Bridge(New Haven, USA 2012)

24 Puentes: Diseño y Construcción Pearl Harbor Memorial Bridge(New Haven, USA 2012) Puentes: Diseño y Construcción Yumekake Bridge(Japón, 2010)

25 Puentes: Diseño y Construcción Yumekake Bridge(Japón, 2010) Puentes: Diseño y Construcción Puente sobre el río Deba (España, 2003)

26 Puentes: Diseño y Construcción Puente sobre el río Deba (España, 2003) Puentes: Diseño y Construcción Puente sobre el río Deba (España, 2003)

27 Gracias por su atención Tendencias actuales en el diseño y construcción de puentes: Puentes Integrales y Puentes con Pretensado Extradorsal Dr. Ing. Fernando Sima* * Profesor de Puentes IET - Universidad de la República Profesor de Puentes FI - Universidad de Montevideo Investigador ANII (Candidato) Miembro de IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering) Miembro de IABMAS (International Association for Bridge Maintenance and Safety)

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