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Concreto Pre tensado
Diseño Optimo en Puentes ✅
Fundamentalmente lanzar un puente consiste en construirlo sobre el terreno en una localización provisional y luego moverlo hasta su posición definitiva. Con la tecnología actual es posible realizar un puente en una localización favorable donde su construcción sea fácil por accesibilidad, manejo de materiales y personas, permita la fabricación mediante procesos industriales, con seguridad y rapidez, y luego trasladarlo a su situación final menos favorable.
De entre las subtécnicas de lanzamiento de puentes, la más común es la denominada lanzamiento incremental, que será la que se considere en este artículo. Consiste en construir el tablero por segmentos, normalmente de longitud mitad que un vano normal, y avanzar periódicamente el tablero construido sobre las pilas hasta que alcance su posición definitiva, de forma semejante a una extrusión.
Durante el lanzamiento del dintel, cualquier sección transversal soportará tanto momentos flectores positivos como negativos. En consecuencia, para limitar las tracciones en las fibras extremas de la sección durante la construcción es necesario adoptar un pretensado sin excentricidad conocido como pretensado centrado.
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| Figura 1. Esquema de lanzamiento incremental. |
Previamente.
En un determinado instante durante el proceso constructivo, el sistema estructural de un puente lanzado incrementalmente se compone de la parte del puente ya construida y del pico de lanzamiento unido rígidamente al extremo frontal del tablero, formando el conjunto una viga continua apoyada sobre las pilas y un estribo.
El comportamiento del sistema elástico pico-tablero está gobernado por los siguientes parámetros:
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qn: peso unitario del pico de lanzamiento.
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En·In: rigidez a flexión del pico de lanzamiento.
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Ln: longitud del pico de lanzamiento.
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q: peso unitario del tablero.
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E·I: rigidez a flexión del tablero.
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L: longitud de un vano del tablero.
Como hipótesis, habitual en la literatura , se considerará que L es igual para todos los vanos del puente.
Definiendo la progresión del lanzamiento mediante la distancia x desde el extremo final del tablero hasta la pila frontal B y el parámetro adimensional α = x/L, se pueden establecer dos fases durante cada paso de avance:
– Fase 1 (fig. 2): 0 ≤ α < 1 − Ln/L
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| Fase 1 de lanzamiento. |
Durante esta fase, la parte frontal del tablero y el pico de lanzamiento constituyen un voladizo, y el momento flector sobre el apoyo B puede calcularse isostáticamente.
– Fase 2 (fig. 3): 1 − Ln/L ≤ α ≤ 1
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| Fase 2 de lanzamiento |
Durante esta fase, el pico de lanzamiento alcanza una nueva pila A delante del apoyo B y la sobrepasa. El momento flector sobre el apoyo B debe calcularse resolviendo el sistema estructural pico-tablero como si fuese una viga continua. Como aproximación se suele considerar que el número de vanos iguales detrás del apoyo C es tan grande como para asimilar el sistema a una viga continua de infinitos vanos de longitud L.
Puesto que el dimensionamiento del pico de lanzamiento constituye una tarea relevante en la definición del procedimiento constructivo porque un diseño inadecuado puede conducir al sobredimensionamiento del tablero del puente, como primer paso para la mejora del diseño de un puente lanzado se puede plantear la optimización del pico de lanzamiento.
Definido un puente lanzado por los parámetros mecánicos y geométricos del tablero de hormigón L, q, E·I y los respectivos del pico de lanzamiento Ln, qn, En·In se puede obtener la evolución del momento flector en el apoyo B durante el avance.
Se considera que los momentos flectores son positivos si producen tracciones en las fibras superiores de la sección transversal y compresión en las fibras inferiores, según su representación en ejes cartesianos.
Por ejemplo, dada una relación entre el peso relativo del pico y del tablero qn/q = 0,1y una longitud relativa del pico Ln/L = 0,8 se puede observar la evolución del momento flector MB durante el lanzamiento (fig. 4). En este caso concreto, el intervalo 0 ≤ α < 0,2 corresponde a la fase 1 de lanzamiento, en la cual la parte frontal de la estructura está en voladizo, y por lo tanto, el momento flector en B es independiente de la rigidez a flexión del pico de lanzamiento. Para valores mayores de α, la evolución de MB depende de la relación de rigideces a flexión En·In/E·I de pico y tablero. Para el valor elegido de Ln/L = 0,8 puede observarse que el máximo valor de MB se produce en la fase 2 (α > 0,2). Aumentado la rigidez relativa entre pico y tablero se reduce el momento en B, sin embargo, se observa que para relaciones mayores de un cierto valor, en este caso En·In/E·I≈0,2, no se consigue reducir el máximo momento en B. Como valor de referencia, en esta figura y siguientes se dibuja una línea horizontal en el valor 1/12, que representa el esfuerzo flector sobre un apoyo en una viga continua de muchos vanos iguales.
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| Figura 4. Valores de MB para qn/q = 0,1 y Ln/L = 0,8. |
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