Puentes Cap VII

Universidad

Mayor Real y

Facultad de Tecnología

Pontificia de Chuquisaca

San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

CAPITULO Nº 7 PUENTES METALICOS 1.- INTRODUCCION 2.- COMPARACION COMPARACION DE PUENTES CAMINEROS Y FERROVIARIOS 3.- PUENTES PUENTES DE ACERO 4.- SISTEMAS SISTEMAS EMPLEADOS EMPLEADOS PARA PARA PUENTES DE ACERO 5.- ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE PUENTES METALICOS FERROVIARIOS 6.- PUENTES DE VIGAS ROLADAS 7.- PUENTES DE TRABES TRABES ARMADAS 8.- PUENTES DE TRABES COMPUESTAS 9.- VIGAS FORMADAS POR RETICULARES RETICULARES O PUENTE DE ARMADURA 10.- CONEXIONES DE ACERO EN LOS PUENTES 11.- DIMENSIONES ACONCEJABLES PARA PARA LAS VIGAS PRINCIPALES PRINCIPALES 12.- ESPESOR DEL ALMA EN TRABES 13.- ALTURA ALTURA DE VIGAS VIGAS CONTINUAS CONTINUAS 14.- SOLICITACIONES EN PUENTES METALICOS 15.- CARGAS EN PUENTES FERROVIARIOS 16.- CALIDAD Y ESFUERZOS PERMITIDOS PERMITIDOS PARA PUENTES 17.- ESFUERZOS PERMISIBLES PARA PARA ACERO ESTRUCTURAL PARA PUENTES 18.- OTRAS LIMITACIONES LIMITACIONES DE DISEÑO 19.- APOYOS APOYOS EN PUENTES PUENTES 20.- PUENTES DE CUBIERTA CUBIERTA ORTOTROPICA ORTOTROPICA PUENTES. PUENTES.

Ing. Alfredo Arancibia Arancibia C.

Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

1. INTRODUCCION . Debido muchas veces a que las luces por salvar son muy grandes o a que la acción de la sobrecarga es muy fuerte, el puente está sometido a grandes solicitaciones resultando entonces ventajoso emplear materiales de mayor resistencia en relación con su peso aunque se trate de materiales más caros. Cuando los terrenos son buenos y el rio permite trabajar en época de estiaje; puede decirse que la luz máxima de los tramos simples pocas veces justificara el empleo de acero para puentes camineros.

2. COMPARACION DE PUENTES CAMINEROS Y FERROVIARIOS. Las fuertes cargas hacen necesario el empleo de estructuras metálicas. En los puentes camineros la calzada debe ser continua y uniforme en todo su ancho, lo que se consigue con el hormigón, pero debido a que la estructura metálica es mas elástica se presenta en el hor migón el fenómeno de fatiga que hace que este se cuartee. En cambio en puentes ferroviarios no se requiere de un tablero cerrado y continuo. Los tableros metálicos aparentan costos muy elevados con relación ciertas soluciones en hormigón por lo que para la comparación se deberá tomar en cuenta: PUENTES. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

a) Problemas en demoras. b) Costos de mano de obra en procedimientos corrientes. c) Posibilidades de extensión y reparación. d) En grandes luces, el acero es competitivo. e) Reduce las fundaciones. f) Permite la prefabricación prefabricación de grandes grandes elementos. elementos.

PUENTES. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

por razones de estabilidad transversal o porque la altura construcción es menor, se dispone de una via intermedia o inferior, es decir que el tablero está conformado por travesaños apoyados a media altura de las vigas principales, longuerinas apoyadas en los travesaños y recién los durmientes apoyados en las longuerinas como se detalla a continuación.

PUENTES.

Ing. Alfredo Arancibia C.

Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

3.- PUENTES DE ACERO. El acero es un material de construcción competitivo para claros de tamaño mediano y favorable para puentes de claro largo, por las siguientes razones: •

Tiene una alta resistencia a la tensión y a la compresión.

•

Se comporta como un material elástico casi perfecto dentro los niveles normales de trabajo.

•

Tiene reservas de resistencia más allá del límite de fluencia.

•

Las normas estrictas de fabricación de la industria garantizan a los consumidores uniformidad del

control de sus propiedades, dentro de estrechas tolerancias. •

Los sistemas de conexión son seguros y hay gran disponibilidad de trabajadores capacitados en su

aplicación. La principal desventaja es su susceptibilidad a la corrosión que está siendo eliminada con la aparición de aditivos químicos o el mejoramiento de los recubrimientos protectores.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

La necesidad de realizar estructuras livianas para alcanzar mayores luces conduce a utilizar aceros de grandes propiedades mecánicas. a) Limites altos de elasticidad para vigas con aceros cuyas fatigas a la fluencia oscilan entre 360 a 700 MPa. b) Aceros con fatigas de rotura entre 1600 y 2200 MPa para cables de puentes. c) Aceros con buenas propiedades para la soldabilidad.

El reducir el peso del acero utilizado se traduce en estructuras muy esbeltas (almas delgadas con riesgo de flambeo, columnas con riesgo de pandeo). Por lo que se debe utilizar diafragmas y riostras para evitar que se fuercen las piezas.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

4.- SISTEMAS EMPLEADOS PARA PUENTES DE ACERO. Los siguientes componentes son típicos de puentes de acero.

a) Soporte principal: Vigas roladas, trabes armadas, trabes de cajas o armaduras. b) Conexiones: Remachadas, unidas con pernos de alta resistencia, soldadas o combinaciones. Calidad y esfuerzos permitidos para puentes

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

c) Materiales para cubierta de rodamiento del trafico: Largueros de madera y entarimado, losa de concre concreto to reforz reforzado ado o losa losa de concre concreto to pre esforz esforzado ado,, placa placa de acero acero rigidiz rigidizada ada (cubie (cubierta rta ortotrópica), o reja de acero.

d) Armado de cubierta: El piso o cubierta descansa directamente en los elementos principales o esta soportada por un emparrillado de largueros o piezas de puente.

e) Ubicación Ubicación de la cubierta: cubierta: Sobre los elementos principales; principales; entre los elementos principales; principales; la cara inferior de la cubierta armada a nivel con la de los elementos principales.

5.- ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE PUENTES METALICOS FERROVIARIOS. Normalmente el tablero está constituido por los durmientes y los rieles que van soportados, ya sea por: por: Vigas igas rectas rectas,, arcos arcos o cables cables.. Estos Estos dos últimos últimos produce producen n reacci reaccione oness de apoyo apoyo con una componente horizontal que debe ser resistida por las fundaciones o en el caso de los obenques metálicos por el tablero.

PUENTES. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

6.- PUENTES DE VIGAS ROLADAS. Los puentes de acero más simples consisten en vigas I rodadas o vigas de patín ancho que soporta el tráfico que se mueve sobre la cubierta de rodamiento o están totalmente integrados a ello. Este tipo de vigas también sirven como piezas de puente y largueros para cubiertas de trabes armadas y puentes de armadura. Los diseños tipo de la Federal Highway Administración usan perfiles hasta W36 x 245, hasta los siguientes claros máximos:

PUENTES. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

ANALISIS DE FLEXIONES: Los FLEXIONES: Los esfuerzos a la flexi ón en la fibra extrema de vigas roladas y trabes, se calculan suponiendo distribuci ón lineal de esfuerzos en cada secci ón, con las siguientes ecuaciones.

Donde M = Momento flexionante máximo, en Kip-pulg. ec y et = Distancias de las fibras extremas a la compresión y al t ensión desde el eje neutro, en pulg. Itotal = Momento de inercia de la sección total, en pulg 4. Ineto = Momento de inercia de la sección neta, en pulg 4. Referida al eje neutro de la sección total. Fc y Ft = Esfuerzos en la fibra extrema a la compresión y a la tensión, en klb pulg pulg2 –

Los esfuerzos cortantes en el alma se calculan a partir de:

PUENTES. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Donde V = Máximo cortante estático, en klb. D = Peralte del alma, en pulg. t = espesor de la placa del alma. En pulg. Vs = Esfuerzo cortante promedio en el alma en la sección total, en klb/ pulg 2.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

7.- PUENTES DE TRABES ARMADAS. El termino trabe armada se aplica a los elementos estructurales con secci ón transversal en forma de I, remachados o soldados a partir de placas y á ngulos o de placas ú nicamente. Las trabes rigidizantes en puentes de arco y puentes colgantes y en puentes del tipo arco r í gido. También sirven como piezas de puente y largueros. Su aplicaci ón más valiosa en puentes carreteros y de v í as f érreas es como cubiertas de trabes armadas en combinaci ón con cubiertas de concreto. Las trabes armadas de paso inferior est án ahora pr ácticamente restringidas a puentes ferroviarios donde est á limitado el peralte permisible de la estructura. En trabes armadas de paso superior se realiza en sistemas diagonales en los planos de los patines superiores e inferiores por medio de arriostramientos transversales en planos verticales.

PUENTES.


PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

PUENTES DE TRABES ARMADAS

En el diseño remachado o atornillado, el espesor del alma y las dimensiones del ángulo del patín son de preferencia constantes a los largo de la trabe. El modulo de sección se adapta a las variaciones del momento por la sucesiva adición de cubreplacas hasta un máximo de tres por patín, con espesores que no excedan en de los ángulos. En el diseño soldado, las variaciones de resistencia al momento se obtienen con placas de patín de diferentes espesores, anchos o grados de acero, soldadas a tope unas con otras en sucesión. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Las almas de las trabes deben protegerse contra el pandeo por medio de atiezadores transversales y en el caso de almas de gran peralte, atizadores longitudinales. Los atiezadores pueden ser placas simples, ángulos o secciones T. Los atiezadores transversales deben estar de preferencia por pares, aunque permitan atizadores sencillos. Las especificaciones AASHTO contienen restricciones en las relaciones ancho-espesor y anchos mínimos para atiesadores de placa.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

De modo similar los remaches o soldaduras de conexión entre cubreplacas y ángulos de patín deben ser capaces de transmitir y soportar el flujo de esfuerzos. Los remaches o soldaduras que unen los atiezadores de apoyo con el alma deben diseñarse para la reacción total del apoyo.

8.- PUENTES DE TRABE COMPUESTA O MIXTA. La instalación de conectores al corte diseñadas en forma apropiada, entre el patín superior de las vigas o trabes y la cubierta de concreto, permite utilizar esta como parte del patín superior. (Cubreplaca equivalente). La economía general depende del costo de los conectores de corte y de cualquiera otra adición a las trabes o a la cubierta que puedan necesitarse. En aéreas de momento negativo, el efecto compuesto puede suponerse solo si el esfuerzo de tensión calculado en la cubierta puede absorberse en su totalidad por el acero de refuerzo o compensarse con el sistema de preesforzado. Los conectores de cortante deben tener capacidad para resistir todas las fuerzas que tienden a resistir el concreto colindante y las superficies de acero, tanto horizontal como verticalmente. Los conectores la compactación del concreto. Su instalación no debe dañar el acero estructural.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

9.- VIGAS FORMADAS POR RETICULARES. Para puentes simples con luces mayores a los 20 m de longitud, el peso propio de las vigas de alma llena resulta excesivo y ello se corrige empleando reticulares que permitan salvar luces de vano de viga continua hasta de 300 m de longitud. Como elementos constitutivos de los reticulares se distinguen: El cordón superior, el cordón inferior, los montantes y las diagonales.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Los cordones pueden ser paralelos cuando se trata de cubrir luces menores a los 70 m. y poligonales para luces mayores. Entre los reticulares con los cordones paralelos se tiene la viga PRATT cuyos montantes trabajan en compresión y sus diagonales en t racción El cordón superior de estas vigas isostáticas trabaja en compresión y el inferior en tracción. Las barras verticales que encierran a los paneles centrales con diagonales cruzadas solo soportan las cargas aplicadas en sus nudos.

PUENTES DE ARMADURA. Las armaduras son celosías formadas por elementos rectos en arreglos triangulares. Aun cuando la construcción del tipo de armadura se aplica a casi todos los sistemas estáticos. Los puentes de armaduras requieren más trabajo de campo que las trabes armadas semejantes. Además que el mantenimiento de armaduras es más costoso.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

La superestructura de un puentes típico de armadura se compone de dos armaduras principales, el sistema de piso, un sistema lateral superior, un sistema lateral inferior, armaduras transversales y los ensambles de apoyo.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Las cubiertas ortotrópicas se usan poco en puentes de armadura. La mayoría de los puentes de armadura tienen la cubierta localizada entre las armaduras principales, con las piezas de puente conectadas a los postes de la armadura. A continuación se ilustra un puente típico de armadura en voladizo o en cantiléver. El claro principal comprende un claro colgado y dos brazos en voladizo. Los brazos laterales o en ancla, contrabalancean los brazos en voladizo.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Las vigas PRATT conocidas tambi én como Monier llevan sus diagonales inclinadas alrededor de 52 º que se da el orden de mayor eficiencia. Cuando las diagonales de la viga PRATT van inclinadas en sentido contrario se denominan vigas HOWE y se caracterizan porque los esfuerzos en los miembros que constituyen el alma de la viga trabajan en sentido inverso.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Para compensar el efecto de la carga m óvil se colocan contradiagonales en los pa ños centrales. Entre las vigas de cordones paralelos se tienen tambi én las vigas Warren, compuestas por una serie de diagonales sin montantes formando una triangulaci ón simple. Bajo la acci ón de cargas uniformemente distribuidas las diagonales trabajan alternativamente en tracción y compresi ón. La asociaci ón superpuesta de dos vigas PRATT recibe la denominaci ón de vigas Linville o Wiple. Otro tipo de viga es el Warren doble o isom étrico. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Para todos los casos de vigas citadas anteriormente la altura recomendable esta comprendida entre L/7 L/8, siendo L las luz del tramo y llegándose hasta L/10 en tramos muy largos. El enrejado fundamental excluyendo las barras auxiliares debe estar formado exclusivamente por triángulos a fin de que su estabilidad inferior quede perfectamente garantizada. Ej: Las vigas Baltimore que pueden ser de tablero superior o inferior. El enrejado de las vigas Baltimore está constituido por vigas PRATT, en las que se introduce una subdivisión de sus paños.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Como vigas con el cordón superior poligonal se tienen también las PRATT curvas que son más económicas que sus similares rectas cuando superan los 50 m de luz.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Otro caso es el de la viga PETIT, que en realidad es una viga Baltimore curva que al igual que en caso anterior sirve para salvar luces grandes.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Cuando las luces sobrepasan los 50 m. se debe emplear las secciones dobles o del tipo cajón, que tienen la ventaja de facilitar su unión con los montantes y diagonales que se alojan y ensamblan dentro de las dos almas.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

10.- CONEXIONES DE ACERO EN LOS PUENTES. a) Conexiones Remachadas. La funci ón de los remaches es de ser conectores de cortante y servir como dispositivos de uni ón y amarre. Los diámetros de los remaches m ás comúnmente usados en puentes son: ¾ , 7/8, 1y, en ocasiones, 1 1/8 pulg. El acero para remache que se utiliza m ás es el ASTM A502, grado 1, y el menos empleado es el remache estructural de alta resistencia A502, grado 2. Las limitaciones en el espaciamiento de los remaches, y sus distancias a los bordes, se expresan en las especificaciones de dise ño. Las distancias a los bordes se rigen por el tama ño de la cabeza de los remaches, la curvatura del borde rolado y las tolerancias de rolado. b) Conexiones con perno de alta resistencia. Las partes pueden empatarse unas con otras mediante pernos de acero templado. (ASTM A325).

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

c) Conexiones soldadas. En la soldadura las partes que van a conectar se funden a altas temperaturas, en general agregando materiales metálicos adecuados. Las ventajas de estas conexiones son las siguientes: 1.- Ahorro de acero debido a la eliminación de agujeros. 2.- Omisión de materiales de empalme adicionales. 3.- Apariencia más lisa. 4.- Facilidad de reparación. 5.- Menos ruido al montaje. Desventajas. 1.- Restricción en la selección del acero para aceros soldables. 2.- Mayores necesidades de espacio de trabajo. 3.- Necesidades de inspección más extensas y a menudo más costosas. 4.- Distorsiones resultantes de enfriamientos diferenciales. 5.- Fragilidad de la soldadura a bajas temperaturas. 6.- Control especial para puentes en climas fríos. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

e) Conexiones con pasadores. Las articulaciones entre elementos sujetos a rotación relativa se forman en general con pasadores, cilindros de acero maquinado. Se insertan en cada hueco semicircular maquinado o en cada agujero de fijación pulido de las partes conectadas. Los pasadores se diseñan por flexión y cortante.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

11.- DIMENSIONES ACONCEJABLES PARA LAS VIGAS PRINCIPALES. Como espesores corrientes para el alma, se tienen 8, 10, 12 o 14 mm. Y alturas de viga hasta 2 m. Para puentes con luces menores a los 10 m. se recomienda tomar a medio tramo una altura comprendida entre L/7 y L/9 y para luces mayores a los 10 m. entre L/9 y L/11. Siendo L la luz del tramo. La altura más econ ómica para estas vigas est á dada por:

Donde: M= Momento flexor máximo en kn-m. e= Espesor del alma en cm. µe= Fatiga admisible del acero en MPa.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

12.- ESPESOR DELALMA EN TRABES. El alma de estas vigas va unida a las platabandas que conforman los cabezales por medio de cuatro angulares cuyo espesor puede ser definido con la siguiente expresi ón:

11.- DIMENSIONES ACONCEJABLES PARA LAS VIGAS PRINCIPALES. Como espesores corrientes para el alma, se tienen 8, 10, 12 o 14 mm. Y alturas de viga hasta 2 m. Para puentes con luces menores a los 10 m. se recomienda tomar a medio tramo una altura comprendida entre L/7 y L/9 y para luces mayores a los 10 m. entre L/9 y L/11. Siendo L la luz del tramo. La altura más econ ómica para estas vigas est á dada por:

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Donde: M= Momento flexor máximo en kn-m. e= Espesor del alma en cm. µe= Fatiga admisible del acero en MPa.

12.- ESPESOR DELALMA EN TRABES. El alma de estas vigas va unida a las platabandas que conforman los cabezales por medio de cuatro angulares cuyo espesor puede ser definido con la siguiente expresi ón:

Donde: a = Espesor de las alas de los angulares en cms. e = Espesor del alma en cms. Como longitudes corrientes para las alas se usan 7.5 a 15 cms. Cada cabezal está conformado por 2 o 3 platabandas con espesores iguales a los de los angulares, debiendo sobresalir 2 a 4 cms. Sobre ellos. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Una vez predimensionada la viga compuesta, se deberán descontar los huecos para calcular sus propiedades geométricas con lo que se controlan las fatigas tanto en flexión como en corte y cizalle de modo que no sobrepasen las tensiones admisibles. Las vigas compuestas deben llevar atiesadores de alma para evitar flambeo local del alma.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

13.- ALTURA DE VIGAS CONTINUAS. Tratándose de vigas continuas, conviene que su altura sea variable, se recomienda para el caso de 3 tramos simétricos.

0.45 x L < L’ < 0,6 x L

Sobre las pilas: Al centro: Sobre estribos: PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

En esta distribución de altura y luces no es siempre posible, así los problemas de galibo pueden conducir a distribución de luces muy desiguales.

14.- SOLICITACIONES EN PUENTES METALICOS. Las fuerzas centrifugas deben calcularse como un porcentaje de la carga viva de dise ño.

Donde: S = Velocidad de diseño, en mi/h. R = Radio de curvatura, en pies. Se ha considerado que estas fuerzas actúan horizontalmente a 6 pies sobre el nivel de la cubierta, y perpendiculares al eje del puente.

Las Fuerzas del Viento , en general, se consideran como cargas móviles que pueden actuar horizontalmente en cualquier dirección. Para una revisión por volcamiento, se agregan a las fuerzas horizontales de viento que actúan en forma perpendicular al eje longitudinal del puente. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Fuerzas Térmicas . Deben proveerse las dilataciones y contracciones por variaciones de temperatura, y en estructuras de concreto, también por las contracciones.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Las Fuerzas de Sujeci ón, generadas al evitar deformaciones. Las Fuerzas del S í smicas, actuando en el centro de gravedad de la estructura, en direcci ón de los esfuerzos máximos. Dichas fuerzas se calculan a partir.

EQ = fuerza s í smica total (kip). D = carga muerta total soportada (kip).

T = periodo natural de vibración de la estructura. P = fuerza (kip). Dc = carga muerta (kip). Ø = coeficiente relacionado a la posibilidad sísmica de la región. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

La presión de la corriente en el pilar debe calcularse a partir de .

Donde: P = presión en lb/pie 2 V = velocidad del agua en pies/s K = 4/3 para extremos cuadrados, ½ para extremos angulados cuando el Angulo es de 30º o menos y 2/3 para pilares circulares.

La presión del hielo, debe considerarse como lb/pie 2. La presión del terreno, sobre los estribos y pilares. Mediante formulas de mecánica de suelos. 15.- CARGAS EN PUENTES FERROVIARIOS. La carga viva se especifica por medio de diagramas de carga de eje o por el N º E de un “ tren Cooper”, que se compone de dos locomotoras y un n úmero indefinido de carros de carga. Los elementos que reciben cargas de m ás de una v í a debe considerarse que soportan las siguientes proporciones de carga viva: para dos v í as, la carga viva total; para tres v í as, carga viva total de dos de ellas y la mitad de la tercera v í a. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

El impacto de las cargas de los ferrocarriles sobre las estructuras de acero está constituido por dos componentes: •

El efecto de rodamiento, que incrementa la carga sobre el riel y la disminuye en el otro.

•

El efecto vertical debido a las irregularidades de la vía, velocidad e impacto de los carros.

Para otros equipos diferentes de maquinas de vapor, el impacto expresado como un % de la carga viva para puentes de acero y se calcula con las siguientes formulas. L < 80 pies

L > 80 pies

L = Claro en pies, de centro a centro de los soportes de los largueros, vigas transversales del piso sin largueros, trabes longitudinales y elementos principales de armaduras. PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

INGENIERIA DE PUENTES Momentos, esfuerzos cortantes y reacciones m áximos para carga de maquina clase.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

El tren tipo con carga clase E10 consiste en dos maquinas clase E10 acopladas una tras de otra, seguidas por una carga uniforme e indefinida de 1klb por pie lineal de v í a. Para obtener los momentos reales de dise ño, así como los cortantes y reacciones. Las cifras tabuladas deben multiplicarse por 8.0 para carga E80. De dos claros.

Momentos al centro del claro de puentes carreteros y ferroviarios, kip-pie

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

16.- CALIDAD Y ESFUERZOS PERMITIDOS DEL ACERO PARA PUENTES. La calidad del acero, esfuerzos permitidos y est ándares de detalles, materiales y mano de obra para puentes de acero est án contenidos en el Manual for Railway Engineering, de la American Railway Engineering Association, y en Standard Specifications for Highway Bridges.

Las dimensiones y propiedades geom étricas de las placas roladas de acero y perfiles comercialmente disponibles, se tabulan en el Steel Construction Manual, American Institute of Steel Construction (AISC).

Todos los elementos y partes de los puentes de acero deben dise ñarse de acuerdo con las reglas reconocidas de an álisis elástico, de manera que al proporcionarse, todos los esfuerzos queden dentro los lí mites permisibles. Los esfuerzos a la tensi ón permitidos se obtienen aplicando, a la resistencia de fluencia del grado de acero en cuestión, un factor de seguridad de 1.8. Los esfuerzos a la compresi ón están sujetos a una mayor disminuci ón para compensar la esbeltez de los miembros o elementos.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

17.- ESFUERZOS PERMISIBLES PARA ACERO ESTRUCTURAL DE PUENTES. Tensión axial en la secci ón neta de los elementos con agujeros: el menor de Fa = 0.55 Fy Fa = 0.46 Fu Donde: Fy = resistencia de fluencia m í nima, klb/ pulg 2. Fu = resistencia a la tensi ón mí nima, klb/ pulg 2.

Tensión axial en miembros sin agujeros Tensión en las superficies extremas de perfiles rolados, trabes y secciones armadas sujetas a flexi ón, en la secci ón neta. Compresi ón axial en atiesadores de trabes armadas, en la secci ón total. F = 0.55 Fy

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Compresión en las superficies extremas de perfiles rolados, trabes y secciones armadas sujetas a flexión (en la secci ón total) cuando el pat í n de compresi ón es: a) Apoyado lateralmente en toda su longitud al ahogarlo en el concreto. Fb = 0.55 Fy b) Apoyado parcialmente o sin apoyo con relaci ón de la longitud no apoyada Lu al ancho del patí n bf de no más de

Compresión en columnas cargadas en forma concéntrica, con relaciones de esbeltez que no excedan de:

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Max L`/r

130

125

120

115

110

90

85

Para Fy

36

42 - 50

55

60

65

90

100

Donde: L`= longitud del elemento, pulg. r = menor radio de giro, pulg. a) Con extremos remachados o atornillados

b) Con extremos con pasadores

Cortante en almas de trabe. Fv = 0.33 Fy

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

18.- OTRAS LIMITACIONES DE DISE ÑO. Las relaciones de peralte, las relaciones de esbeltez y las deflexiones. Las especificaciones AASHTO y AREA limitan las relaciones peralte – a – claro D/L de las estructuras de los puentes, as í como las relaciones de esbeltez l/r de armaduras individuales o contraventeos. Donde: D = Peralte de la construcci ón, en pies. L = Claro en pies, centro a centro, de los apoyos para claros simples o distancia entre puntos de

inflexión para claros continuos.

l = Longitud no apoyada del elemento, en pulg. r = Radio de giro, en pulg. Estos son valores m í nimos. Los valores preferidos son mayores.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

INGENIERIA DE PUENTES. Limitaciones dimensionales para altos miembros de puentes

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

19.- APOYOS DE PUENTES. Los apoyos son ensambles estructurales instalados para garantizar la segura transferencia de todas las reacciones de la Superestructura a la Subestructura. Los apoyos deben cumplir 2 requisitos básicos: Distribuir reacciones a las áreas adecuadas de la subestructura y se capaces de adaptarse a las deformaciones elásticas, térmicas y otras de la superestructura, sin generar fuerzas restrictivas perjudiciales. Los apoyos se clasifican en Fijos y de expansi ón, y en met álicos o elastomericos.

Los apoyos fijos, se adaptan a deflexiones angulares. Deben dise ñarse para resistir las componentes vertical y horizontal de las reacciones.

Los apoyos de expansi ón, se adaptan a deflexiones angulares y a los movimientos longitudinales de la superestructura. Excepto el caso de la fricci ón.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Los apoyos de met álicos, son de modo preferente de acero estructural, acero hierro fundido. De acuerdo con la Standard Specifications for Highway Bridges, AASHTO, no es necesario preveer las deflexiones angulares cuando los claros son menores de 50 pies. Para apoyos de acero en claros mayores de 50 pies, las Standard Specifications for Highway Bridges, AASHTO, requieren placas curvas, articulaciones o pasadores. Las dimensiones de los apoyos, en planta, est án dadas por las presiones permitidas de apoyo en el asiento del puente. Los esfuerzos permisibles en el concreto son:

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

Bajo apoyos adecuadamente articulados, no sujetos a presiones grandes ……………………1000 psi Bajo placas de apoyo y azafatos no articuladas ………………………………………………..700 psi

Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

20.- PUENTES DE CUBIERTA ORTOTROPICA. Una cubierta ortotrópica es, en esencia, una placa plana continua de acero, con atiesadores (nervaduras o costillas). Soldados a su parte inferior en disposici ón paralela o rectangular. Cuando se usan en puentes de acero las cubiertas ortotropicas, se unen por lo general en forma casi monolí tica, por medio de soldadura o pernos de alta resistencia, a las trabes principales y a las piezas del puente. La aplicaci ón más generalizada de cubiertas ortotropicas es sobre trabes continuas para dos y hasta cinco claros sobre cruces de r í os a bajo nivel, en áreas metropolitanas donde los niveles deben reducirse y los accesos ser cortos. Este tipo de construcciones se ha utilizado para claros principales de hasta 1100 pies, con arriostramientos con cables por arriba y hasta de 856 pies sin tales arriostramientos.

Costillas, Estas pueden ser abiertas o cerradas. El espaciamiento de las costillas abiertas rara vez es menor de 12 pulg o m ás de 15 pulg. El l í mite inferior está determinado por la accesibilidad para la fabricaci ón y el mantenimiento; el l í mite superior, por consideraciones de rigidez de la placa de cubierta. Para reducir las deformaciones del material en la superficie bajo cargas concentradas de transito.

Universidad

Mayor Real y



San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil

PUENTES DE CUBIERTA ORTOTRÒPICA

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Algunas especificaciones exigen que el espesor de la placa no se < 1/25 del espaciamiento entre costillas abiertas o entre l í neas de soldadura de costillas cerradas. En general, las costillas longitudinales se hacen continuas a trav és de ranuras o escotaduras en almas de las piezas de puente con objeto de evitar una multitud de soldaduras a tope. Las costillas cerradas, debido a su mayor rigidez a la torsi ón, proporcionan una mejor distribuci ón de carga y en igualdad de condiciones requieren menos acero y menos soldadura que las costillas abiertas. Las desventajas de las costillas cerradas son su inaccesibilidad para inspeccionarlas para el mantenimiento.

Fabricación, Las cubiertas ortotropicas se fabrican en taller en paneles tan grandes como lo permiten los medios de transporte y montaje. Los paneles de placa para cubierta se fabrican soldando a tope pl aca rolada comercial. Las costillas y las piezas de puente se sueldan al filete a la placa de la cubierta en posición invertida. Es importante programar todas las secuencias de la soldadura para minimizar la distorsi ón y los esfuerzos residuales.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Análisis, Se considera que los esfuerzos en las cubiertas ortotropicas son el resultado de una sobreposicion de 4 sistemas est áticos. Sistema I, se considera la placa cubierta isotr ópica soportada el ásticamente por las costillas. La cubierta

está sujeta a flexi ón por las cargas de ruedas entre las costillas. Sistema II, es la combinaci ón de la placa como elemento transversal y las costillas como elemento

longitudinal. El an álisis ortotropico proporciona la distribuci ón en las costillas en las cargas (ruedas) concentradas, los esfuerzos a la torsi ón y a la flexi ón. Sistema III, se combina la costilla con las piezas y se trata como un sistema ortotropico o como una

parrilla. El análisis de este sistema proporciona los esfuerzos a la flexi ón de las piezas de puente. Sistema IV, comprende las trabes principales con la cubierta ortotr ópica como pat í n superior. Los

esfuerzos axiales en la placa de cubierta y en las costillas, y los esfuerzos cortantes en la placa de cubierta, se obtienen a partir del an álisis de la flexi ón y a la torsi ón de las trabes principales, por métodos convencionales.

PUENTES.


Universidad

Mayor Real y


PUENTES.


San Francisco

Xavier de

Ingeniería Civil


Universidad

Mayor Real y


San Francisco


Xavier de

Ingeniería Civil

Puede considerarse que la cubierta ortotr ópica consta de 4 sistemas: a) Placa de cubierta apoyada sobre costillas. b) Vigas T de costillas de la cubierta librando entre dos piezas de puente. c) Pieza de puente con placa de cubierta como pat í n superior, apoyada sobre las trabes. d) Trabe con la placa de cubierta como pat í n superior.

PUENTES.


Puentes Cap VII

Recommend Documents