Puentes Continuos: Tipos, Diseño y Ventajas

Después de leer este artículo, discutirá sobre: – 1. Introducción a los Puentes Continuos 2. Tipos de Puentes Continuos 3. Estructuras de Dosificación 4. Procedimiento de Diseño 5. Ventajas 6. Desventaja.

Introducción a los puentes continuos:

Los puentes continuos son más económicos pero carecen de simplicidad en el procedimiento de diseño.

Estas estructuras tienen la ventaja relativa de que sus diseños son simples y no implican ningún análisis complicado, pero el principal inconveniente es que tales estructuras generalmente son comparativamente costosas.

Los puentes continuos, por otro lado, son más económicos, pero la desventaja de este tipo de puentes es su falta de simplicidad en el procedimiento de diseño. Estas estructuras son estáticamente indeterminadas y, por lo tanto, el análisis estructural es muy laborioso, especialmente cuando se trata de cargas móviles.

Tipos de Puentes Continuos:

i. Puentes de losa y viga en T:

Para el dibujo, Fig. Los puentes continuos de losa sólida se pueden adoptar para tramos de hasta 25 m, los puentes continuos de viga en T se pueden usar para tramos de más de 20 m. pero por debajo de 40 m. Por encima de este límite, los puentes de vigas de caja se pueden encontrar adecuados.

ii. Cajón Puentes:

Las superestructuras de vigas de caja que generalmente se encuentran útiles para puentes de luz media larga consisten en vigas longitudinales, generalmente tres en número, con losas de cubierta y sofito en la parte superior e inferior, aunque las vigas de caja de una sola celda no son infrecuentes. Como su nombre indica, las vigas longitudinales y las vigas transversales a lo largo, con la losa superior e inferior forman la caja.

La ventaja de este tipo de superestructura es su gran resistencia a la torsión que ayuda mucho a una mejor distribución de las cargas vivas excéntricas sobre las vigas. A diferencia de los puentes de vigas, la distribución de la carga viva se vuelve más uniforme en los puentes de vigas de caja.

Otra ventaja que se puede lograr de este tipo de estructura es que en lugar de aumentar la profundidad de la sección donde el momento de resistencia se vuelve menor que el momento de diseño, el primero se puede aumentar si el grosor de la losa en el lado de compresión se incrementa adecuadamente.

Para atender momentos variables en diferentes secciones, el grosor de la losa superior o inferior varía dependiendo de si se debe resistir el momento positivo o negativo.

La losa de cubierta está diseñada como una losa continua sobre las vigas longitudinales, similar a los puentes de losa y viga. El espesor de la losa de cubierta varía de 200 a 250 mm, dependiendo de la separación de las vigas longitudinales.

El espesor de la losa del sofito varía de 125 a 150 mm. cuando no tiene ninguna función estructural, excepto formar la caja, pero para resistir el momento negativo, puede ser necesario aumentarla hasta 300 mm cerca del soporte. El grosor de la banda de las vigas longitudinales se incrementa gradualmente hacia los soportes, donde las tensiones de corte son generalmente críticas.

Espesor de la banda de casi 200 mm. en el centro varía hasta 300 mm. en el soporte se encuentra normalmente adecuado. La banda en el soporte se ensancha adecuadamente para acomodar los rodamientos, el ensanchamiento es gradual con una pendiente de 1 en 4.

Los diafragmas se proporcionan en la viga de caja para hacerla más rígida, así como para ayudar a la distribución uniforme de la carga viva entre las vigas. Para un mejor funcionamiento, su espaciado debe estar entre 6 m. y 8 m., dependiendo de la longitud del vano.

Es aconsejable proporcionar al menos 5 diafragmas en cada tramo: dos soportes at, dos en cuarto de tramo y uno en el tramo medio. Las aberturas se mantienen en los diafragmas para facilitar la extracción del encofrado del interior de las cajas (Fig. 11.5). Para este fin, también se pueden mantener bocas de inspección adecuadas en la losa del sofito. Estos pueden estar cubiertos por tapas de alcantarillas de hormigón prefabricado.

Aproximadamente el 40% del refuerzo de tracción longitudinal principal se distribuye sobre la brida de tensión de manera uniforme, el 60% restante se concentra en las bandas en más de una capa si es necesario. En puentes de vigas profundas, una profundidad considerable de la banda debajo de la brida superior cerca del soporte está sujeta a tensión de tracción.

Para hacer frente a este esfuerzo de tracción, se recomienda que en esta zona pueda proporcionarse aproximadamente el 10% de la armadura longitudinal, a menos que se utilicen estribos inclinados para la tensión diagonal.

Estructuras proporcionales de puentes Continuos:

Luces iguales a veces se adoptan por varias razones, una de ellas por consideración arquitectónica, pero para un diseño económico, las luces intermedias deben ser relativamente más largas que las luces finales.

Generalmente, las siguientes relaciones de intervalo intermedio a final se consideran satisfactorias:

En un puente continuo, el momento de inercia debe seguir el requisito del momento para un diseño equilibrado y económico. Esto se logra haciendo que el perfil inferior sea parabólico, como se muestra en la Fig. 10.1. A veces, se proporcionan ancas rectas o curvas segmentarias cerca de soportes para obtener la mayor profundidad requerida desde la consideración del momento.

Las curvas de sofito que se muestran en la Fig. 10.1 se componen de dos parábolas que tienen el ápice en la línea central del vano. Para curvas de sofito simétricas,

rA = rB = r (digamos)

donde ” r ” es la relación entre el aumento de la profundidad en los soportes y la profundidad en la línea central del vano.

Los siguientes valores de “r” se han recomendado para la losa de puentes:

a) Final lapso de 10 m o menos,

r = 0 para todos los espacios

b) Final lapso de entre 10 m y 15 m,

i) r = 0 a 0,4 para el extremo exterior span

ii) r = 0.4 en un primer soporte interior

iii) r = 0,5 en todos los demás soportes

Los valores de rA y ra para puentes de vigas pueden calcularse a partir de las siguientes fórmulas:

Donde IA, IB e Ic son el momento de inercia del haz en T en A, B y luz media, respectivamente.

Para puentes de vigas, se han recomendado los valores de “r” mencionados a continuación:

(i) Tramos de extremo exterior de extremo, r = 0

(ii) Unidad de 3 tramos, r = 1,3 en soportes intermedios.

(iii) 4 unidades de luz, r = 1.5 en el soporte central y 1,3 en el primer soporte interior.

Método de análisis:

Las estructuras continuas pueden analizarse por varios métodos, pero el método más común es la distribución de momentos. Cuando se utilizan anillas, el análisis se vuelve más complicado y, por lo tanto, se han puesto a disposición tablas de diseño y curvas para estructuras con varios tipos de anillas, como rectas, segmentarias, parabólicas, etc. así como para varios valores de rA, rB, etc.

Una de estas publicaciones de referencia es “The Applications of Moment Distribution”, publicado por la Concrete Association of India, Bombay. Estas tablas y curvas dan los valores de momentos finales fijos, factores de arrastre, factores de rigidez, etc. a partir del cual se pueden calcular los momentos de nett en los miembros después de la distribución final

Líneas de influencia:

Fig. 10.2 muestra algunos diagramas de líneas de influencia en diferentes secciones para un puente continuo de tres tramos iguales que tiene un momento de inercia constante. Para obtener reacción o momento en un punto debido a una carga concentrada, W, la ordenada del diagrama de línea de influencia apropiado debe multiplicarse por W. Para una carga distribuida uniformemente w, reacción o momento = (Área de diag de línea de influencia apropiada.) x w.

Los diagramas de líneas de influencia para momentos, cizallas, reacciones, etc. para una estructura continua con momento de inercia variable, se pueden dibujar de manera similar, determinando las ordenadas para los diagramas de líneas de influencia teniendo en cuenta las constantes de marco adecuadas para las estructuras dadas.

Los momentos de carga viva de diseño, las cizallas y las reacciones en diferentes secciones se calculan colocando las cargas vivas en los diagramas de líneas de influencia apropiados. Las cargas deben colocarse de tal manera que se produzca el máximo efecto en la sección considerada.

Procedimiento de diseño de Puentes Continuos:

1. Fije longitudes de tramo en la unidad y seleccione secciones ásperas en tramos medios y en soportes.

2. Seleccione la curva de sofito adecuada.

3. Resuelve momentos de carga muerta en diferentes secciones.

Esto se puede hacer de la siguiente manera:

i) Encuentre los momentos finales fijos.

ii) Encuentre los factores de distribución y los factores de arrastre para la unidad.

iii) Distribuir el Método de Distribución de momentos de fin fijo por Momento. Esto dará los momentos elásticos. Añádele el momento libre debido a la carga muerta.

4. Dibuja diagramas de líneas de influencia por momentos.

El procedimiento es el siguiente:

i) Encuentre el F. E. M. para la carga unitaria en cualquier posición.

ii) Distribuir el F. E. M. y averigüe los momentos elásticos después de la corrección para balancearse cuando sea necesario.

iii) Añadir momento libre al momento elástico. Los momentos así obtenidos en una sección de detalles para varias posiciones de carga darán las ordenadas del diagrama de líneas de influencia de BM en los lugares en los que se coloca la carga unitaria.

iv) Repita el proceso (i) a (iii) anterior y obtenga las ordenadas del diagrama de líneas de influencia para varias secciones.

5. Resuelve momentos de carga en vivo en diferentes secciones.

6. Combine los momentos de carga viva con los momentos de carga muerta para obtener el máximo efecto.

7. Compruebe la tensión del hormigón y calcule el área de refuerzo necesaria.

8. Dibuje diagramas de líneas de influencia para cizallas como antes para varias secciones. Estimar la cizalladura de carga muerta y de carga viva y comprobar la tensión de cizalladura en las secciones críticas y proporcionar el refuerzo de cizalladura necesario cuando sea necesario.

9. Detalle el refuerzo en las barras de manera que todas las secciones estén adecuadamente adaptadas a los respectivos momentos críticos de flexión y fuerzas de cizallamiento.

Ventajas de los puentes continuos:

Las ventajas a favor de los puentes continuos son:

(i) A diferencia de los puentes simplemente soportados, estas estructuras requieren solo una línea de rodamientos sobre los pilares, lo que reduce el número de rodamientos en la superestructura, así como la anchura de los pilares.

(ii) Debido a la reducción de la anchura del muelle, menos obstrucción al flujo y, como tal, posibilidad de menos socavación.

(iii) Requieren menos número de juntas de dilatación, por lo que tanto el costo inicial como el costo de mantenimiento se reducen. De este modo, se mejora la calidad de conducción sobre el puente.

(iv) Reduce la profundidad en el intervalo medio, lo que aumenta el espacio libre vertical o el espacio libre. Esto puede reducir el nivel de la cubierta del puente, reduciendo así no solo el costo de los accesos, sino también el costo de la subestructura debido a la menor altura de los pilares y pilares, lo que reduce nuevamente el costo de la cimentación.

(v) Mejor apariencia arquitectónica.

Desventajas de los puentes continuos:

Las desventajas son:

(i) El análisis es laborioso y requiere mucho tiempo.

ii) No apto para cimentaciones flexibles. El asentamiento diferencial puede causar tensiones indeseables.