¿Cómo se diseñan puentes y viaductos con prefabricados? · 2020-03-17 · • Ahorro de...

¿Cómo se diseñan puentes y

viaductos con prefabricados?

Daniel Otálora BarrosMagíster en Ingeniería Civil

PreansaColombia

1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de

prelosas, columnas, vigas y otros elementos.

CONTENIDO

1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de

prelosas, columnas, vigas y otros elementos.

CONTENIDO

Coeficiente de disipación de energía

Conexión Columna-Cimentación

Conexión Columna-Cimentación

Conexión Columna-Cimentación

Conexión Columna-Cimentación

Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟏. 𝟓 %

Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟐. 𝟓 %

Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟑. 𝟓 %

Conexión Columna-Cimentación

1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de vigas,

prelosas y otros elementos.

CONTENIDO

PCI Design Handbook

CCP-2014

PCI Design Handbook

NSR-10

1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de

prelosas, vigas y otros elementos.

CONTENIDO

Consideraciones prelosas:Pte. Autopista Sur con Av. Boyacá costado Occidental.

Investigación Prelosas:

Tesis de maestría, Universidad De Los Andes, Comportamiento De Prelosas Para Puente Con Conectores De Cortante En Triacero, Barbosa y Riaño, 2006.

Materiales

Detalles del Refuerzo

Configuración del Ensayo

Diseños Propios de Prelosas:Uso del Concreto Propiedad Valor Unidad

Concreto de elementos

Prefabricados (Columnas)

f'c 35 Mpa

wc 2500 kg/m3

Ec 31799 MPa

Propiedad Valor Unidad

fy 420 MPa fu 630 MPa Es 200 GPa

Refuerzo:

Refuerzo:

Refuerzo:

Apoyos:

Capa de Compresión:

Almacenamiento Prelosas:

Transporte Prelosas:

Instalación Prelosas:

Consideraciones para columnas, vigas y otros elementos:Construcción Industrializada:

• Permite la ejecución simultanea de elementos en un lugar distinto de la obra• Reducción de plazos finales por construcción paralela de pilas y estribos.• Reducción personal de obra y trabajo seguro.• Ahorro de apuntalamiento, cimbras y encofrado.• Minimiza interferencia con terceros (carreteras, sistemas férreos, canales, ríos, etc.).• Con prefabricado y pretensado se optimiza relación luz/altura de viga• Mayor y mejor control de calidad: mayores resistencias y mejores prestaciones de materiales.• Hormigones con baja relación agua/cemento que proporciona mayor compacidad y durabilidad

(impermeables).• Encofrados metálicos de alta calidad que permiten mayor cantidad de repeticiones.• Mejores acabados y terminaciones.

ABC PHILOSOPHY (ACCELERATED BRIDGE CONSTRUCTION)

Esta filosofía de diseño-construcción comienza a gestarse en el año 1996 con lasinvestigaciones de M.N. Priestley (Q.E.D.) y J.F. Stanton (Universidad de Washington). Losobjetivos buscados por esta técnica son los siguientes:

❑ Reducir los plazos de construcción.❑ Minimizar las interrupciones de tráfico.❑ Reducir al máximo los trabajos in situ.❑ Incrementar la seguridad de los trabajos.❑ Reducir el impacto ambiental.❑ Mejorar el acabado de los elementos.❑ Proveer conexiones sísmicas entre los elementos prefabricados (dúctiles y altamente

tolerables a los desplazamientos).

Una de las principales propuestas de esta teoría de diseño-construcción es la conexión deelementos prefabricados de hormigón mediante ductos, armadura y relleno posterior congrout.

Ejemplos

VIGAS I. PRETENSADO EN PLANTA VS POSTESADO EN OBRA

Ventajas de pretensado en planta:❑ Materiales: Se minimiza concreto (en postensado es necesario realizar recrecidos para instalar los

anclajes). Se minimiza acero pasivo (en postensado, la zona de anclajes requiere una densidad dearmado importante). Mayor facilidad de disposición de ductos en extremos para construir riostrasin situ de unión de vigas.

PRETENSADO POSTENSADO

❑ Errores de ejecución: El sistema de postensado siempre es más susceptible de sufrir patologías:• Hormigueros• Mala disposición de ductos en el interior de la pieza con resultado de trazados incorrectos.• Problemas al ejecutar el postensado por aplicar puntualmente una carga importante en los

anclajes.

PRETENSADO EN PLANTA O POSTESADO EN OBRADesventajas del postensado en obra:

❑ Calidad: Control de ejecución, resistencias y acabados van a ser superiores en todo elementoejecutado en planta. Menores pérdidas de pretensado (fricción y penetración de cuña).

PRETENSADO EN PLANTA O POSTESADO EN OBRAVentajas de pretensado en planta:

SECCIÓN PREFABRICADA TIPO CAJÓN CON CONTINUIDADVentajas:

❑ Menor canto que si fuera simplemente apoyado. Es necesario para esta disminución de canto disponer los vanos extremos de las estructuras continuas de menor longitud que los centrales

❑ Disminución de masa sísmica❑ Menos juntas constructivas, provocando una superficie de rodadura sin

interrupciones. ❑ Deflexiones y vibraciones menores. Mejor comportamiento dinámico.❑ Mejor distribución de masa sísmica, reduciendo los puntos de posible colapso e

impacto entre tableros adyacentes.

FACTORES QUE DETERMINAN LA SOLUCIÓN ESTRUCTURAL A APLICAR. NORMALMENTE SON IMPUESTOS DESDE INICIO:

❑ PLANTA DE LA ESTRUCTURA

RECTA CURVA COMBINACIÓN RECTA-CURVA

❑ ALZADO DE ESTRUCTURA

CANTO DE VIGA CONSTANTECANTO DE VIGA VARIABLE.

MAXIMO EN PILAS

❑ ANCHO DE TABLEROMONOVIGA CAJÓN VIGAS CAJÓN SEPARADAS

VIGAS CAJÓN ADOSADAS. (1 alma vertical)

MONOVIGA CAJÓN CON JABALCONES LATERALES

❑ JUNTAS DE UNIÓN DE VIGA EN SECCIONES CENTRO DE VANO

DETALLE DE ALOJAMIENTOS DE APOYO VIGA Y DUCTOS PARA PASO DE BARRAS CORTAS Y

TENDONES DE UNIÓN

DETALLE DE MENSULAS DE APOYO PROVISIONAL

DISPOSICIÓN DE VIGAS TIPO MARTILLO. SISTEMAS DE AMARRE PROVISIONAL

❑ ANDAMOS METÁLICOS PROVISIONALES

❑ ANCLAJE A CABEZA DE PILAS MEDIANTE BARRAS VERTICALES

VIADUCTO SOBRE EL EMBALSE DE “LA CIERVA”

Datos del tablero:

Luces: 30,00 + 40,00 + 3 x 60,00 + 40,00 + 30,00 + 30,00

Ancho: 11,00 m. (2 calzadas)

Altura de pilas: hasta 45 m.

AUTOVÍA DEL NOROESTE (ALCANTARILLA-CARAVACA) ,España

Vigas prefabricadas de ancho en cabeza 4,50 m y altura variable de 1,70 m a 2,60 m con trazado parabólico.

Losa “in situ” armada.Tablero de planta curva

PLA N T A

A LZA D O

SE C C IO N T R A N SV E R SA L

P LA N T A , A LZA D O Y SE C C IO N

E -13

P -1

E -2

1.80

1.8010.9411.34

7 %0.20

0.32

1.50

21.008 26.00 28.00 34.025 28.00 22.008

3.00 3.00 3.00 3.00V A N O -1 V A N O -2 V A N O -3 V A N O -4 V A N O -5 V A N O -6

4.55

1.25

3.00

2.002.002.002.00

2.00

E -5E -4E -3E -2E -1

V -1

V -2

V -3 V -4

V -5

V -6

R =15

7.87

m

R =188.15 m

3.05

E-13 TRAMO: O´DONELL N-IV M-45 U.T.E. Madrid, España

VIADUCTO SOBRE AUTOVÍA DE LOS PIRINEOS (HUESCA)

JABALCONES TRIANGULARES CERRADOS

Paso superior sobre Ctra. Castellón (Zaragoza)

U.T.E. PUERTA SEVILLA , España

S17-N3 M-50 UPGRADE DUBLIN (IRLANDA)

NORMA BRITISH

STANDAR

PASARELA EN PAMPLONA. ESPAÑA

©