Apoyos en Puentes

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apoyo de puentes

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  • PAUTAS PARA LA SELECCIN, DISEO Y DETALLADO ESTRUCTURAL DE

    APOYOS EN PUENTES

    BREVE REVISIN

    Ing. Carlos Rodrguez

  • T me escrutas, Seor, y me conoces; sabes cundo me siento y me levanto, mi pensamiento percibes desde lejos; de camino o acostado, t lo adviertes, familiares te son todas mis sendas

    Porque t has formado mi cuerpo, me has tejido en el vientre de mi madre; te doy gracias por tantas maravillas: prodigio soy,

    prodigios tus obras.

    Salmo 139

  • Deformada del tablero de un puente continuo de eje recto y tres tramos

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Los dispositivos de apoyo se disean para: - transmitir las cargas desde la superestructura a la

    subestructura - Permitir la expansin y rotacin de la superestructura

  • Deben poseer gran capacidad de distorsin y gran rigidez ante cargas verticales. Su altura no debe cambiar apreciablemente ante cargas verticales. Los dispositivos de apoyo se disean para resistir las cargas que pueden ocurrir simultneamente en distintas direcciones

  • Los dispositivos deben resistir y transmitir a la subestructura los efectos de las cargas vivas, fuerzas de frenado, cambios de temperatura, fuerzas centrfugas, fuerzas de viento y en ciertos casos fuerzas ssmicas. Los dispositivos de apoyo deben ser de fcil mantenimiento o no requerirlo.

  • Mecedoras o Balancines (rockers)

    Patines (rollers)

    Rodillos (pins)

    Apoyos de recipiente (encapsulados)

    PTFE /elastmeros + tefln (polytetrafluoroethylene)

    Almohadillas Elastomricas

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Los apoyos tipo mecedora, tienen tendencia a ladearse bajo acciones ssmicas. Se debe evitar confiarse en un solo apoyo para resistir el total de las fuerzas ssmicas. El empleo de cables o barras externas permite restringir el desplazamiento (emplear esta solucin solamente cuando otras no son prcticas).

  • Apoyo tipo mecedora

  • Mecedoras o Balancines (rockers) Patines (rollers) Rodillos (pins)

  • Mecedoras o Balancines (rockers) Patines (rollers) Rodillos (pins) Apoyos encapsulados (pots) PTFE /elastmeros Almohadillas Elastomricas

    Como la tendencia del diseo exige cada vez luces mayores y menos juntas por razones ssmicas, y adems se construyen puentes curvos y esviados (sesgados , oblcuos), las demandas sobre los apoyos se han incrementado.

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Deben tomarse en cuenta las rotaciones debido a las deflexiones de los tramos simples con luces libres mayores a 15m Para los puentes de tablero continuo, los apoyos deben disearse para resistir cambios trmicos. Cuando no sea posible, deben acomodarse a los movimientos trmicos. La posibilidad de contraccin o expansin se puede lograr con columnas flexibles o articuladas en su base, tambin por medio de mecedoras o rodillos, almohadillas elastomricas planas y almohadillas laminadas, o apoyos pre fabricados como discos o apoyos encapsulados.

  • Distribucin de efectos trmicos

  • Distribucin de efectos trmicos

  • Skew Ir

    0 1.00

    10 1.09

    20 1.35

    30 1.75

    40 2.24

    50 2.76

    90 4.00

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Los dispositivos que utilicen placas de fbrica, tendrn una almohadilla elastomrica o tela de algodn colocado entre el concreto y la placa. Cuando se tengan pendientes mayores a 1% se biselar la placa. Los dispositivos de apoyo se disean con los factores de distribucin para corte. El factor de impacto es 1.75. Los apoyos elastomricos no se disean para carga de impacto. El factor de reduccin de resistencia para todos los dispositivos de apoyo es 1

  • MATERIALES

    No se debe emplear WEATHERING STEEL en apoyos tipo balancn, apoyos encapsulados, dispositivos de refuerzo o planchas de respaldo unidas a Tefln o Soldadas a acero inoxidable. Normalmente se emplear Acero ASTM A709 (G36 G50) pintado y en casos particulares ASTM A514 (G90 G100). Las placas de unin s pueden fabricarse de WEATHERING STEEL cuando se emplean con dispositivos de expansin elastomricos. Cuando se emplee acero inoxidable: ASTM A240 para placas, ASTM A276 para barras y perfiles. Acero dulce para pines : ASTM A108 Gr 1018 para dimetros de 4 y menores.

  • Para pines de mayores dimetros, AASHTO especifica acero forjado (ASTM A668) que no es soldable. Cuando tengan que soldarse pines para alcanzar mayores dimetros se cuenta con acero ASTM A572 Gr 42 (placas de 6 mx.) o Gr 50 (placas de 4 mx.) Para dispositivos mecnicos de apoyo usar acero inoxidable. Cuando no se pueda emplear acero inoxidable, usar acero dulce. Galvanizar todo el dispositivo y luego pintar las superficies que no estarn en contacto. Las superficies de contacto deben ser lubricadas con una fina capa de grafito para reducir la friccin.

  • MATERIALES

    Para superficies de deslizamiento, emplear hoyuelos de PTFE virgen sin relleno ni lubricacin. Para pernos de anclaje emplear AASHTO M314 (Gr 35, 55 105) tipo I y tipo II. Emplear tuercas ASTM A563 y anillos ASTM F436 Los pernos de anclaje, tuercas y anillos deben ser galvanizados. Para guas, emplear ASTM A709, pintado o galvanizado.

  • Los apoyos ms ampliamente empleados en USA hoy en da son los Apoyos Multirotacionales para Cargas Elevadas: Encapsulados (pot bearing) (han presentado problemas de

    mantenimiento en el pasado y an no estn libres de ellos)

    Esfricos (mayor capacidad de rotacin y el menor registro de problemas de mantenimiento)

    Discos (hasta 1992 un patente con un solo fabricante) PTFE/Elastomeric se emplean en estructuras con grandes desplazamientos

  • PTFE polytetrafluoroethylene

  • Bearing Pots (apoyos encapsulados)

    Como la tendencia del diseo exige cada vez luces mayores y menos juntas por razones ssmicas, y adems se construyen puentes curvos y esviados (sesgados), las demandas sobre los apoyos se han incrementado.

  • POT BEARINGS (apoyos de recipiente / encapsulados)

    Estos apoyos permiten rotaciones de la estructura debido a la deformacin de un disco elastomrico con baja resistencia a la deformacin. Pueden emplearse para cargas de hasta 7500 ton y pueden almacenarse a temperaturas de -35C hasta +50C

    Freyssinet desarrolla apoyos encapsulados desde 1960. Tipos: Fijos De expansin guidada De libre expansin

  • Rotacin 0.01 rad en servicio Esfuerzo en el concreto en servicio: 230 kg/cm2

  • Apoyos de Disco

    El Uretano soporta hasta el doble de esfuerzos que los apoyos elastomricos de neopreno (35 MPa), tiene mayor resistencia qumica y frente al ozono. El pasador transmite el total de la fuerza cortante. El anillo de borde limitaba la extrusin del uretano.

    Desde 1970

    Deformac. plsticas luego de 20 veces

    (1938)

  • DISC BEARINGS (apoyos de disco)

    Para mejorar el rendimiento a largo plazo de apoyos multirotacionales de alta resistencia, se prefiere el uso de discos en lugar de cpsulas. Estos tipos de apoyo pueden ser fijos o de expansin unidireccional El acero debe ser AASHTO M270 50W (345W) o Grado 50 (345)

  • DISC BEARINGS (apoyos de disco)

  • DISC BEARINGS (apoyos de disco)

  • SPHERICAL BEARINGS (apoyos esfricos) Permite grandes rotaciones y baja resistencia. Una superficie adicional de deslizamiento causar un apoyo sin restricciones.

    Permite mayores rotaciones que los apoyos encapsulados.

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Debe preverse que a futuro pueda ser necesario gatear las vigas para reparar o mantener los dispositivos de apoyo.

    En estructuras curvas en planta, la expansin trmica causar un movimiento de traslacin a lo largo de una cuerda (desde la ubicacin del apoyo fijo hasta el apoyo en consideracin). En estos casos, el grado de curvatura y el tipo de dispositivo empleado son factores claves para determinar este efecto.

  • DISPOSITIVOS DE APOYO

    Se debe investigar si el alineamiento del dispositivo debe ser o no perpendicular a la cuerda. Se debe verificar las traslaciones y rotaciones de los apoyos elastomricos convencionales y si no son inadecuados, se debe emplear apoyos de mejor performance como de MULTI ROTACIN tal como POT BEARING (apoyos encapsulados).

  • Apoyo elastomrico (POLICLOROPRENO - Neoprene)

    Comportamiento no lineal

  • LEY DE HOOKE GENERALIZADA

    ex = sx

    E + -

    sy

    E m -

    sz

    E m + a DT

    ey = sy

    E + -

    sx

    E m -

    sz

    E m + a DT

    ez = sz

    E + -

    sx

    E m -

    sy

    E m + a DT

    = sx - E

    1 [ ] ( sy m + sz ) + a DT

    Vlido para Deformaciones pequeas --- resistencia de materiales

  • n E eq0.45 4

    0.46 5

    0.47 6

    0.48 9

    0.49 17

    0.495 34

    0.497 56

    0.4992 209

  • Almohadillas de Apoyo Clase AASHTO

    DENOMINACIN

    MATERIAL

    Polychloroprene (neoprene) : compuesto de caucho sinttico (1930)

    Norma AASHTO M-251 Dureza Shore A (Hardness) 50, 60, 70 +/- 5 pts G= 130psi a 200psi (9 a 14 kg/cm2) Resistencia a la tensin 2500 psi mn (176 kg/cm2 mn) Alargamiento 350% mn.

    Dispositivo estructural que transmite carga y permite la traslacin y rotacin.

  • ZONAS DE BAJAS TEMPERATURAS

  • ELECCIN DEL GRADO

    A B C D E

    Temperatura ms baja en 50 aos (F) [C] 0-20

    [-29]

    -30

    [-35]

    -45

    [-43]

    < -45

    [-43]

    Mximo nmero de das consecutivos en

    que la temperatura no subi encima de

    32F (0 C)

    3 7 14 NA NA

    Mn