Presentación: Ing. Carlos Gerbaudo

Transcripción

1 Colegio de Profesionales de la Ingeniería Civil de Entre Ríos DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PUENTES DE LUCES MEDIAS PARANÁ - 3 MARZO Presentación: Ing. Carlos Gerbaudo UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

2 TEMARIO Parte 1. Introducción Parte 2. Diseño conceptual Parte 3. El tablero de sección cajón Parte 4. Métodos Constructivos

3 PARTE 1. INTRODUCCIÓN Tabla 1.1. Clasificación de puentes según su tamaño Obras de arte menores o alcantarillas: L < 6 m Puentes de luces cortas: 6 m < L < 30 m Puentes de luces medias: 30 m < L < 60 m Puentes de grandes luces: L > 60 m

4 PUENTE COLGANTE GOLDEN GATE BRIDGE (SAN FRANCISCO) LUCES OPTIMAS L > 350 m

5 PUENTE ATIRANTADO

6 PUENTE EN ARCO CON TABLERO INFERIOR LUCES OPTIMAS 60 < L < 200 m

7 PUENTE EN ARCO CON TABLERO SUPERIOR VIADUCTO SOBRE LAGO SAN ROQUE L total = 300 m L arco = 162 m LUCES OPTIMAS 60 < L arco < 200 m

8 PUENTE CAJÓN DE CANTO CONSTANTE PUENTE SOBRE EL RÍO COLASTINÉ (L=53 m) LUCES OPTIMAS 35 < L < 70 m

9 PUENTE CAJÓN DE CANTO VARIABLE PUENTE HUASCO CHILE (116 m LUZ CENTRAL) LUCES OPTIMAS 60 < L < 200 m

10 PUENTE DE MULTIPLES VIGAS PUENTE ALIVIADOR Nº 10 RN 158 (L=35 m) LUCES OPTIMAS 15 < L < 40 m

11 TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL vs. LUZ TRAMO LUZ [m] TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL COLGANTE 200 a a >400 ATIRANTADO 80 a a 400 ARCO 30 a a a 300 CAJÓN CANTO VARIABLE 50 a a a 300 CAJÓN CANTO CONSTANTE 25 a a a 120 LOSA 5 a a a 50 LOSA NERVURADA 20 a a a 50 MULTIPLES VIGAS 5 a a a 50 BOVEDA 5 a a 15 PORTICO 5 a a 20 MARCO O CAJA 5 a a 12

12 METODOS CONSTRUCTIVOS vs. LUZ TRAMO LUZ [m] MÉTODO CONSTRUCTIVO ENCOFRADO ESTRUCTURA 60 a a a 300 AUTOPORTANTE VOLADIZOS SUCESIVOS 100 a a 400 CON ATIRANTAMIENTO VOLADIZOS SUCESIVOS "IN SITU" 50 a a a 250 CON CARROS DE AVANCE VOLADIZOS SUCESIVOS 50 a a a 150 CON DOVELAS PREFABRICADAS EMPUJE O LANZAMIENTO 30 a a a 70 TRAMOS SUCESIVOS 20 a a a 70 CON CIMBRA AUTOPORTANTE CIMBRA CONVENCIONAL 5 a a 100 MONTAJE PREFABRICADOS 5 a a a 50 CON GRUA VIGAS DE LANZAMIENTO 20 a a a 50 IZADO VERTICAL 30 a a a 100 RIPADO LATERAL 10 a a a 60

13 Colegio de Profesionales de la Ingeniería Civil de Entre Ríos DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PUENTES DE LUCES MEDIAS PARTE 2. DISEÑO CONCEPTUAL

14 DISEÑO DE UN PUENTE DE LUCES MEDIAS Satisfacer diferentes condicionantes de diseño: 1) CONDICIONANTES FUNCIONALES Geometría general: definida por el diseño vial y por el móvil que utiliza la vía sobre el puente y/o debajo del puente Satisfacer el perfil longitudinal o rasante del camino Perfil transversal: Ancho de calzadas, banquinas, sobreanchos, veredas Cumplir con lo gálibos libres horizontales y/o verticales definidos Estructura del puente: impuesta por los requerimientos del móvil que utiliza la vía Verificación de E.L.U: Resistencia Verificación de E.L.S: Control de fisuración, deformaciones y vibraciones

15 2) CONDICIONANTES TOPOGRÁFICOS Terreno llano, ondulado o montañoso Valle entre montañas Ancho, forma y profundidades del río Ubicación de construcciones y/o mejoras existentes 3) CONDICIONANTES AMBIANTALES Crecidas de agua Fluctuaciones de marea Temperaturas medias y extremas Períodos de heladas Períodos de lluvia y sequía Granizo, nieve.

16 4) CONDICIONANTES DE FUNDACIONES Reconocimiento y sondeos del terreno de fundación Informes geológicos y de mecánica de suelos El grado de dificultad de las fundaciones tiene una influencia importante sobre la elección del sistema constructivo y luces más económicas de los tramos 5) CONDICIONANTES LOCALES Disponibilidad de materiales Disponibilidad de mano de obra especializada Disponibilidad de equipos Disponibilidad de energía eléctrica Disponibilidad de agua para construcción Posibilidad de acceso de equipos y transporte de materiales

17 6) CONDICIONANTES SOCIO-ECONOMICOS Cualidades estéticas Control de impacto sonoro y/o visual Costo de la inversión inicial Costo de mantenimiento Puesta en valor de una región o sector de una provincia/ciudad Icono o imagen de una provincia/ciudad

18 PROYECTO DE UN PUENTE DE LUCES MEDIAS ELECCION DE MATERIALES ELECCION DE LA TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL ELECCION DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO COMO SE CONSTRUYE??? CADA PROYECTO ESTARÁ ASOCIADO A UN DETERMINADO MÉTODO CONSTRUCTIVO

19 PARTE 3. LA SECCION CAJÓN

20 LA SECCION CAJÓN LOSA SUPERIOR FORMA PLATAFORMA CONDUCE LAS CARGAS A LAS ALMAS CABEZA DE COMPRESIÓN (M+) DIMENSIONES hmín >= 0.80 m H >= 1.20/1.30 m L >= 30 m B hmín H LOSA INFERIOR CIERRA CIRCUITO DE TORSIÓN CABEZA DE COMPRESIÓN (M-) ALMACENA PRECOMPRESIONES DE PRETENSADO ALMAS CONDUCEN LAS CARGAS POR CORTE HASTA LOS APOYOS

21 VENTAJAS SECCION CAJÓN Tiene una gran cabeza superior e inferior, lo que la hace apta para soportar momentos flectores positivos y negativos. Por su condición de sección cerrada tiene una gran rigidez a la torsión. La viga cajón cerrada funciona como un marco que tiene gran rigidez transversal, lo que reduce la distorsión de la sección. Es apta para soportar cargas descentradas, sin desequilibrar apenas la simetría de la distribución transversal de las tensiones longitudinales de flexión. Tiene un gran radio de giro (relación Inercia/Área), por lo que se obtiene un excelente rendimiento para el pretensado.

22 SECCION TRANSVERSAL Figura 2.1. Cajón monocelular Figura 2.2. Cajón monocelular con voladizos apuntalados

23 SECCION TRANSVERSAL Figura 2.3. Cajón multicelular Figura 2.4. Estimación del número de cajones en función de la luz y ancho del tablero

24 MATERIALES En general, se utilizan dos tipos de materiales compuestos: Hormigón Pretensado Estructuras Mixtas de Acero y Hormigón.

25 MATERIALES Figura 2.7. Vista general de una sección cajón de hormigón pretensado

26 MATERIALES Figura 2.8. Esquema de una sección cajón mixta de acero y hormigón

27 COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA SECCIÓN CAJÓN MECANISMOS RESISTENTES: MODO 1: FLEXIÓN TRANSVERSAL MODO 2: FLEXION LONGITUDINAL (SHEAR LAG) MODO 3: TORSION (UNIFORME Y ALABEO) MODO 4: DISTORSION

28 COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA SECCIÓN CAJÓN 1) F.T.L. NO VALE TEORÍA CLASICA DE VIGA 2) F.LONG. + SHEAR LAG 3) TORSIÓN 4) DISTORSIÓN

29 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN H=CONSTANTE DATOS DE PARTIDA: ANCHO TOTAL DEL TABLERO = B LUZ DEL TRAMO = L

30 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN ALTURA DE LA SECCIÓN CAJÓN H (Función del procedimiento de construcción) Cimbra: H/L 1/25 a 1/30 Tramos sucesivos: H/L 1/18 a 1/25 Lanzamiento H/L 1/14 a 1/17 (sin pilas provisionales): Voladizos sucesivos: H/L 1/15 a 1/21 (St. Claude 1/28) PUENTE COLASTINÉ: H = 3.0 m ; L = 52.6 m ; H/L 1/17

31 DIMENSIONADO DEL TABLERO SECCIÓN CAJÓN EJEMPLO: H=Cte, L = 50 m, B = 12.3 m SECCIÓN CAJÓN EN EL CENTRO DEL TRAMO SECCIÓN CAJÓN EN EL APOYO DEL TRAMO

32 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN H=VARIABLE DATOS DE PARTIDA: ANCHO TOTAL DEL TABLERO = B LUZ DEL TRAMO = L

33 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN H=VARIABLE LEY DE VARIACIÓN DEL CANTO DE LA VIGA: PARABOLICO, CUBICO O LINEAL

34 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN CANTO VARIABLE EJEMPLO EJEMPLO: L = 140 m B = m SECCIÓN CAJÓN EN EL CENTRO DEL TRAMO SECCIÓN CAJÓN EN EL APOYO

35 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN H: CONSTANTE EJEMPLO 1 Figura Cuantías de acero de sección cajón de canto constante construidas por tramos sucesivos

36 DIMENSIONADO DEL TABLERO DE SECCIÓN CAJÓN EJEMPLO ESTIMACIÓN DE CANTIDAD DE MATERIALES PARA 1 TRAMO DE L = 50 m, B = 12.3 m: Volumen de hormigón = 0.6 m 3 /m 2 x 50 m x 12.3 m = 369 m 3 Peso acero pretensado = 20 kg/m 2 x 50 m x 12.3 m = kg Peso acero pasivo = 100 kg/m 2 x 50 m x 12.3 m = kg.