Puente Meatlico Con Losa Ortotropica

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 1. INTRODUCCION Los puentes Metálicos y de losa ortotrópica son una nueva forma de colaboración del metal y el hormigón, en este caso yuxtapuestos no mezclados como en el hormigón armado y pretensado, pero si conectados entre sí para que trabajen conjuntamente. Los puentes metálicos ortotrópicos se comenzaron a construir después de la segunda guerra mundial, debido a la necesidad de salvar grandes vanos sobre los principales ríos de Europa, siendo Alemania el país en el que se desarrollaron las principales teorías de cálculo y en EEUU. Al mismo tiempo se incluyeron muchos ensayos que contribuyeron al desarrollo de los puentes ortotrópicos. Un puente metálico ortotrópico, son tableros conformados por perfiles, tienen una serie de armaduras, encima de esto vienen losas que son ortotrópicas y estas losas son planchas de ½” de grosor y para que no se deformen ellas tienen una (costilla o nervaduras) perpendiculares entre sí, que pueden tener varias formas de perfiles. Vista de encima esto sería como un reticulado y son electro-soldados.

Actualmente los puentes metálicos han ido siempre por delante del hormigón, porque se iniciaron aproximadamente un siglo antes. También ha ido siempre por delante en dimensiones, es decir, en sus posibilidades para salvar luces mayores, porque el acero es un material con mayor resistencia especifica que el hormigón.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 1

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Los puentes de tablero ortotrópico fueron poco desarrollados en América Latina, los países que más construyeron este tipo de estructuras fueron los países de Venezuela y Brasil. En Bolivia prácticamente no se cuenta con ninguna experiencia en este tipo de puentes debido principalmente al mayor costo que representan, por lo menos es lo que se desprende de algunos comentarios a priori, sin embargo un análisis más exhaustivo considerando las ventajas de esta estructura, poco difundidas en el ámbito nacional, además de la realidad geográfica nacional y mejor aún a nivel regional sería muy bueno realizar este tipo de puentes ya que este tipo de estructuras son para puentes mayores (luces mayores a 50 m.). 2. OBJETIVOS.2.1 OBJETIVO GENERAL Diseñar un puente vehicular de tablero metálico ortotrópico para evaluar el comportamiento estructural, con ventajas de durabilidad, montaje rápido y resistencia. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS     

Analizar a los puentes de tablero metálico ortotrópico, comprendiendo su comportamiento estructural. Analizar las diferentes solicitaciones, cargas y deflexiones que se presentan en los puentes ortotrópicos para un adecuado diseño. Describir el método de Pelikan Eslinger para el diseño de puente metalico de tablero ortotrópico. Realizar un ejemplo numérico para una mejor comprensión del diseño del puente , Analizar las ventajas y desventajas del puente metálico ortotropico, para hacer un análisis comparativo con otros tipos de puentes,

3. CONCEPTO GENERAL DEL ESTUDIO Un puente metálico con tablero ortotropico está formado por una placa de piso, largueros, viguetas y vigas principales, todos estos elementos dispuestos como se presenta en la figura. Existen puentes con tablero ortotropico de sección abierta, con nervios de sección “I” o doble “T” y con tablero ortotropico de sección cerrada, con nervios de sección cajón. Una placa ortotropica se parece a un emparrillado plano figura pero como la placa es parte de la parrilla es más complicado de analizar. En los puentes la placa de acero es protegida contra el tráfico y las condiciones de la intemperie por una ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 2

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 superficie de rodamiento, la placa sirve como aleta superior a las vigas de piso transversales y a las vigas principales longitudinales y esta reforzada por las costillas longitudinalmente, la combinación del tablero con las vigas principales y secundarias permite el diseño de puentes con largas y atractivas luces de poco espesor

El acero empleado para puentes de tablero ortotropico como para las otras aplicaciones del acero en puentes, es de grupo M270 según la designación de la AASHTO y según la ASTM del grupo de A709 que comprende a los aceros estructurales con autoprotección contra corrosión ambiental, de baja aleación, soldable y de alta resistencia. Uniones De Los Elementos. Las uniones entre los diferentes elementos que conforman la cubierta de acero ortotropico para puentes: viga principal, viguetas largueros y chapa del piso por lo general son casi monolíticas, lo que se consigue por medio de soldaduras, remaches o pernos de alta resistencia 3.1 PARTES DEL PUENTE Las partes más importantes que componen una cubierta ortotropica son la chapa del piso, costillas longitudinales, vigas principales y viguetas 3.1.1 Chapa de piso La chapa del piso en un puente ortotropico está formada por planchas de acero que son estructuras delgadas donde el ancho es mucho mayor que el espesor. En general varia de 1.0 a 2.5 cm, se debe evitar espesores menores a 1 cm porque los numerosos puntos de soldadura tienden a su mayor deformación. 3.1.2 Costillas o largueros ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 3

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Las costillas longitudinales son elementos que como ya se indicó rigidizan la placa, las cuales se hacen continuas a través ranuras o escotaduras en las almas de las piezas de puentes con el objeto de evitar el tener que hacer muchas soldaduras a tope. Los empalmes de las costillas pueden coordinarse con empalmes transversales de las cubiertas.

a) Costillas abiertas rara vez tienen un espaciamiento menor a 12 pulgadas, este espaciamiento mínimo depende de la accesibilidad para su fabricación. El espaciamiento máximo casi nunca es mayor a 15 pulgadas estando determinada por la rigidez de la placa de la cubierta. b) Costillas cerradas Debido a que tienen mayor rigidez a la torsión presentan una mejor distribución de carga por lo que requieren de menos acero y menos soldadura que las costillas abiertas pero la desventaja de estas costillas es que son más difíciles d inspección durante el mantenimiento y sus empalmes son más complicados por sus detalles. 3.1.3 Viguetas o piezas de puente Las viguetas son elementos que rigidizan transversalmente a la placa sirviendo también como apoyos elásticos a las costillas. En la práctica las costillas transversales se reemplazan por piezas de puentes que son vigas de secciones T invertidas con la placa actuando como patín superior. Los espaciamientos se mantienen constantes desde 1.0 m hasta 4.5 m 3.1.4

Vigas Principales

Las vigas principales son elementos principales donde se apoyan las viguetas y donde transmitirán los esfuerzos de cada elemento y los cuales serán resistidos en conjunto. Las vigas principales que se utilizan más comúnmente en puentes ortotropicos son las vigas de caja y las del alma simple, dependiendo si se quieren restringir el peralte de la estructura, en este caso se emplean vigas de caja que por su rigidez puede reducir u omitir los arriostramientos transversales. 3.1.5 Capa de rodadura Todas las cubiertas de acero que soportan trafico requiere del recubrimiento con algún material no metálico con el fin de protegerse del daño accidental, distribuir

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 4

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 las cargas de ruedas, dar una superficie de rodamiento plana y no resbalosa, de cubrir las irregularidades de la superficie y de proteger al acero a las corrosiones.. a) Pavimentos bituminosos Los pavimentos bituminosos se han usado con un buen éxito en pisos metálicos para puentes ortotropicos. Las únicas precauciones que se deben tener consisten en hacer que el pavimento sea de consistencia tal que no se desplace bajo la acción del tránsito y que resulte bien liso. En cualquier puente donde se hayan utilizado mezclas no muy densas, graduadas, no muy ricas, bien compactadas en su lugar

Pavimento Bituminoso aplicado sobre un piso Ortotrópico b) Pavimentos epoxi de alta resistencia Los pavimentos epoxicos son morteros asfalticos a los que se agregan resinas epoxicas (polímeros) de las diversas familias de plásticos que tienen un curado lento facilitando la adherencia del pavimento a la superficie metálica, permitiendo la creación de pisos o pavimentos de altísima resistencia. 3.2 FABRICACION DE LAS CUBIERTAS ORTOTROPICAS. Las placas ortotropicas se fabrican en taller en paneles tan grandes como lo permitan los medios de transporte y montaje. Las unidades prefabricadas del tablero ortotropico se pueden transportar por ferrocarril, barco o camión, por ejemplo.   

Módulos de 8 metros de ancho y 24 metros de largo han sido transportados por embarcaciones pequeñas utilizadas para el transporte de carga. En camiones se han llegado transportar módulos de 8 metros de ancho y 12 metros de largo y 45 toneladas de peso. En ferrocarril el ancho máximo queda limitado a unos 3.30 metros.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 5

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 El método de pre ensamblado en taller más comúnmente utilizado es el método Gary o de chicago que consiste en que todos los miembros son escariados a ángulos geométricos deseados y longitudes de contra flecha por separado, para luego ensamblarse en el taller en módulos, las longitudes de contra flecha por separado, para luego ensamblarlas en módulos, los módulos se llevan al lugar de la obra donde son alineados geométricamente cuando la estructura está cargada. Para realizar los diferentes cortes se utiliza un soplete de llama de oxígeno para cortar las vigas a las longitudes requeridas, En la figura se muestran diferentes tipos de uniones realizados entre largueros de sección abierta y viguetas en puentes ya construidos.

Cortes Especiales para Largueros Abiertos en Puentes Construidos En la siguiente figura se muestran los cortes realizados en las almas de las viguetas en puentes ya construidos con largueros de sección en cajón.

Cortes Especiales Para Largueros Cerrados en Puentes Construidos ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 6

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 El perforado de agujeros para pernos y remaches en el acero estructural se produce generalmente mediante el punzonamiento con límites de espesor de 1/8 de pulgada más que el diámetro nominal del perno según las normas de (AISC).

En la figura se muestra el montaje y soldado de las piezas metálicas

En la (figura 3.6) se muestra el montaje y soldado de las piezas metálicas Se calcula que la longitud total de soldaduras requeridas en el montaje de un tablero construido a base de largueros de sección abierta es el doble que para tableros fabricados con largueros de sección cerrada o cajón. También con largueros de sección en cajón se consiguen puentes más ligeros al permitir una mejor distribución de las cargas concentradas, pero entre sus desventajas se tiene la mayor dificultad en la fabricación de estas secciones y que la ejecución de las uniones son más complicadas. 3.2 MONTAJE DE LAS CUBIERTAS ORTOTROPICAS El montaje de módulos de la cubierta ortotropica se puede realizar mediante diversos métodos. La elección de un método en un caso determinado está influenciada por el tipo de estructura, longitud de la luz, condiciones del sitio, modo de envió del material al sitio y equipo de montaje disponible.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 7

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Independientemente del procedimiento de montaje que se haya seleccionado, se tienen dos consideraciones que superan a toda las demás. La primera es la seguridad y la estabilidad de la estructura bajo todas las condiciones de construcción parcial, carga de construcción y carga de viento que se encontraran durante el montaje. La segunda consideración es que el puente debe montarse de tal modo que se desempeñe tal como se diseñó. 3.2.1 Montaje de puentes de pequeñas y medianas luces El montaje de puentes de viga simple por lo general se realiza con una grúa de oruga o de camión. Usualmente los puentes de este tipo requieren una cantidad mínima de ingeniería y son montados de manera rutinaria por un operador experimentado. 3.2.2 Montaje de puentes de grandes luces En puentes de grandes luces la mejor manera de realizar el montaje es por medio de volados sucesivos sobre todo si las características topográficas del lugar no permiten cimbras para ello se debe montar las estructuras desde los dos extremos hacia el centro por medio de dos grúas que van sosteniendo los módulos de placa ortotropica mientras son montados en sus posiciones geométricas El proceso de construcción es generalmente el mismo, en la figura se muestra el proceso de montaje del puente colgante de Duisburg – Homberg en Alemania el cual se realizó por medio de volados sucesivos en esta figura se describen cada una de las fases del montaje.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 8

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Montaje

del Puente Colgante duisburg – Homberg en ALEMANIA

3.3 ECONOMIA DE LOS PUENTES DE TABLEROS ORTOTROPICOS EN COMPARACION CON SISTEMAS TRADICIONALES DE PISO La construcción con acero presenta una serie de ventajas siendo la principal como ya se dijo, la posibilidad de prefabricación y estandarización. De esta estandarización se derivan las siguientes ventajas:     

Simplificación del trabajo en oficinas y estudios Mecanización de la producción Incremento del rendimiento en taller Rapidez de montaje Economía de mano de obra.

Las segundas ventajas esenciales de las estructuras espaciales pueden ser de los precios unitarios, variables en función del material empleado y del tipo de estructura. En general los precios unitarios de estas estructuras espaciales son ligeramente superiores a las tradicionales de piso, pero la disminución de pesos puede conducir a una economía sustancial en conjunto, aumentando esta economía cuantos mayores sean las luces a salvar. La reducción de precios unitarios en las estructuras espaciales se obtiene en: 

Sobre los materiales, por el empleo de un acero de calidad suficiente pero no superabundante.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 9

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312   

Sobre la fabricación, por el empleo de uniones más sencillas y por la estandarización de ciertos elementos, por la utilización de soldadura Sobre el montaje, por la utilización de uniones parcialmente favorables para su ejecución en obra y permitiendo también prefabricación y realización rápida de bulones, chavetas, soldadura automática, etc. Sobre la pintura, por el empleo de elementos de superficie mínima expuesta a corrosión: tubos, etc.

4.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE CALCULO 4.1.- Métodos de cálculo de las losas ortotropicas Los métodos tradicionales de cálculo se basan en el estudio independiente de los diferentes elementos que componen la estructura del puente; chapa piso, largueros, viguetas, etc. Sin tener en cuenta la interacción o comportamiento espacial. Todos los procedimientos de cálculo hasta el presente se pueden clasificar en dos grandes grupos: 



En primer lugar, se considera la estructura como un emparrillado de vigas, para lo cual se aplican los siguientes procedimientos adecuados a la clase de estructura y que se encuentran explicados en gran parte de los tratados de cálculo de estructuras. estos estos procedimientos no siempre proporcionan soluciones satisfactorias El segundo que considera a la estructuras como una placa ortotropica , es decir con diferentes propiedades elásticas según dos direcciones ortogonales. Estos procedimientos son de aplicación más general y cuyos resultados son más satisfactorio que la solución anterior

El cálculo de los tableros ortotropicos responde a la ecuación de Huber que expresa lo siguiente:

Donde: W= recorrido verticales de los puntos correspondientes a las superficies medias del tablero Q=rigidez o fuerzas en el tablero ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 10

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Dx= rigidez a la de las placas en la dirección “y” H=rigidez a las de la placa Para el cálculo de placas de diferentes rigidez a las flexión a las flexión según dos direcciones ortogonales

Flexión de las placas en la dirección “x” Dy= rigidez a la flexión Donde: E= módulo de elasticidad longitudinal del acero t= espesos de la placa µ=módulo de poisson . Para el acero 0.3 Los esfuerzos de las placas ortogonales se supone que resultan de la flexión de cuatro tipos de miembros: 







El primero miembro esta fórmula por la placa de acero soportada por los largaron , la carga entre largueros provoca que la placa se deforme produciendo esfuerzo El segundo miembro está formado por la placa de piso y las costillas longitudinal donde las costillas salvan el espacio entre viguetas y son continuas en estas. el análisis ortotropicos proporciona la distribución de carga en las costillas y los esfuerzos en el miembro El tercer miembro está formada por la placa reforzada por largueros y las viguetas transversales dispuestas entre las vigas principales .el análisis ortotropico da los esfuerzos de las vigas y en las placas. El cuarto miembro comprende las vigas principales y la placa

Técnicamente la placa debería diseñarse para los máximos esfuerzos que resultan de la superposición de todos los esfuerzos de flexión , sin embargo en la práctica

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 11

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 ni se realiza esto debido a la baja probabilidad del esfuerzo máximo y la gran resistencia de reserva del tablero como membrana De entre los métodos numéricos utilizamos para el cálculo de tableros ortotropicos destacan el método guyon massonet- bares , Cornelius – mader y el pelikan-eslinger 4.1.1.- Método de diseño de PELIKAN – ESLINGER A continuación se expone el método pelikan y eslinger para el cálculo de tableros ortotropicos porque es uno de los más sencillos de llevar a la práctica este método se basa en la ecuación 2.4 (ecuación de huber), pero admitiendo ciertas simplificaciones de escasa importancia en el proyecto, con lo que la aproximación alcanzaría resultados más que suficientes para los efectos prácticos propuestos La simplificación de este método señala que en el segundo y en el tercero miembro se analizan en dos etapas, es decir en la primera etapa se considera al elemento como viga continua apoyada sobre elemento rígido y en la segunda etapa se considera como viga continua sobre apoyos elásticos. Luego se realiza una superposición de esfuerzos para el diseño del miembro

4.1.2.- El cálculo de la chapa de piso El cálculo de la chapa de piso unida a largueros y viguetas se efectúa, según los ensayos realizados. Teniendo en cuenta la plasticidad del acero y la posibilidad de comportarse como membrana.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 12

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Esta fórmula tiene en cuenta el comportamiento de las placas como membrana así como la resistencia límite del campo plástico del acero. Con esta fórmula se obtiene elevadísimos coeficientes de seguridad pudiendo ser mayor a 100, superiores a los que correspondían a estudios teóricos de la placa del piso aplicando el cálculo elástico La fórmula que sirve para dimensionar la chapa del piso se deduce limitando la flecha máxima de cada de los vanos correspondientes entre cada dos largueros 1/300 de su longitud como flecha máxima se considera 1/6 que es la que correspondería a considerar el vano isostáticamente apoyado (valor que corresponde a experiencias realizadas). Con esto se puede expresar así;

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 13

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Como precaución ante la corrosión a menudo ante razones prácticas, el valor reducido por la ecuación 2.5 en 1.5 a 2mm 4.1.3.- Calculo de largueros En este método los autores supones inicialmente que los largueros ser apoyan sobre las viguetas consideradas infinitamente rígida y por tanto como apoyos rigiditos y luego se consideran como apoyos elásticos y sumando ambos estados se calculan los esfuerzos que van a resistir los largueros ver figura 2.5

Para el cálculo en la segunda fase de la viga continua sobre apoyos elásticos, se sustituye las cargas vivas por cargas sinusoidales equivalentes mediante el desarrollo de series de Fourier Como ya se indicó, el cálculo varía sustancialmente según se trate de largueros de sección abierta o largueros de sección serrada, ya que en el primero de los casos, tanto Dx , reduciendo la ecuación para largueros de sección abierta tal como:

4.1.3.1.-Calculo de largueros de sección abierta ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 14

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 a) Sobre apoyo rígido (1er estado ) En la primera etapa es decir cuando se considera al larguero como una viga continua sobre apoyo rígido, los momentos de flexión se determinan para una costilla y la porción efectiva de la placa (para el análisis en esta etapa es muy útil el uso de línea de influencia) a.1) determinación de secciones eficaz de larguero Como se dijo, la chapa del piso colabora con las viguetas y Largueros, como patín superior por lo que forma parte integrante de sus secciones transversales, para evaluar el ancho eficaz de la chapa de piso que resiste conjuntamente con los largueros es necesario calcular primero el vano eficaz del larguero 

Calculo de la longitud efectiva (le) Según varia la relación entre c/l , varia el confidente de longitud eficaz y la longitud del vano , desde 0.683 para c/l=0.789correasponde a c/l=0.50. Para las dimensiones usuales de los neumáticos de los trenes de carga, la relación c/l no excede de 0.20, adoptándose entonces en general;



¿ Determinación del ancho ideal ( a )

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 15

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 El ancho ideal

a¿ es la didtancia que debería quedar entre largueros

consecutivos para que la carga por rueda a resistir por cada larguero sea proporcional para cada uno. Para el cálculo las reacciones Ro se determina en función de la relación B/a, según la hipótesis ya mencionada, con la ayuda del diagrama de la figura 1n del anexo 1 en la que se distinguen dos estados de carga, el estado de carga 1 cuando la expresión “p”se ejerce simétricamente respecto s un larguero y el estado d carga II cuando se ejerce la presión al plano medio comprendido entre los largueros consecutivos Para utilizar la figura 1 anexo 1 , lo primero que se tiene que calcular la relación que existe entre el largo de la superficie de la rueda (B), este valor se puede obtener de la tabla 2.1, para diferentes tipos de rueda y la separación entre largueros . el valor obtenido de esta relación se introduce en el eje de las abscisas del grafico e en el punto deseado se debe prolongar una línea vertical hasta interceptar con I o II dependiendo del estado de carga en los largueros , en este punto se trazan una línea horizontal hasta el eje de las ordenadas donde se obtiene el coeficiente de esta relación.



Determinación del ancho efectivo de chapa de piso(

a0

)

Finalmente en función a se deduce el valor dl ancho eficaz de la chapa del a piso ( 0 ), mediante el diagrama de la figura 3 (anexo 1) en el cual el eje d las abscisas se emplea la expresión la relación

a0

π a2 /le, y en el eje de las ordenadas

/a

Estos diagramas fueron confeccionados por la firma alemana MAN , que realizo extensas experimentación sobre este tema. El hecho de que el ancho a0 eficaz , puede ser mayor la separación ideal a, se debe a la acción de las acciones de las contracciones transversales que son consecutivas de las tenciones bidimensionales de la placa

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 16

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 a.2).- Cálculo de momentos flectores.Para el cálculo de momentos flectores en largueros en el primer estado, se considera como vigas continuas de luces iguales y de infinito número de vanos sobre Apoyo rígido. Para calcular los momentos flectores en los apoyos, centro del vano y las reacciones en los apoyos se utilizan tablas de líneas de influencias (ver anexo) b).- largueros sobre apoyos elásticos (2 estados) En el segundo estado se considera los largueros como vigas continuas sobre apoyos elásticos para las aplicaciones del método. Las cargas que actúan sobre las viguetas deben ponerse bajo la forma de series de Fourier:

Así por ejemplo se apli8can la figura, que la suma de componentes sinusoidales equivalentes al estado de carga considerando

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 17

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

El método de cálculo se basa en una viga isostática apoyada en sus extremos presenta afinidad sinusoidal, por lo tanto la línea de momentos y las deformaciones son también sinusoidales y solo difieren en sus parámetros

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 18

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Para poder representar todas estas magnitudes estáticas solo basta conocer los valores en el vértice Po, Yo, Mo El estudio de un caso de carga requiere, la ejecución del mismo cálculo para serie de cargas sinusoidales, empezando con n=1, no obstante, la convergencia de esta serie es tal, que es suficiente te considerar unos cuantos e sus primeros términos en función de la precisión que se desee y a menudo es suficiente tan solo el primero Para la construcción de las líneas d influencias d los largueros considerando como vigas continuas sobre apoyos elásticos se admite que las cargas actúan únicamente en los apoyos. Esta líneas de influencias está basada en los trabajos de muller –breslan. Se supone que el momento de inercia de la viga I, es constante en toda su longitud tal como se muestra en la figura

Debido a la afinidad sinusoidal pueden construirse fácilmente las líneas de influencias de la viga continua sobre apoyos elásticos en función del coeficiente de flexibilidad del larguero que está definido por la ecuación

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 19

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Estas líneas de influencias de vigas continuas sobre apoyos elásticos para los momentos flectores en el centro del vano, apoyo y reacción en dicho apoyo “0”figuran en las tablas 2,3y4 del anexo 1 respectivamente. b.1).- cálculo de los momentos adicionales en largueros Los momentos adicionales se producen por que se consideran las vigas sobre apoyos fijos sin embargo los apoyos son flexibles produciendo momentos adicionales, por lo tanto para obtener los momentos definitivos se debe añadir a los momentos obtenidos los momentos adicionales. Para obtener los momentos adicionales para un determinado estado de carga el larguero. Se utilizan las líneas de influencias de la siguiente manera; El momento adicional Δ

Ml

para una decuadad determinación sección

corresponde a una posición arbitraria del tren de cargas mediante la ecuación 2.16

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 20

∑P

,

ym

,

se escribe

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Ahora bien, para poder usar las líneas de influencia representa en las tablas 6,7y 8 del anexo 1 se debe convertir la fuerza P por las cargas sinusoidales equivalente como se muestra en la figura 2.10

En general es suficiente emplear solo el término de la serie, tal como sigue;

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 21

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

El momento adicional Δ

Ml

se deduce en el centro de uno de los vanos de la

viga continua, ya que el descenso de los apoyos origina en dicho sección momentos positivos que como es sabido, son del mismo signo que los presentados en el primer estado al considerar los apoyos fijos. En los apoyos los momentos adicionales también son positivos y por signo contrario a los que corresponde al primer estado, lo que genera que la sección más desfavorable sea la intermedia de los vanos de la viga continua. 4.1.4.- Calculo de viguetas El cálculo de viguetas al igual que para largueros se realiza dos fases; a) En la primera fase se considera la vigueta como una viga continua apoyada rígidamente en las vigas principales y que esta solicitada por las acciones que le llegan procedentes de los largueros. b) En la segunda fase se toman en cuenta la descargas que se presentan en las vigueta al considerarla como un apoyo elástico para el larguero 4.1.4.1.- Calculo de viguetas para tableros de sección abierta El cálculo de ancho de eficaz que acompañan a la viguetas se realiza siguiendo los pasos se indicaron para largueros de sección abierta, mediante el diagrama de la figura.

a) Calculo de viguetas sobre apoyos rígidos (primer estado)

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 22

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Las viguetas se calculan como piezas isostáticas apoyadas en las dos vigas principales o como siga continua si se tiene más de dos vigas principales, si la viga principal reaccionan al giro de la vigueta en los apoyos con mayor rigidez torsional , los momentos flectores se evalúan por cualquiera de los métodos tradicionales , de acuerdo a estas condiciones. 4.1.5.- Calculo de vigas principales El cálculo de vigas principales del puente se realiza utilizando líneas de influencia o por cualquier método de cálculo estructural. Es conveniente notar que las tensiones debidas a la acción del viento son bajas, por lo que es necesario tomarlas en cuenta. Las tensiones debidas a torsión se deben tomarse en cuenta como consecuencia de la posible acción excéntrica de las cargas. Para ello las vigas principales tablero, debe estudiarse como una pieza única (con lo que la chapa del piso y largueros participan en forma conjunta para resistir tensiones normales y tangenciales) aplicando se la teoría de piezas de paredes delgadas 4.1.5.1.- Calculo del ancho eficaz de tablero para vigas principales Para estimar el ancho eficaz del tablero que resiste conjuntamente con las vigas principales según los estudios teóricos, el ancho eficaz en función de la separación de las vigas principales, vano y cargas. Así con cargas uniformemente repartida el ancho eficaz vara de 1/2 a 1/5 de la longitud del va no; siendo el mismo tanto en el centro del vino como en los apoyos si se trata de una viga continua Por tanto si la longitud del vano a tres veces el espaciamiento entre las vigas principales o el ancho del piso como ancho eficaz de las cabezas de las vigas ver figura

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 23

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Esta hipótesis ha sido confirmado mediante expresiones efectivas en puentes existentes, debido a que la superficie de la cabeza superior, la fibra neutra se desplaza hacia arriba con lo que las tensiones normales en esta parte resultan más bajas que en la zona interior, con los que se consigue cierta reserva de resistencia que debe ser consumida por tensiones normales a momentos flector que se presenta en los largueros 4.1.6.- Superposición de tensiones La chapa de piso se calcula de la forma expuesta en, actuando estas tensiones transversales a la dirección longitudinal del puente. Estas tensiones se designan cin el superíndice a continuación se calcula las tensiones normales en los largueros que se representan con el superíndice como ya se explicó La figura se representa como se sobreponen estas tensiones normales para las secciones A-A Y B-B , correspondientes a las regiones de los momentos máximos negativos respectivamente de un puente de tablero ortotropico Las tensiones tangenciales en los largueros se evalúan colocando la rueda cargada el larguero más próximo de las viguetas.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 24

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

A las tensiones normales que reciben el larguero considerado como viga continua sobre apoyos elásticos debe añadirse los que corresponde como ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 25

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 parte integrante de la cabeza superior de las vigas principales y que se denominan con el superíndice III Es importante hacer notar que debido a esta superposición de tenciones en un puente de tablero ortotropico hacen notar que debido a esta superposición de tenciones en un puente de tablero ortotropoico los valores máximos se presentan únicamente en zonas muy localizadas del tablero en los que coinciden los momentos máximos de las vigas principales con los puntos de aplicación de la chapa de piso y largueros permanecen por debajo de las tensiones admisibles. Esto justifica porque se eligen tensiones admisibles por encima de los valore tradicionales.

5. ANALISIS DEL ESTADO DE CARGAS  Cargas y Denominación de las Cargas - Cargas permanentes DD = fricción negativa (downdrag) DC = peso propio de los componentes estructurales y accesorios no estructurales DW = peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para servicios públicos EH = empuje horizontal del suelo EL = tensiones residuales acumuladas resultantes del proceso constructivo, incluyendo las fuerzas secundarias del postenzado ES = sobre carga de suelo EV = presión vertical del peso propio del suelo de relleno - Cargas transitorias BR = fuerza de frenado de los vehículos CE = fuerza centrífuga de los vehículos CR = fluencia lenta CT = fuerza de colisión de un vehículo ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 26

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 CV = fuerza de colisión de una embarcación EQ = sismo FR = fricción IC = carga de hielo IM = incremento por carga vehicular dinámica LL = sobrecarga vehicular LS = sobrecarga viva PL = sobrecarga peatonal SE = asentamiento SH = contracción TG = gradiente de temperatura TU = temperatura uniforme WA = carga hidráulica y presión del flujo de agua WL = viento sobre la sobrecarga WS = viento sobre la estructura. - Factores de Carga y Combinaciones de Cargas La solicitación mayorada total se tomará como: Q =ΣηiγiQi Dónde: ηi = modificador de las cargas. Qi = solicitaciones de las cargas. γi = factores de carga. Estados límites: RESISTENCIA I – Combinación de cargas básica que representa el uso vehicular normal de puente, sin viento. RESISTENCIA II – Combinación de cargas que representa el uso del puente por parte de vehículos de diseño especiales especificados por el Propietario, vehículos de circulación restringida, o ambos, sin viento. RESISTENCIA III – Combinación de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 km/h. RESISTENCIA IV – Combinación de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas. RESISTENCIA V – Combinación de cargas que representa el uso del puente por parte de vehículos normales con una velocidad del viento de 90 km/h. EVENTO EXTREMO I – Combinación de cargas que incluye sismos. EVENTO EXTREMO II – Combinación de cargas que incluye carga de hielo, colisión de embarcaciones y vehículos, y ciertos eventos hidráulicos con una

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 27

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Sobre carga reducida diferente a la que forma parte de la carga de colisión de vehículos, CT. SERVICIO I – Combinación de cargas que representa la operación normal del puente con un viento de 90 km/h, tomando todas las cargas a sus valores nominales. También se relaciona con el control de las deflexiones de las estructuras metálicas enterradas, revestimientos de túneles y tuberías termoplásticas y con el control del ancho de figuración de las estructuras de hormigón armado. Esta combinación de cargas también se debería utilizar para investigar la estabilidad de taludes. SERVICIO II – Combinación de cargas cuya intención es controlar la fluencia de las estructuras de acero y el resbalamiento que provoca la sobrecarga vehicular en las conexiones de resbalamiento crítico. SERVICIO III – Combinación de cargas relacionada Exclusivamente con la tracción en superestructuras de hormigón pretensado, cuyo objetivo es controlar la figuración. SERVICIO IV – Combinación de cargas relacionada exclusivamente con la tracción en subestructuras de hormigón pretensado, cuyo objetivo es controlar la figuración. FATIGA – Combinación de cargas de fatiga y fractura que se relacionan con la sobrecarga gravitatoria vehicular repetitiva y las respuestas dinámicas bajo un único camión de diseño con la separación entre ejes. Combinaciones de Cargas y Factores de Carga

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 28

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Factores de carga para cargas permanentes, γp

Tipos de camiones

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 29

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Carga de faja: es una carga uniformemente repartida y combinada con una carga puntual (o dos en el caso de tramos continuos) la que genera en las estructuras las mismas solicitaciones generadas por los camiones tipo por lo que se consideran equivalentes al tren de cargas del camión especificado.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 30

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Carga peatonal  Para la Norma AASHTO, la Sobrecarga peatonal para los pasillos, pasarelas y sus apoyos adyacentes, consiste en una carga viva de 415 kg/m2 Para el cálculo de las vigas que soportan los pasillos y el tablero, la carga peatonal se debe tomar como se muestra en la tabla siguiente:

Para puentes que posean luces mayores de 30.5 m, la carga móvilpeatonal debe ser calculada con la siguiente ecuación:

Donde: q = carga viva peatonal, en Kg/m2. L = luz del Puente , m. ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 31

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 w = ancho del pasillo, m.  En los puentes destinados exclusivamente al transito peatonal y/o de bicicletas, deben ser diseñados con una carga viva de 145kg/m2. Carga de viento En la gran mayoría los cálculos de viento no es considerado en los cálculos, debido a que la estructura a que la estructura de un Puente es extremadamente rígida en el sentido transversal que coincide con el sentido de acción de esta carga, es decir viento no preponderante. Fuerzas de frenado. Según la AASHTO, esta fuerza equivale a un 5% de la carga móvil vehicula reconsiderándose como fuerza horizontal de frenado. Esta fuerza deberá considerarse ubicada a 1,83 m sobre la rasante del puente. Fuerza Centrífuga. Los puentes que se encuentran ubicados en vías con trazado curvo se encuentran afectados por la acción de esta fuerza que se hace relevante principalmente en aquellos puentes ubicados en los accesos de los pasos superiores en los cuales el trazo curvo resulta bien cerrado. Efectos Térmicos. La acción de las variaciones de temperatura produce esfuerzos que deben ser considerados, estos efectos son bastante elevados en puentes de estructuras metálicas, pero también afectan a las estructuras de hormigón. Las variaciones de temperatura deberán tomarse de acuerdo al lugar de emplazamiento del puente, pero nunca serán menores que 15° C. Empuje de Tierras. Las fuerzas generadas por los empujes de tierras actúan en toda la parte posterior del puente y se analizan principalmente actuando sobre los estribos. Fuerzas de origen Sísmico. Las estructuras de puentes deberán ser capaces de resistir los esfuerzos provocados por un sismo sin que se afecte ostensiblemente la circulación de los vehículos que por el circulan una vez transcurrido el mismo. Esto significa ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 32

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 que en los puentes no existen elementos secundarios que puedan sufrir daños en el mismo. Presión de Aguas. La fuerza de arrastre del agua actúa principalmente sobre las pilas las que deberán ser comprobadas por su efecto. Según la AASTHO la presión de agua genera una presión uniforme dada por la siguiente expresión: p = 252,5 *k*v^2

6.- PARTICULARIDADES PROPIAS DEL PUENTES ORTOTROPICOS 6.1.-Tablero Los tableros modernos constan de losas de hormigón o tableros ortotrópicos de acero. A pesar de las diferencias entre los materiales, es posible identificar aspectos comunes en su desarrollo. En parte debido a la limitada comprensión del comportamiento y de los métodos de cálculo y en parte porque convenía a los métodos históricos de construcción, los primeros tableros estaban separados del resto de la superestructura. El "tablero de chapa rigidizada por la cara inferior con perfiles soldados" de acero, que se muestra en la figura (a), estaba formado por paneles de chapa soldados a vigas laminadas como rigidizadores que eran sustentados por, y que simplemente se extendían sobre, travesaños, que, a su vez, se extendían entre las jácenas principales.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 33

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

6.2.-Una mayor sencillez de construcción El crecimiento entre los costos de mano de obra y materiales ha favorecido el desarrollo de formas de construcción más sencillas. El desarrollo de modernas técnicas de soldadura ha contribuido de forma considerable a esta simplificación. Por ejemplo, los primeros intentos para disponer los largueros y los travesaños al mismo nivel hicieron necesaria la unión atornillada o remachada que se muestra en la figura 4a. El equivalente moderno de la figura 4b ya se realiza con una soldadura fiable. Los primeros tableros de chapa rigidizada por la cara inferior con perfiles soldados, estaban diseñados para formar un conjunto con el alma del travesaño, por ejemplo 4(a)(i). Esto dio lugar a un rendimiento a fatiga muy escaso para los largueros. Posteriormente, se hizo frecuente acanalar el alma y tener largueros continuos, por ejemplo (a) (iv) + (v) y (b) (ii) y (iii). Con aberturas convenientemente redondeadas en el alma, no se produce ningún problema de fatiga en ese elemento. Es necesario señalar que las fibras extremas de los largueros tampoco se sueldan, mejorando de ese modo su rendimiento de fatiga.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 34

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

6.3.-Costo de construcción En la figura 6 se muestran tres formas básicas de tablero: ortotrópico (figura 6c), vigas de relleno modificado (o vigas transversales mixtas) (figura 6a) y el tipo de chapa de acero (figura 6e). De estos tres tipos, el tablero ortotrópico, aunque liviano, es el más caro, mientras que la chapa de acero básico generalmente sólo es apropiada para su uso en las pasarelas. Los costes de mantenimiento subsiguientes también serán mayores para el tablero ortotrópico. Cuando la acción de diafragma suministrada por un tablero ortotrópico o un tablero de vigas de relleno modificadas se utiliza para proporcionar resistencia a las cargas transversales, p. ej., el viento, en el cálculo se debe tener en cuenta cualquier tensión adicional resultante. El uso de encofrado permanente en el caso del tablero de vigas de relleno modificadas o transversal mixta puede agilizar la construcción. Esta posibilidad tiene una especial importancia en la construcción o renovación de puentes sobre vías férreas o autopistas concurridas. En la lección 18.3 se tratan otros aspectos de estos y otros tipos de tableros de puentes ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 35

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

6.4.-uniones Para los empalmes de los tableros ortotrópicos, la chapa, los nervios y las viguetas del tablero deberían unirse para proporcionar una unidad integral. Los empalmes se pueden atornillar o soldar. La alineación de los detalles en la obra es un problema especial, siendo necesarios un trabajo de taller y un montaje esmerados.

Las uniones atornilladas (figura 9) tienden a ser más complejas, pero presentan la ventaja de que su finalización en la obra no depende tanto de la climatología. Los ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 36

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 empalmes soldados (figura 10) en dichos elementos del tablero que reciben mucha, tensión deberían realizarse con sumo cuidado

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 37

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 7.- Normativa Selecionada. 

Estados límite de servicio en puentes

En el caso de puentes o pasarelas resulta siempre necesario controlar el Estado Límite de deformaciones transversales en panales esbeltos y el Estado Límite de plastificaciones locales. En el caso de puentes, o de elementos estructurales de especial relevancia, puede ser necesario considerar los efectos de los cambios de espesor de las chapas en la estimación de las acciones de peso propio y en las rigideces del modelo estructural. 

Estado límite de deformaciones

El Estado Límite de deformaciones en una estructura metálica se satisface si los movimientos (flechas o rotaciones) en la estructura, o elementos estructurales son menores que unos valores límites máximos. La comprobación del Estado Límite de deformaciones tendrá que realizarse en todos aquellos casos en los que las deformaciones puedan afectar a la estética, funcionalidad o durabilidad de la propia estructura o de los elementos por ella soportados. Si la funcionalidad o el deterioro de la estructura, maquinaria, equipamientos o elementos no estructurales (tabiques, cerramientos, barandillas, servicios, instalaciones, solados, por ejemplo) pueden verse afectados por las deformaciones, su control se limitará a los efectos de las cargas permanentes o variables que se apliquen después de la puesta en obra del elemento afectado. Si se considera la estética o apariencia de la estructura, se estudiará con la combinación cuasi-permanente de acciones. Si se analiza el confort del usuario o el correcto funcionamiento de los equipos bajo los efectos dinámicos derivados de las deformaciones (maquinaria, peatones, vehículos, trenes, etc.), sólo se tendrán en cuenta los efectos de las sobrecargas que resulten pertinentes. Los valores máximos admisibles de las deformaciones dependen del tipo y función de la estructura, de las exigencias funcionales y de confort que deba satisfacer y de las condiciones que puedan imponer otros elementos no estructurales que se apoyen en ella, que a su vez pueden estar afectados por el tipo o procedimiento de fijación o montaje que se utilice. ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 38

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312



Límites de deformaciones en puentes

El control de deformaciones (flechas y curvaturas) en puentes y pasarelas debe garantizar la adecuada apariencia y funcionalidad de la obra, evitando:       

Efectos dinámicos amplificados, o no deseados, debidos a impactos del tráfico circulante. Daños en el revestimiento de la calzada de puentes carreteros, o en el balasto y sistemas de vía de puentes ferroviarios. Alteraciones en el correcto funcionamiento del sistema de drenaje. Impresiones visuales no adecuadas de la geometría final de la estructura. Sensaciones que afecten al confort de los usuarios. Alteraciones en las condiciones finales de la rasante (planta, alzado, peraltes) respecto de las alineaciones de proyecto. Afecciones al funcionamiento y durabilidad de juntas, apoyos, barandillas, instalaciones, etc., muy sensibles a quiebros o cambios bruscos de pendiente en la deformada.

El Proyecto deberá definir unas contraflechas teóricas de ejecución tales que, para la totalidad de la carga permanente, la rasante final de la estructura corresponda a la geometría prevista. La correcta evaluación y control de las contraflechas de ejecución en puentes metálicos exige una gran precisión, ya que cualquier infra o sobrevaloración de las mismas puede acarrear desvíos superiores a las tolerancias admisibles. Para ello resulta necesario: a) Evaluar con precisión las magnitudes reales de las cargas de peso propio y cargas muertas, así como su secuencia de aplicación sobre la estructura. b) Estimar adecuadamente la rigidez de la estructura en cada una de las fases de montajes evolutivos, incluyendo la deformación por cortante o posibles deslizamientos en las uniones atornilladas, si fuera necesario. c) Considerar en el modelo las rigideces a torsión en cada fase, cuando se trate de puentes curvos o sometidos a cargas permanentes excéntricas. d) Plantear las medidas correctoras, mediante contraflechas adicionales o procedimientos adecuados de soldadura, de las deformaciones producidas por la ejecución de las uniones soldadas.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 39

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 e) Incluir en el Control de Calidad de la ejecución en taller y del montaje en obra, el seguimiento de la evolución de la deformada de la estructura en las sucesivas etapas de su fabricación y montaje, así como su contraste con las previsiones teóricas del proyecto. f) Acompañar el control de flechas máximas con el de rotaciones en los apoyos sobre pilas intermedias y estribos, así como en las secciones de conexión entre tramos, evitando quiebros inadmisibles, o previendo cuñas metálicas u otras medidas correctoras de la nivelación de los sistemas de apoyo. En ausencia de criterios alternativos fijados por el proyectista, pueden establecerse como valores límite de las tolerancias dimensionales, para las desviaciones en planta y alzado al final del montaje, las siguientes:    

Autopistas, autovías y vías rápidas Carreteras con circulación rápida Pasarelas y carreteras con circulación lenta Puentes isostáticos de un vano.

Control de vibraciones en puentes Los puentes deben cumplir los requisitos de los Estados Límite de Servicio bajo los efectos dinámicos de las cargas de tráfico, ferrocarril, peatones, bicicletas y viento. Las vibraciones en puentes y pasarelas no deben causar inquietud en los pasajeros de vehículos, circulando o detenidos sobre el tablero, ni en los peatones, si se proyectan aceras transitables. También resulta conveniente limitar el nivel de emisión de ruidos a causa de las vibraciones, especialmente en puentes ubicados en entornos urbanos. Tales condiciones se cumplen generalmente cuando la máxima aceleración vertical que puede producirse, en cualquier zona o elemento transitable por peatones, no supere el valor 0,5 f0, en [m/seg2], siendo f0 la frecuencia del primer modo de vibración vertical, considerando únicamente las cargas permanentes, expresada en hertzios. Este requisito afecta únicamente al caso de pasarelas y puentes con aceras transitables. El general, los puentes carreteros sin aceras transitables no necesitan un control de vibraciones en condiciones de servicio.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 40

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 El control de vibraciones en puentes de ferrocarril, principalmente en líneas de alta velocidad, requiere requisitos específicos más estrictos. En tableros con voladizos esbeltos transitables es preciso controlar no sólo la vibración general de la estructura, sino también la vibración propia de los voladizos y la posible interacción entre ambas. Con independencia de la respuesta general de la estructura, debe prestarse atención a la posible presencia de barras, tirantes, elementos secundarios de arriostramiento, etc., cuyas frecuencias propias de vibración, próximas a las frecuencias de excitación debidas al paso de vehículos o peatones sobre el tablero, sean susceptibles de desencadenar problemas de resonancia. En estos casos debe actuarse incrementando la rigidez propia de dichos elementos asilados o, en algunos casos especiales (tirantes por ejemplo), disponiendo sistemas específicos de amortiguación. Para cálculos dinámicos en servicio de puentes metálicos se adoptará, salvo justificación específica, un factor de amortiguamiento crítico del 0,4%.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 41

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

9. DISEÑO DE PUENTE METALICO CON LOSA ORTOTRÓPICA 9.1. GENERALIDADES El diseño del puente metálico con losa orto-trópica se realizó en dos fases: En la primera fase se realizó el pre-dimensionamiento de los principales elementos que lo conforman, es decir: la chapa del piso, largueros, vigas de piso y vigas principales mediante la teoría de placas orto-trópicas. En la segunda fase se realizó el dimensionamiento definitivo de todos los elementos de la superestructura y subestructura del puente metálico con losa ortotrópica. 9.2. PREDIMENSIONAMIENTO       

Para el pre-dimensionamiento del puente, se hicieron las siguientes consideraciones iniciales: Es un puente vehicular de 150 m de luz, de una sola vía, con un ancho de calzada de 4,00 m. Vigas principales de trabes armadas simplemente apoyadas en tres tramos con luces iguales de 50m cada uno. Las viguetas en forma de T invertida de sección variable de 12” x 6” en el centro y 10” x 6” en los extremos, con una separación de 3,00 m. Largueros longitudinales de sección angular de 4” x 8” cada 0,3 m. Camión tipo de diseño HS-20-44 Capa de rodadura de pavimento bituminoso con un espesor de 0,05 m.

La sección longitudinal del puente se muestra en la figura 9.1.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 42

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

FIGURA 9.1. SECCION LONGITUDINAL DEL PUENTE 9.2.1. Cálculo de la chapa de piso Para dimensionar la chapa del piso, se realiza el análisis del primer estado, es decir, se considera como una viga continua apoyada rígidamente sobre los largueros. La carga de rueda se transmite a la capa de rodadura y por medio de esta a la chapa del piso con un ángulo de 45 o, lo que provoca que el área de influencia de la carga de la rueda sea incrementada en dos veces el espesor de la capa de rodadura tal como se muestra en la Figura 9.2. FIGURA 9.2. DISTRIBUCION DE CARGA POR RUEDA El área de influencia para la rueda más pesada de un camión MS-20-44 es según las normas AASTHO DE 16 Klb (7300 Kg).

La superficie incrementada de distribución de carga es: L = 2go + 2d = 60 + 10 = 70 cm A = 2Co + 2d = 20 + 10 = 30 cm q=

P 7300 = =¿ Area 70∗30

3,48 Kg/ cm2

Por lo tanto la carga debido a la rueda que soporta la plancha de piso se muestra en la Figura 9.3 FIGURA 9.3 CARGA DE DISEÑO SOBRE LA PLANCHA La separación entre largueros es de: a = 30 cm Reemplazando estos datos en la siguiente ecuación: t ≥ 0.0155 a

√3 q

t = 0.0155 *30*

√3 3.48 =0.70cm

t = 0.70 + 0.2 = 0.90cm

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 43

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Por razones constructivas es recomendable no tener planchas para chapas de piso con espesores menores a 1 cm; por lo tanto se adopta una plancha de 3/8 de pulgada o 1 cm de espesor. 9.2.2. Calculo de largueros Para la primera aproximación se adopta largueros de sección transversal angular de lados desiguales de 8 x4 x3/8 pulgadas que estarán separadas cada 0.30 m. La placa de acero es de 3/8 de pulgada y la separación entre viguetas es de 3.00 m. 9.2.2.1. Cálculo de la longitud efectiva (l e) Para determinar el ancho eficaz de la placa del tablero se debe calcular primero la longitud efectiva del larguero. La longitud efectiva para cada larguero se obtiene mediante la siguiente ecuación: le = 0.70 l le = 0.70 * 3.00 = 2.10m = 210cm 9.2.2.2. Separación ideal entre largueros (a*) La separación ideal es la distancia que debería quedar entre largueros consecutivos para que la carga por rueda a resistir por cada larguero sea proporcional para cada uno. Esta superficie se transmite a la plancha del piso por medio de la capa de rodadura con un ángulo de 45 o.

Siendo la capa de rodadura igual a d = 5cm B = 2go + 2d = 60 + 10 = 70 cm La separación entre largueros es a = 30cm B/a = 70/30 = 2.33 Con la relación B/a obtenida anteriormente se calcula el ancho ideal (a*) de la chapa de piso que colabora al larguero como patín superior estructural, por medio del diagrama de la Figura 1 de Anexos a*/a = 1.309 a* = 1.309*30 = 39.27 cm ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 44

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 9.2.2.3. Ancho eficaz de chapa de piso para largueros (a o) Con el ancho ideal se determina el ancho eficaz de la chapa de piso que acompaña a los largueros. Se calcula el valor del coeficiente β: β=

πa le

¿

=

π∗39.27 210

= 0,59

Para evaluar el ancho eficaz se recurre al diagrama de la Figura 2 de Anexos ao =1.025 a¿ ao = 39.27*1.025 = 40.25 cm ≈ 40.5 cm La porción de la plancha que acompaña al larguero es de 40.5 cm. FIGURA 9.4 SECCION TRANSVERSAL DEL LARGUERO 9.2.2.4. Cálculo de las propiedades geométricas  ȳ=

Calculo del eje neutro Producto 1419.47 = Area 87.61

=16.2cm

La distancia del eje neutro al borde superior de la chapa de piso es 5.07cm La distancia al borde inferior del larguero es 

C1 =

C2 = 16.20cm

Calculo de los momentos de inercia

El momento de inercia del larguero y chapa de piso se encuentra en Tabla 9.1



Calculo de módulo de sección

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 45

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Módulo de sección del elemento II, para C 1 = 5.07cm S 1=

I 5016.72 = =989.49 cm3 C1 5.07

Módulo de sección del elemento II, para C 2 = 16.20cm S 1=

I 5016.72 = =309.67 cm3 C2 16.20

Cálculo de la esbeltez del larguero Se calcula el radio de giro mediante la expresión:

r=

√ √

I 5016.72 = =7.57 cm A 87.61 L 300 = =39.63 r 7.57

La relación de esbeltez, para la separación entre viguetas 9.2.2.5. Cálculo de los momentos flectores sobre largueros

Se adopta acero de grado 50W para los largueros y la placa de tablero por su mayor resistencia a la corrosión atmosférica. 

Momentos flectores por carga muerta sobre los largueros (CM)

Carga muerta.- Como todos los largueros adyacentes tienen la misma luz y están sometidas a la misma carga uniforme, se puede considerar como una viga con los extremos empotrados como se muestra en la Figura 9.5 Cada larguero soporta su propio peso, el peso de los detalles del entramado, una franja del tablero y una capa de rodadura de 2 pulgadas de espesor. Peso largueros: 7850 kg/m3 * 0.002903m2

22.79 kg/m

Peso del tablero: 7850 kg/m3 * 0.005858m2

45.98 kg/m

Capa de rodadura (asfalto): 1300 kg/m3 * 0.05 m * 0.615 m 39.97 kg/m Peso detalles

20.00 kg/m

Total CM

128.75 kg/m FIGURA 9.5 LARGUERO EMPOTRADO EN VIGUETAS

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 46

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

Momento máximo en el apoyo:

M ICM =

−q l 2 −128.75∗3 2 = =−96.56 kgm 12 12

Momento máximo en el centro del vano

M ICM =

q l 2 −128.75∗32 = =48.28 kgm 24 24



Momento por carga viva sobre largueros (CV)

Se realiza el análisis de los momentos máximos en los largueros debidos a la carga viva en dos etapas. En la primera etapa del cálculo los largueros se consideran como vigas continuas y soportadas rígidamente por las viguetas y en la segunda etapa se obtienen los momentos máximos considerando viga continua sobre apoyos elásticos, donde el momento final resulta de la superposición de ambos estados. a) Cálculo de momentos en largueros sobre apoyos rígidos (Primera etapa) Para el cálculo de los momentos debido a la carga viva sobre apoyos rígidos se utilizaron las líneas de influencia para vigas continuas de infinito número de vanos y de lados iguales sobre apoyos rígidos. Momento máximo en el apoyo Para obtener en momento máximo en los apoyos por acción de la carga viva, se debe colocar las ruedas de 16klb (camión HS 20) a una distancia de 0.38 de la luz del vano desde el apoyo como se muestra en la Figura 9.6 FIGURA 9.6 VIGA CONTINUA SOBRE APOYOS RIGIDOS MICV = -0.085PL = -0.85*7300*3 = -1861.50kgm Momento máximo en el centro del vano Se produce cuando la rueda de 16klb está en el punto medio del vano. La ecuación de la línea de influencia es igual: MICV = 0.1708PL = 0.1708*7300*3 = 3740.52kgm b) Cálculo de esfuerzos en largueros sobre apoyos elásticos (Segunda etapa)

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 47

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 En la segunda etapa del cálculo las viguetas actúan como apoyos elásticos para los largueros sometidos a cargas vivas, por lo que se considera a los largueros como vigas continuas sobre apoyos elásticos. Para obtener los máximos momentos en los largueros se coloca el camión HS 40 cerca del eje del puente, como se muestra en la Figura 9.7 FIGURA 9.7 POSICION DEL CAMION PARA OBTENER MOMENTOS MAXIMOS Para poder calcular los diagramas de líneas de influencia para vigas continuas sobre apoyos elásticos, es necesario cambiar el estado de carga propuesto por una carga sinusoidal equivalente por medio de las series de Fourier. ∅n=

8 P0 nπd nπg nπe sin sin cos nπ b b b

Se realiza el cálculo con estos datos para la serie de cargas sinusoidales, empezando desde n = 1 hasta 35 solo para términos de n impares por que la carga es simétrica (ver Tabla 9.2) Para los siguientes valores:

Po =

7300 =121.66 kg/cm 60

d = 200cm b = 400cm g = 30cm TABLA 9.2 CALCULO DE LA CARGA SINUSOIDAL EQUIVALENTE Para calcular los efectos de las deflexiones de las viguetas sobre los momentos de los largueros se requiere calcular el coeficiente de flexibilidad del larguero mediante la siguiente ecuación: I l. b4 γ= I v . l3 . a . π 4

Para los valores los valores:

Il = Inercia del larguero = 5016.72 cm 4 b = Separación de vigas principales = 400 cm

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 48

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 l = Separación viguetas = 300 cm a = Separación de largueros = 30 cm c

a

I +I 17968.49+12376.09 I v= V V = =15172.29 cm 4 2 2

La inercia de la viga (Iv) es: Reemplazando en la fórmula: γ=

5016.72∗400 4 15172.29∗3003∗30∗π 4 = 0.11

Momento máximo en el apoyo II M CV =0.14183 Pl

Despejando el momento se tiene: Dónde:

II

M CV =0.14183 Pl P = 2gPo =2*30*46.57519 = 2794.51kg M IICV =0.14183∗2794.51∗3=1189.04 kgm

Momento máximo en el centro del vano II M CV =0.04468 Pl

M IICV =0.04468∗2794.51∗3=374.56 kgm b.1) Cálculo de los momentos adicionales Debido a que las viguetas no son realmente rígidos y se flectan bajo la carga viva los momentos en los extremos de las viguetas son menores de lo que serían si fueran rígidos y los momentos en el centro son mayores. Por lo tanto se debe calcular el incremento del momento en el centro de la luz. El momento adicional se calcula con la siguiente ecuación:

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 49

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Fm ∗nm P ∆ M l=P . l Σ l En la Tabla 9.3 se tiene el cálculo de los valores de las reacciones de los apoyos y de las ordenadas de la línea de influencia en el apoyo para tres vanos consecutivos todo esto en función al coeficiente de flexibilidad de las viguetas de 0.06 TABLA 9.3 CALCULO DE LOS COEFICIENTES DE DISTRIBUCION Δ M l=2794.51∗3∗0.0633=530.68 kgm

Reemplazando en la formula tenemos: El momento total por carga viva es:

II M IICV =M CV + Δ M l =374.56+530.68=905.54 kgm

El momento total por carga viva se obtiene sumando los momentos flectores obtenidos para ambos estados sobre apoyos rígidos y flexibles. Mcv = MICV + MIICV Para el centro del vano:

Mcv = 3740.52 + 905.54 = 4645.76 kgm

Para el apoyo:

Mcv = -1861.50-1189.04 = -3050.54kgm

b.2) Cálculo de momento por impacto La carga por impacto está definido por: El impacto en el apoyo:

I=

15 15 = =0.3614 L+38.5 3+38.5

MI = 0.3614*(-930.10) = -336.14kgm

El impacto en el centro del vano es: MI = 0.3614*4650.76 = 1617.97kgm Los momentos de diseño previamente calculados, se resumen en la tabla 9.4 TABLA 9.4 RESUMEN DE MOMENTOS DE DISEÑO (kgm) SECCION

MCM

MCV

MI

M TOTAL

Centro de la luz

48.28

4645.76

1617.97

6370.37

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 50

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Apoyos

-96.56

-3050.54

-336.14

-4244.27

9.2.2.6. Calculo de esfuerzos máximos.

En el apoyo: σ max =

Borde inferior del larguero:



M max 424427 = =1370.58 kg /cm2 S2 309.67

(Compresión)

σ max =1370.58< σ adm=2100 kg /cm2

Borde superior del piso

σ max =

(Tensión)

σ ma x =428.93< σ adm=2400 kg /cm

CUMPLE

M max 424427 = =428.93 kg/cm2 S1 989.49 2

CUMPLE

En el centro del vano: M max 637037 = =2057.14 kg /cm2 S2 309.67

En el borde inferior:

σ max =

(Tensión)

σ max =2057.14< σ adm =2400 kg /cm2 CUMPLE

En el borde superior

σ max =

(Compresión)

σ max =643.80< σ adm=2100 kg /cm2

M max 637037 = =643.80 kg /cm2 S1 989.49 CUMPLE

9.2.2.7. Cálculo de la relación de esbeltez máxima admisible La relación de esbeltez máxima admisible debe cumplir

√

L 1.5 2.7∗σ max =1000 + r Fv F2v Dónde: FY = Resistencia a la cedencia del acero de la placa = 50klb/pulg 2 ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 51

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 σ max

= Esfuerzo máximo a la compresión = 1982.93 kg/cm 2 =

28.20klb/pulg2 Reemplazando los valores

√

L 1.5 2.7∗28.20 =1000 + =300.76 ≈ 300 CUMPLE r 50 502

4.2.3. Diseño de las viguetas El acero elegido para las viguetas es de grado 50W. Las viguetas son acarteladas, teniendo una altura del alma variable en el centro del vano de 12 pulgadas y en los apoyos de 10 pulgadas, además cuenta con una aleta inferior de 6 pulgadas y con un espesor de 3/8 pulgada, la luz de las viguetas es de 4.00 m y el espaciamiento entre ejes de una vigueta a otra es de 3.00 m (ver Figura 9.8) FIGURA 9.8 VIGUETA O PIEZA DE PUENTE 9.2.3.1. Cálculo de longitud efectiva de la vigueta (b e) be = 0.70b = 0.7*4.00 = 2.80m = 280cm 9.2.3.2. Ancho eficaz de la chapa del piso para viguetas (b o) El ancho eficaz de la chapa de piso que acompaña a las viguetas se evalúa con el diagrama de la Figura 2 de Anexos ¿

Se calcula el valor del coeficiente β con la ecuación:

β=

Con el valor de β se obtiene la relación (Figura 2, Anexo): El ancho efectivo de la plancha para las viguetas: 105cm

π∗l π∗210 = =2.36 be 280 l0 ¿ =0.54 l

lo = 0.54l* = 0.54*210 =

La porción de plancha que acompaña a la vigueta como elemento estructural es de 105cm, se muestra en la figura 9.9 FIGURA 9.9 SECCION TRANSVERSAL VIGUETA ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 52

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

9.2.3.3. Calculo de las propiedades geométricas de la vigueta 

Calculo del eje neutro

1) En el centro de la luz de la vigueta

ȳ=

Producto 3668.29 = Area 143.56

= 25.55cm

C1 = 6.83cm y C2 = 25.55cm Producto 3020.43 ȳ= = Area 138.72 = 21.77cm

2) Sección en el apoyo:

C1 = 5.53cm y C2 = 21.77cm  Cálculo de los momentos de inercia 1) Para el centro de la luz de la vigueta (Tabla 9.5) TABLA 9.5 MOMENTOS DE INERCIA VIGUETA EN EL CENTRO 2) El momento de inercia de la vigueta en el apoyo se muestra en la Tabla 4.6 TABLA 9.6 MOMENTO DE INERCIA VIGUETA EN EL APOYO  Cálculo de los módulos de sección 1) En la sección transversal del centro de la viga los módulos de sección son: Para la parte superior de la vigueta, C1 = 6.83 S 1=

I 17968.49 = =2630.82cm 3 C1 6.83

Para la sección inferior de la vigueta, C2 = 25.55cm S 2=

I 17968.49 = =703.27 cm3 C2 25.55

2) Los módulos de sección para los apoyos son: Para la parte superior de la vigueta, C1 = 5.53cm S 1=

I 1237609 = =2237.99 cm3 C1 5.53

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 53

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Para la sección inferior de la vigueta, C2 = 21.77cm S 2=

I 1237609 = =568.49 cm3 C2 21.77

4.2.3.4. Cálculo de momentos flectores para viguetas Al igual que para los largueros se debe considerar dos fases en el cálculo de los momentos flectores para las viguetas, en la primera se considera a la vigueta apoyada rígidamente a las vigas principales y luego se considera que está apoyada sobre apoyos flexibles y para tener los momentos finales se deben sobreponer los dos estados. 

Momentos debidos a carga muerta (CM)

Para el análisis de la carga muerta se considera a la vigueta como simplemente apoyada sobre las vigas principales donde los apoyos no sufren deflexión (ver Figura 9.10). Cada vigueta soporta su propio peso y los pesos de los detalles del entramado, es decir una franja de 3m de largo de tablero incluyendo trece largueros y una capa de rodadura con 2pulgadas de espesor. Peso propio vigueta: 7850kg/m3 * 0.004113m2

= 32.29 kg/m

Peso propio chapa de piso: 7850kg/m 3 * 3m * 0.009525m

= 224.31 kg/m

13 largueros de 8”x4”: 13 * 7850kg/m 3 * 0.002903m2 * 3m/4m = 222.19 kg/m Capa de rodadura: 1300kg/m3 * 3.00m* 0.05m

= 195.00 kg/m

Detalles

= 20.00 kg/m

Total CM

= 693.79 kg/m FIGURA 9.10 VIGUETA SIMPLEMENTE APOYADA

Para el centro de la luz: 

M

I CM

2

Momentos debidos a carga viva (CV)

a) Apoyo rígido (Primer estado) ING. ALFREDO ARANCIBIA

2

q l 693.79∗4 = = =1387.58 kgm 8 8

Página 54

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Para obtener los momentos flectores debidos al camión HS 20, en la primera etapa se coloca en camión en el carril como se muestra en la Figura 9.11 FIGURA 9.11 POSICION DE CAMION PARA MOMENTOS MAXIMOS Ecuación de línea de influencia de la reacción

[

R0= 1−2.1961

( ) ]P

y 2 y +1.19 l l

()

3

[

( ) ]∗7300=7300 kg

0 2 0 +1.19 3 3

()

3

Para 16klb

R0= 1−2.1961

Para 4klb

R0= 1−2.1961

La carga total es:

R0=7300−32.05=7267.95 kg

[

( ) ]∗1814.39=−32.05 kg

4.27 2 4.27 +1.19 3 3

( )

3

Con esta reacción se calcula el momento en la vigueta considerándola empotrada en las vigas principales. (Ver Figura 9.12); se calcula los momentos en el apoyo y el centro del vano. FIGURA 9.12 VIGUETA EMPOTRADA EN LAS VIGAS PRINCIPALES En el apoyo: M ICV =

−7267.95 [ 1.085∗( 2.9104 )2 +2.9104∗( 1.0856 )2 ]=−5732.78 kgm 2 4

En el centro de la vigueta:

M ICV =−5732.78+7267.95∗1.0856=2157.31kgm

b) Apoyo elástico (Segundo estado) En la segunda fase del cálculo de la vigueta se considera la descarga que se produce como consecuencia del descenso de las vigas principales que sostienen a las viguetas. Para el análisis de los momentos debidos a la carga viva en las viguetas lo primero que se tiene que hacer es determinar las reacciones en los apoyos considerándolos como vigas continuas sobre apoyos elásticos. Por lo tanto se debe cambiar el estado de cargas original por una

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 55

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 carga sinusoidal equivalente por medio de la serie de Fourier tal como se hizo para los largueros para los siguientes valores: P0=

7267.95 121.13 kg = 60 cm

; d = 200cm; b = 400cm; g = 30cm y e = 91.44cm

En la Tabla 4.7 se realizó el cálculo de las fuerzas sinusoidales equivalentes para este estado de carga, solo para el primer término de la serie n = 1. TABLA 9.7 CALCULO DE LA REACCION EQUIVALENTE

Donde la carga equivalente que actúa en la vigueta es:

∅1=54.22246 kg /cm

La reacción para vigas continuas sobre apoyos rígidos se obtiene: Para el apoyo

R0,R = 1

Para el centro de la vigueta R1,R = 0.6005 La reacción para vigas continuas sobre apoyos elásticos se obtiene de la tabla 1 (Anexos) para el coeficiente de flexibilidad de largueros γ = 0.10 R1,R = 0.61120 Reemplazando estos valores en la siguiente ecuación se obtiene el momento real por carga viva: 2

∆ M v , x =∅1, x

b ( R0, R−R 0,E ) π

()

Para el apoyo: ∆ M v , x =54.22246

400 2 ( 1−0.61120 ) =341763.52kgcm=3417.63 kgm π

( )

Para el centro del vano ∆ M v , x =54.22246

400 2 ( 0.6005−0.61120 )=−9405.53 kgcm=−94.05 kgm π

( )

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 56

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312 Los momentos finales de diseño por carga viva resultan de la combinación de los dos estados, es decir los producidos considerando a los apoyos rígidos y elásticos. Para el apoyo

MCV = MICV + MIICV = -5732.78-3417.63 = -9150.41kgm

Para el centro de la vigueta

MCV = MICV + MIICV = 2157.31+94.05 =

2251.36kgm

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 57

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

9. CONCLUSIONES Luego de la presente investigación del Tema se puede concluir que:   





Los puentes de tablero metálico ortotropico son estructuras que pueden ser usados y aplicados perfectamente en nuestro país y nuestro departamento especialmente en lugares donde se requieran puentes de grandes luces. Basándose el diseño en la normativa ASSHTO LRFD, se obtiene un alto nivel de seguridad sometido a condiciones severas y presencia de cargas dinámicas. Se comprobó la eficacia y eficiencia del método de diseño de Peli kan Eslinger para cubiertas ortotropicas ya que facilita el dimensionamiento de los elementos que lo forman obteniendo secciones adecuadas para el cumplimiento de los requerimientos estructurales de carga, deflexiones y estéticos que se necesitan para la funcionalidad en diferentes de situaciones de uso durante su vida útil. De acuerdo al análisis elaborado en el trabajo de investigación se puede observar que se tiene un elevado costo en la construcción del puente metálico ortotropico, esto se debe principalmente al incremento extraordinario en los precios de todos los materiales de construcción en especial del acero en el mercado mundial que está afectando a todo las ramas de la construcción, pero esto también debería servir de motivación para priorizar la investigación de estos puentes ya que Bolivia cuenta con la materia prima. El presente trabajo de investigación cumplió satisfactoriamente su objetivo al concretar que es posible aplicar el diseño de puente tablero metálico ortotropico para nuestro departamento y Bolivia con las ventajas de durabilidad, resistencia rapidez y estética en su construcción.

RECOMENDACIONES 

 

Se recomienda la aplicación del puente de tablero metálico ortotropico en nuestro país, tomando en cuenta las diferentes condiciones topográficas que lo caracterizan, ya que este tipo de estructuras es aplicable a diferentes tipos de terrenos ofreciendo seguridad estructural, amplia carga de servicio, deflexión admisible, menor gasto de tiempo, menor gasto en mano de obra y estética Se recomienda en la capacitación del diseño, construcción y mantenimiento de los puentes metálicos ortotropicos, por ser muy aplicable en nuestras condiciones geográficas Se recomienda la incorporación en los planes de estudio en la educación técnica superior, la capacitación a los alumnos en la fabricación de placas metálicas que son indispensables para la construcción de este tipo de estructuras de puentes metálicos ortotropicos, tomando en cuenta que en Bolivia goza de la materia prima, pudiéndose convertir nuestro país en un proveedor de exportación.

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 58

PUENTES METALICOS CON LOSAS ORTOTROPICAS CIV - 312

10. BIBLIOGRAFIA Arguelles Alvarez Ramon : La estructura metalica hoy, Tomo I Teoria y practica Ed. Nuevas graficas, Madrid 1998. ARMCO: Manual de drenaje y productos de construcción Ed. The ARMCO Steel Corporation Ohio 2001. Pinedo Calderon, Gonzalo Carlo, Diseño Estructural del puentes Metalico Ortotropico Choromomo, Proyecto de Grado Sucre – 2008 Montoya Meseguer Moran, Hormigon Armado Tomo I, Tomo II. Ed. American Association of State Highway and Transportation Officials: Standard specifications for Highway Bridges Ed. AAstho 1998. El Acero en la Construcción”. Ed. Reverté S. A... Barcelona, España. 1280 p... 1972. Facultad de Ingeniería, U.N.N.E... “Informe de Trabajo de Investigación. Conservación de Puentes”. Convenio Facultad de Ingeniería, U.N.N.E.- Dirección de Vialidad Provincial. 2001

ING. ALFREDO ARANCIBIA

Página 59