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Capitulo 8 - 1 INDICE
Distribuidor ALCASA - Ciudad Guayana - Venezuela
TABLERO CELULAR DE CONCRETO
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Capitulo 8 - 2
1 - INTRODUCCION Los tableros de vigas cajón de concreto armado (box girder) también llamados celulares por constituir un marco cerrado con particiones ó celdas internas, son aquellos constituidos por un cajón de concreto armado, conformado por una tapa superior y otra inferior de losa de concreto y lateralmente losas verticales ó inclinadas también de losa de concreto.
VIGA CAJON CON ALMAS EXTERIORES INCLINADAS
VIGA CAJON CON ALMAS EXTERIORES RECTAS F i g . 8 - 1
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Capitulo 8 - 3
Los primeros puentes con tableros de viga cajón de concreto fueron fabricados en Europa, consistiendo originalmente en luces sencillas isostáticas con voladizos laterales en cada extremo de la luz. El objeto de tales voladizos era el de actuar como contrapeso, produciendo momentos negativos en los apoyos para reducir el momento positivo central. Otra utilización importante de los tableros con vigas cajones es en el caso de puentes tipo Gerber, que consisten en luces simples isostáticas con dos volados laterales donde se apoyan apoyan tableros simples actuando similarmente como si fuera un contrapeso, pudiendo lograrse en esta forma luces considerablemente mayores. En los Estados Unidos se construyó construy ó el primer puente con viga viga cajón de concr concreto eto armado el año de 1.937, y en Venezuela el autor diseñó el primer cajón continuo de concreto armado, de sección variable recta, para el Distribuidor El Pulpo en el año de 1,956. A partir de esa época comenzaron a proyectarse muchos puentes con este tipo de solución, tan to de concr concreto eto armado como postensados, ubicados en general en pasos a dos niveles y en distribuidores de tránsito como en el Distribuidor Baralt.
Tramo Isostático
Volado
Tramo Suspendido
PUENTE GERBER TIPICO F i g . 8 - 2
Volado
Tramo Isostático
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Capitulo 8 - 4
En los Estados Unidos se construyó el primer puente con viga cajón de concreto armado el año de 1.937, y en Venezuela el autor diseñó el primer cajón continuo de concreto armado, de sección variable recta, para el Distribuidor El Pulpo en el año de 1,956. A partir de esa época comenzaron a proyectarse muchos puentes con este tipo de solución, tanto de concreto armado como postensados, ubicados en general en pasos a dos niveles y en distribuidores de tránsito como en el Distribui Distribuidor dor Baralt. Baralt.
Viaducto Colon - Caracas
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Capitulo 8 - 5
La incorporación del concreto postensado en los tableros de puentes permitió el incremento de las luces de las vigas cajón, permitiendo también la utilización de estructuras más delgadas y por lo tanto más livianas. Basada en esta tecnología, hoy en día se ha desarrollado a partir de 1.950 en Alemania, la construcción de puentes por voladizos sucesivos, cuya sección generalmente tiene la forma de cajón unicelular, habiéndose logrado luces mayores de 240 mts. La popularidad de esta solución se fundamentó en las siguientes características: • Relativa poca altura del tablero para casos de gálibos limitados • Gran versatilidad en las dimensiones de las secciones • Apariencia muy agradable y limpieza de lineas • Capacidad de alojar aloj ar y ocultar los l os servicios públicos • Gran rigidez torsional de la sección para puentes en curva • Posibilidad de puentes con luces considerablemente mayores • Solución comparativamente mas económica que tableros de losa ó en T • Mínimos costos de mantenimiento La simplicidad estructural estructu ral de los puentes en viga cajón, cajón, particu particularm larmente ente en estructuras continuas para luces medianas a grandes, ha sido ampliamente demostrado. La eficiencia de su sección transversal tanto para momentos longitudinales negativos y positivos como para torsionales es evidente.
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Puente constituído por vigas cajón prefabricadas y colocadas en sitio
Al ser el cajón cerrado, en zonas de altas solicitaciones por fuerza corta cortante nte permi permite te la variabilidad de la sección en planta por aumento del espesor de las vigas longitudinales, sin que sea visible exteriormente. También es posible variar el espesor de la losa inferior hacia el apoyo, en zonas de momentos negativos.
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La gran rigidez transversal en combinación con la rigidez torsional en estos puentes, elimina también la necesidad de diafragmas intermedios, tan importantes en puentes de vigas T. Prácticamente todos los puentes de este tipo diseñados en Venezuela, lo han sido siguiendo las Normas y Especificaciones de la AASHTO, las cuales desde 1.949 se encuentran en vigencia y eran ya utilizadas por el Departamento de Carreteras Carreteras del Estado de California.
2 - GEOMETRIA 2.1 Limitaciones Es importante mencionar que la Especificaciones de la AASHTO limitan el número de almas de una viga cajón de 4 a 10 unidades, la separación entre almas de 2.00 y 3,35 mts, y el ancho libre de calzada entre 9.75 y 20,12 mts. para cada viga cajón multicelda. La luz de los extremos volados de la losa superior de calzada debe estar limitada a la mitad de la separación entre vigas en los tableros de concreto armado vaciados en sitio.
2.2 Luces Los puentes de viga cajón de concreto armado vaciados en sitio, han sido construidos con luces en un rango de hasta 70 mts. , pero lo usual para pasos a dos niveles fluctúa entre 30 y 45 mts., aunque las luces simples isostáticas deben estar limitadas a 45 mts. debido a la excesiva deflección que puede ocurrir por peso muerto. Pasado este límite es preferible la utilización de vigas cajón postensadas que utilizan materiales de mayor resistencia y serían en este caso mas eficientes.
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La construcción de tableros vaciados en sitio en concreto postensado pueden llegar a tener luces considerables considerables en el orden de hasta 140 mts. y si se trata de puentes postensados construidos construidos por medio de la técnica de voladizos sucesivos, se puede llegar a luces en el orden de los 250 mts. y mas. Es imposible establecer cánones económicos para puentes construidos con el sistema convencional de concreto armado ó con sistemas postensados actuales por estar muy cercanos sus límites. Incide en tal consideración el hecho que en nuestro país las tecnologías de postensado requieren la utilización de patentes, anclajes, gatos hidráulicos, tensores de aceros especiales, etc., importados importad os de otros países, lo cual resulta hoy en día día muy honeroso para nuestras disponibilidades económicas. Dependiendo de circunstancias locales de erección y vaciado, tal vez podría estimarse que en donde no hayan limitaciones de gálibo ni de cimbras, las vigas celulares en concreto armado pueden resultar más económicas que las celulares postensadas dentro de la limitaciones de luz, pudiendo aún competir con los puentes de vigas pretensadas convencionales tipo I para luces grandes. Cuando existe la posibilidad de diseño de puentes de tres ó mas luces, donde los tramos extremos puedan ser aproximadamente 3 / 4 de la luz central para servir de contrapeso a la misma y diseñando la sección variable recta ó parabólica, sin lugar a dudas esta alternativa constituirá una solución de diseño muy interesante tanto desde el punto de vista económ económico ico y estéti estético co como estructural.
2.3 Altura de la Sección La relación de la altura de la sección con respecto a la luz del tramo D / L asegura una rigidez adecuada para limitar las deflecciones y por lo tanto las condiciones de servicio de un puente celular de concreto armado.
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Esta relación según la mayoría de los libros de texto que tratan este tema, debe ser para secciones de altura constante igual a D / L = 0 . 0 6 0 para luces simples y D / L = 0 . 0 5 5 para luces continuas. En tableros postensados esta relación puede disminuir a relaciones D / L = 0 . 0 4 5 y D / L = 0 . 0 4 0 respectivamente. En el caso de tableros hiperestáticos de sección variable en concreto armado ó postensado, la relación anterior puede ser D / L = 0 . 0 2 a 0 . 0 3 en el eje de la luz del tramo central y en los apoyos puede ser D / L = 0 . 0 5 a 0 . 0 8 . Lógicamente estos son valores de tanteo que varían según los parámetros de diseño particulares tales como calidad del concreto, cargas vivas, etc.
2.4 Separación entre Almas La separación entre las almas en cajones celulares normales puede variar entre 2.00 y 3.35 mts. dependiendo de las limitaciones de altura que puedan haber en un sitio dado. A mayor separación entre almas internas, se requerirá mayor altura de la sección y la losa de calzad calzadaa superior y la del intradós int radós inferior, también aumentarán su espesor. Usualmente el número y separación de las almas puede ser reducido al volar la losa de calzada superior a ambos lados. Generalmente la luz de estos volados se aproxima a la mitad de la separación entre almas, no debiendo exagerarse su luz para no incrementar su espesor, tratando en lo posible de que sea similar si milar al espesor de la losa de calzada cal zada interna. También es usual que el espesor de la losa volada sea variable y vaya disminuyendo hacia los extremos externos.
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3 - PARTICULARES DEL TABLERO 3.1 Losa de Calzada La función de la losa superior de calzada consiste en: a) soportar la carga viva que transita por el puente transmitiénd transmi tiéndola ola a las almas y b) actuar actuar como ala de compresión de las almas longitudinales. Generalmente no se considera la simultaneidad de los esfuerzos en ambas direcciones a un mismo tiempo. La losa se considera en el diseño como si actuara para flexión en un solo sentido. Cuando la losa encuentra con un diafragma de apoyo, ó pasa por encima de diafragmas intermedios, esta sometida a esfuerzos de flexión como si actuara en dos sentidos en una distancia corta, por ello se usa colocar un acero adicional longitudinal directamente debajo del acero superior transversal de la losa, a fin de evitar agrietamientos transversales en estos sitios.
3.1.1 Acero de Refuerzo La losa de calzada generalmente requerirá requerirá mínimo cuatro capas de acero conformadas en la siguiente forma: dos capas transversales, perpendiculares al sentido de las vigas principales ó al tráfico, el cual acero sirve para trasmitir las cargas vivas a las almas y constituyen el acero principal (+) y (-) de la losa propiamente dicha, generalmente van corridas en toda la losa. Luego hay dos capas de acero longitudinal y perpendicular al anterior también arriba y abajo, el cual es un acero de distribución y actúa como acero para absorber los esfuerzos por temperatura y contracción del concreto.
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Las armaduras principales de las vigas longitudinales del puente, van colocadas en la losa de calzada por debajo de la armadura superior de la losa de calzada (para momento negativo) ó en la losa del intradós (para momentos positivo) por encima de la armadura transversal inferior de dicha losa. Algunos proyectistas proyectistas y según las circunstancias concentran parte de la armaduras armaduras principales en las almas de las vigas. Las armaduras transversales de la losa de calzada, aunque pueden llevar dobleces a 45° para disminuir su área, sin embargo, usualmente resulta mas económico desde el punto de vista de colocación, poner las cabillas corridas en las capas superiores e inferiores de la losa. l osa.
Acero Principal Transversal Losa Acero Distribución Losa
Estribos
Chaflán
Estribos
REFUERZO TIPICO LOSA CALZADA
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3.1.2 Recubrimientos La losa de calzada se encuentra bien protegida por las celdas de la viga cajón por lo cual el recubrimiento en la capa inferior de refuerzo puede ser de 2.5 cms. El acero de la capa superior de la losa debe estar mejor protegido, por lo cual su recubrimiento neto no debe ser inferior a 4.00 cms. para cualquier condición ambiental, recomendándose un mínimo de 5.00 cms. en ambientes marinos.
3.2 Acartelamientos y Chaflanes Los tableros en vigas cajón tienen la posibilidad de incrementar su capacidad de absorber esfuerzos cortantes al poder acartelar las almas en planta, en las zonas cercanas a los apoyos apoyos donde las fuerzas de corte son mayores, lo cual está contemplado en las normas, con la limitación de que el acartelamiento debe tener una longitud de desarrollo igual ó mayor a 1 / 5 L, y el ancho del acartelamiento no debe ser mayor a 1.5 veces el ancho bw del alma. Similarmente con el objeto de aumentar la capacidad de absorción de momentos en la zona de apoyos, es posible acartelar la losa intradós intradós verticalmente hacia el apoyo para aumentar aumentar su espesor y su área, con la recomendación de que la longitud de este acartelamiento debe ser mayor a 1 / 5 L
3.2.1 Chaflanes Horizontales Es práctica usual la utilización de chaflanes en las esquinas horizontales donde la losa superior y la del intradós se unen al alma de la vigas, a los diafragmas y a las vigas internas de apoyo.
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1/5 L
1/5 L
Cartelas por Fuerza Cortante
Cartelas por Momento Apoyo
ACARTELAMIENTOS F i g . 8 - 5
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Se estima que estos chaflanes longitudinales son deseables porque permiten un flujo suave de los esfuerzos alrededor de estas esquinas, cuando la carga viva en la estructura provoca deflecciones diferenciales diferenciales entre las almas adyacentes. Estos chaflanes deben tener mínimo 10 x 10 cms. y aunque las inferiores de la losa intradós no se consideran indispensables, las superiores entre la losa de calzada y las almas son normativos en la especificaciones de la AASHTO.
3.2.2 Chaflanes Verticales El uso de chaflanes en la interseccion inters ecciones es verticales vertica les entre las almas, almas, diafragmas diafragmas y vigas vigas internas de apoyo son menos importantes por considerarse que los esfuerzos en estas esquinas son despreciables. Son deseables en las esquinas agudas en puentes esviados por razones constructivas, pero innecesarios en las esquinas rectas ú obtusas.
3.3 Encofrados Internos Las formaletas para encofrar la losa superior de las celdas, pueden ser de madera soportadas por puntales también de madera. Hay la posibilidades en este caso de retirar dichos encofrados después del vaciado de la losa a través de ventanas dejadas al efecto, sin embargo esto resulta costoso y de difícil ejecución, por lo cual en algunos casos se dejan como encofrados perdidos. Modernamente es preferible utilizar como encofrado inferior de la losa, losetas prefabricadas de concreto armadas, las cuales van a soportar el concreto vaciado de la losa y formaran parte integral de la misma. Estas losetas van armadas con una malla electrosoldada y provistas de ganchos de anclaje que aseguren la adherencia entre dicha loseta y la porción de losa a vaciar posteriormente. A tal efecto se han realizado realizad o pruebas de laborator laboratorio io para verifi verificar car el trabajo conjunto de ambos elementos, habiéndose encontrado resultados satisfactorios.
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Encofrado Interno con Loseta de Concreto
lose lo seta ta
ancl cla aje jes s
ENCOFRADO INTERNO CELDAS F i g . 8 - 6
3.4 Tableros Oblicuos Los tableros de puentes oblicuos con oblicuidades hasta 20° es preferible colocar el acero principal de la losa paralelamente a los estribo s y pilas, calculando el área de acero con la luz oblicua. Debe indicarse claramente en los planos si la separación entre cabillas es medida a lo largo del eje del puente ó normal al eje de las cabillas. Para oblicuidades de 20° a 50° el refuerzo principal transversal de la losa debe ir colocado perpendicularmente a las vigas principales y calculado con la luz recta. Esta cuantía de acero deberá ser incrementada por la secante cuadrada del ángulo de oblicuidad . En las secciones triangulares extremas solo se colocarán cabillas rectas como se muestra en la figura. Se requieren detalles especiales en las esquinas con ángulos agudos cuando hay oblicuidades pronunciadas a fin de que queden qu eden adecuadamente reforzadas.
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0° a 20° Armadura Paralela al Angulo
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20° a 50° Armadura Perpendicular al Eje
REFUERZO TRANSVERSAL PUENTES ESVIADOS Fig. 8-7
3.5 Losa Intradós La losa intradós ó losa inferior del cajón tiene por función servir como ala de compresión para momentos negativos en puentes continuos, ó en tramos isostáticos (tableros suspendidos en puentes Gerber) servir para alojar la capa inferior del acero principal longitudinal de la viga cajón. Esta losa de intradós permite en general a los puentes de viga cajón, ser considerablemente mas esbeltos y delgados y de luces mayores que los tableros con vigas T.
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El espesor de la losa intradós está limitado según las normas actuales a un 1 / 1 6 la separación libre entre las almas de la viga con un mínimo de 14 cms. Se usará el mayor de estos valores. La losa inferior requerirá un acero mínimo de 0.4 % del área de la sección del ala en el sentido longitudinal y de 0.5 % del área de la sección del ala en la dirección transversal. El acero transversal debe estar distribuido en toda la losa en ambas caras y anclado con ganchos a 90° a las almas exteriores. La separación de estas armaduras no debe exceder 45 cms. cms.
3.6 Diafragmas La necesidad de diafragmas intermedios en este tipo de tablero ha estado cuestionada por muchos ingenieros estructurales, sin embargo, las especificaciones indican que la separación máxima entre diafragmas deberá ser de 18.00 mts. a menos que se jutofique lo contrario. Esto obliga a colocar en por lo menos un diafragma intermedio central en la mayoría de los casos y para los rangos de luces usuales. El tablero debe estar dotado de diafragmas en los apoyos a fin de lograr la transferencia apropiada de cargas transversales de viento, etc., a la infraestructura. En puentes en curva la necesidad de diafragmas intermedios y su separación es motivo de consideraciones consideraciones especiales, pues estos aumentan la rigidez torsional de la sección.
3.7 Drenajes Interiores Es muy importante prever drenajes en la losa inferior inferior que permitan la salida al exterior del agua que pueda quedar del curado del concreto, del agua que pueda colarse a través de la placa superior, superio r, de cualquier cualqu ier fuga que pueda ocurrir en tuberí tuberías as internas int ernas de servicio servicioss públicos y la proveniente provenie nte de la condensación interna. interna . La falta de tales drenajes puede provocar provocar sobrecargas importantes no previstas en el cálculo del peso muerto del puente.
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cms. de diámetro y deben estar ubicados en Estos drenajes deben tener un mínimo de 10 cms. cada celda adyacente a pilas ó estribos. Los diafragmas transversales deben estar dotados también huecos que permitan el paso del agua horizontalmente y cuyo tamaño no debe ser menor en ningún caso a 15 cms. cms.
3.8 Bocas de Visita En tableros con luces importantes en los cuales es indispensable ubicar servicios públicos, es usual dejar un paso que permita visitar internamente los cajones con el objeto de revisión y mantenimiento de tales servicios. Es practica corriente dejar una boca de visita a través del diafragma de apoyo y el paramento del estribo para poder acceder a las celdas para su inspección, en su defecto podría hacerse a través de un acceso por la acera o la losa de calzada como alternativa menos conveniente.
3.9 Secuencias de Vaciado 3 2
1
2
1
SEQUENCIAS DE VACIADO DEL CONCRETO F i g . 8 - 8
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El vaciado del concreto en este tipo de puentes ha sido ejecutado ubicando las juntas de construcción en los puntos de inflexión por peso muerto. Vaciando la losa inferior intradós y las almas del cajón en la zona central de la luz primero y luego en segunda etap etapa, a, las secciones secciones laterales desde el punto de inflexión hasta los apoyos. La losa de calzada superior se vacía en una tercera etapa como una operación continua hasta los apoyos. La razón de este procedimiento es el de evitar cuando se vacían primeros las zonas de apoyos, momentos prematuros debidos al asentamiento de cimbras, encofrados y acortamiento del concreto, etc. Transversalmente el tablero se puede ejecutar en tres etapas sucesivas: a) losa inferior de intradós, b) las almas del cajón y c) la losa de calzada, ó en dos etapas: a) losa inferior de intradós y almas de la viga en una sola operación hasta los chaflanes y b) en una segunda segunda etapa etapa los chaflanes y la losa superior. Esto permite el encofrado y armado de la losa superior, pero obliga a una junta longitudinal de construcción. Esta junta de construcción permite la remoción de encofrados laterales de la etapa anterior y su reutilización, también permite que el peso del concreto de la losa de calzada se apoye en las almas ya vaciadas, proporcionando un apoyo confiable. Permite remover todos los encofrados, escombros y suciedades que puedan haber quedado del vaciado anterior y finalmente, se evita cualquier grieta horizontal horizonta l que podría ocurrir por el asentam asentamiento iento del concreto concreto del alma alma,, losa inferior y cimbras respectivas en la unión de ambos vaciados. La superficie de la junta horizontal de construcción no debe ser rematada, sino por el contrario, debe quedar gruesa como una superficie protuberante con depresiones y salientes, a fin de que cuando se vacía el concreto posterior de la losa haya una buena adherencia. Usualmente antes del vaciado del nuevo concreto se limpiará la superficie y se tratará con aditivos ó en su defecto con lechada rica en cemento que garantice la perfecta adherencia entre ambas superficies.
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3.10 Refuerzo Adicional Como la losa de calzada y su cartela es vaciada algún tiempo después del vaciado de la losa intradós y las almas, en ese intervalo de tiempo pueden ocurrir asentamientos de la fundación de la cimbra, compresión de los elementos elementos del encofrado, etc., que generarán momentos negativos en la estructura incompleta (la losa inferior y almas). Debido a esta solicitación se pueden producir esfuerzos de tensión y agrietamientos en el alma, a menos que se coloque un refuerzo adicional inmediatamente por debajo de la junta de construcción en el tope del alma. El área de este refuerzo debe ser 10% del área de acero negativo principal ó 2 cabillas # 8. Se acostumbra colocar estas barras separadas unos 10 cms. una debajo de la otra, a fin de permitir el cómodo paso del vibrador durante el vaciado.
4 - DISEÑO DEL TABLERO El diseño del tablero se regirá estrictamente por las normas vigentes de la AASHTO , las cuales son para tramos simples ó continuos, con sección constante ó variable y para un mínimo de tres celdas por viga cajón. Las vigas cajón de celda sencilla ó doble se utilizan preferentemente en puentes que utilizan la técnica de voladizos sucesivos,
4.1 Procedimiento de Diseño El procedimiento de diseño de un tablero con vigas cajón de concreto armado es muy sencillo sencill o y no difiere fundamentalmente fundamentalment e de los tableros tablero s en viga viga T, sin embarg embargo, o, tiene tiene normas específicas en cuanto a ciertos detalles y cuantías de acero, especificados en la normas correspondientes.
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Puede resumirse como sigue: 1.- Selección del Número de Celdas a utilizar para el ancho del puente 2.- Cálculo de la Losa y Voladizo de calzada para las luces del cajón 3.- Estimación de las Solicitaciones por Peso Muerto Inicial y Ulterior 4.- Estimación de Solicitaciones por Carga Viva Impactada e Incrementada 5.- Cálculo de las secciones de concreto por Flexión y Fuerza Cortante. 7.- Verificación de las Deflecciones por Peso Muerto y Carga Viva Totales 9.- Diseño de Diafragmas Interiores y de Apoyo
4.2 Selección del Número de Celdas Las especificaciones especificaciones de la AASHTO AASHTO en la edición 1.989 y 1.993 establece en la formula para la distribución de cargas para momentos de flexión en vigas cajón, que el número de vigas N B debe ser:
4
≤
NB
≥
10
lo cual automáticamente limita el número de celdas entre 3 y 9 unidades.
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En las mismas especificaciones se establece que S la separación entre vigas debe fluctuar entre:
2.00 mts.
≤
S
≥
3.35 mts.
También establece que el valor numérico del ancho de calzada W entre rodapiés debe estar comprendido entre los valores:
9.76 mts.
≤
S
≥
20.13 mts.
4.3 Losa y Voladizo de Calzada. Losa Intradós Antes de proceder al cálculo del cajón y a fin de poder establecer las solicitaciones por Peso Muerto, es indispensable calcular la losa y el volado de calzada para determinar sus espesores. Estos cálculos se harán por los métodos usuales explicado en temas anteriores. De igual forma se debe seleccionar el espesor de la losa intradós de acuerdo a la especificación correspondiente. Es importante observar, que en muchos casos la losa intradós se puede variable en las cercanías de los apoyos con el objeto de incrementar incrementar su espesor y por lo tanto su área a compresión.
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4.4 Momentos de Inercia Una vez dimensionada la sección transversal de la viga cajón, es indispensable calcular el momento de inercia de la sección, pues este valor se aplicará en varias oportunidades durante el diseño del puente, especificamente en el análisis estructural y en el cálculo de deflecciones. En el ejemplo se muestra el procedimiento del cálculo.
4.5 Pesos Muertos Al calcular la inercia de la sección transversal de la viga cajón, obtenemos el área de la sección la cual nos permitirá evaluar el peso propio del tablero. A dicho peso propio habrá que añadirle todos aquellos ítems que puedan incrementar dicho peso propio como son: Carpeta de Rodamiento Asfáltica, Aceras, Barandas ó Defensas, Alumbrado, Servicios Públicos incorporados al tablero, etc.
4.6 Distribución de Carga Viva Los primeros primer os puentes puent es en viga cajón fueron diseñados como estructuras formadas por vigas T y por lo tanto se utilizaban las fórmulas correspondientes por Teoría Elástica. Hoy en día este criterio se ha modificado y es práctica corriente diseñar la superestructura completa como si fuera una sola unidad y no como formada por varias vigas individuales. Esto puede ser hecho cuando la relación de la luz al ancho del puente no exceda el valor de 2. El método de diseño unitario permite distribuir todo el acero de refuerzo uniformemente a través de todo el ancho de las losas de la estructura, lo cual resulta económico y ventajoso por la simplificación en la colocación de las armaduras.
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La fracción de trocha que se le asigna a cada alma interior es según la AASHTO d S / 4 . 2 7 donde S es la separación entre vigas. En las vigas exteriores S es remplazado por We que es el ancho de la viga exterior, o sea, la distancia entre el eje de la viga interna y el borde de la losa. Si la baranda, acera ó brocales son colocados después de vaciada y curada suficientemente la losa de calzada, su peso se puede asumir como uniformemente distribuido en todas la vigas.
4.7 Cálculo de Secciones de Concreto El cálculo de la sección de concreto se simplifica mucho al considerarse todo el tablero como si fuera una unidad tanto para momentos positivos como negativos. En la zona de momentos positivos la losa a compresión será mas efectiva por contar con mayor longitud por los volados laterales.
MOMENTO POSITIVO
MOMENTO NEGATIVO
SECCION EFECTIVA DEL CAJON COMO T F i g . 8 - 8
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En la zona de momentos negativos, ó sea, en los apoyos tendremos menor capacidad por ser la losa del intradós a compresión de menor longitud y generalmente de menor espesor, en cuyo caso esto se puede subsanar aumentando el espesor de la losa a medida que nos acercamos al apoyo, como puede verse en la F i g . 8 - 8
4.8 Esfuerzos Cortantes El ancho de las almas en los apoyos es escogido escogi do de acuerdo acuerd o con la magni magnitud tud de las solicitaciones por fuerza cortante. Es por esta razón que generalmente en los apoyos internos internos como vimos anteriormente, las vigas tienen un acartelamiento horizontal que permite permite absorber mayores esfuerzos cortantes. Generalmente Generalmente la totalidad de los esfuerzos cortantes son absorbidos por estribos tipo U con los ganchos dirigidos hacia fuera fuera del alma y colocados verticalmente ó inclinados a 45°. 45°.
4.9 Deflecciones y Contraflechas Las deflecciones por peso muerto deben ser determinadas determinadas con la mayor exactitud a fin de poder darle a los encofrados la contraflecha necesaria. necesaria. Debido a la fluencia la deflección no se completa sino hasta pasados de 4 a 5 años del vaciado del puente. Para el cálculo de la deflección se utiliza el momento de inercia de la sección de concreto bruta, sin que intervengan los aceros por considerarse que el momento de inercia de la sección transformada es un refinamiento innecesario.
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Inmediatamente que se desencofra un puente ocurre una deflección instantánea que puede estar entre 1 / 3 y 1 / 4 del valor de la deflección total calculada. Esta operación de desencofrado es bastante bastant e delicada delic ada y crítica crític a y debe ser ejecutada ejecut ada con sumo cuidado cuidado,, pues la estructura estructura debe ir tomando paulatinamente y sin brusquedad las deflecciones mencionadas. Como la deflección del concreto aumenta con el tiempo, se estima que su valor aproximado es de 3 veces el valor de la flecha instantánea. La flecha por Carga Viva no se toma en cuenta por ser su magnitud pequeña y variable de acuerdo a la posición de la carga rodante. Es interesante conocer las deflecciones aproximadas correspondientes a diferentes edades: 25% al descimbrar puentes continuos 33% al descimbrar puentes simples 70% a los 6 meses 82% al año 90% a los 2 años 93% a los 3 años 95% a los 4 años 100% al final
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Es importante que el concreto obtenga una resistencia específica antes de remover la cimbra donde se apoya. Para puentes corrientes con condiciones de diseño y de construcción normales se sugiere que la obra falsa ó cimbra sea mantenida en sitio por lo menos 15 a 20 días del último vaciado de la losa de calzada y que el concreto haya obtenido por lo menos el 80% de su resistencia última de diseño. La contraflecha es la corrección que se le hace al alineamiento vertical de las formaletas para compensar los movimientos anticipados anticipados debidos al vaciado, durante durante la etapa de curado y después que la obra falsa es removida. La contraflecha es indispensable para evitar no solo un perfil indeseable indeseable de la estructura al cabo de los años, sino que queden queden flechas ó lagunas que molestan al tráfico y producen defectos en el drenaje del tablero.
EJEMPLO DE PUENTE EN VIGA CAJON APORTICADO Para ilustrar el procedimiento de cálculo de un tablero celular en viga cajón de concreto armado, hemos escogido como ejemplo un puente aporticado de dos luces iguales de 30.00 mts. c/u apoyadas en una monocolumna central. No se efectuará el análisis de la estructura, sino se indicaran solamente solicitaciones finales de dicho análisis, a los efectos de diseño.
Se incluye ejemplo típico en Hoja de Cálculo tipo EXCEL™
P U E N T E S
Ing. Henry Paris CIV 1833
Capitulo 8 - 28
Ejecución de puente en viga cajón por voladizos sucesivos postensados
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