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PROYECTO ILUSTRATIVO - ESTRIBO DE PUENTE EN VOLADIZO
PROYECTO ILUSTRATIVO - PILA DE PUENTE
En la Hoja 1 del problema 24-2 se muestra una pila tipica para un ferrocarril de una sola via, con carga E-72. La separación transversal de las trabes y las dimensiones de las placas de base para las zapatas del puente, determinan el tamaño de la corona del cuerpo de la pila. Se proporcionan las fuerzas que deben considerarse en el análisis y proyecto de la estructura; el estudio de las bases para determinar la magnitud de cada fuerza queda fuera del campo de este texto.
Por lo tanto, los cálculos se limitan principalmente a los necesarios para determinar las reacciones criticas de los pilotes y para evaluar las presiones Contra la base de la pila, sin considerar los pilotes. El número de pilotes y las dimensiones de la base, usualmente se determinan por tanteos. Los cálculos de la hoja 2 demuestran que las cargas que resultan de la tracción, cabeceo, y viento son responsables de casi el 50 por ciento de la reacción total del pilote más cargado. Por lo tanto, el número total de pilotes necesario es considerablemente mayor que el determinado dividiendo la carga vertical total por la capacidad permisible de un pilote. Las cargas verticales en los pilotes se encuentran por medio de la ec. 24.11; debe notarse que el cálculo del momento de inercia del grupo de pilotes, se simplifica mucho usando la ec. 24.12. En la Hoja 3, la distribución de la presión debajo de la base, si no se usan pilotes, se determina por medio de la ec. 24.7.
Como se indica en la Hoja 1, la mayor parte de las cimentaciones piloteadas para pilas de puente contienen algunos pilotes inclinados, para dar más estabilidad contra las fuerzas horizontales. Sin embargo, los cálculos relacionados con esta fase del proyecto se han omitido, debido a que el análisis de las cimentaciones con pilotes inclinados se explica en el art. 26.8, como parte del estudio de los muros de contención apoyados en pilotes.
No se da el proyecto estructural completo de la base, porque la elección de las secciones criticas y los cálculos posteriores tendrían que duplicar mucho del material que contienen problemas anteriores. El cálculo del cuerpo de la pila se omite también, porque esta fase del proyecto es exclusivamente problema de análisis de concreto reforzado. Por lo tanto, las reacciones de los pilotes y las presiones que resultan en el suelo por las cargas multiplicadas por los factores de carga no se han calculado.
Diseño de los apoyos en Puentes.
El procedimiento de diseño esta basado en la ASSHTO-LRFD.
Para su mayor comprensión se desarrollara paso por paso mediante la solución de
un ejemplo posterior.
Los pasos a seguir para el cálculo del elastómero son los
siguientes.
1.- Determinar el movimiento de la viga maestra debido a la
temperatura.
2.- Determinar el acortamiento de la viga maestra debido al
post tensado y a la contracción del concreto.
3.- Escoger el espesor del apoyo basándonos en el movimiento
total requerido del apoyo.
4.- Calcular el tamaño del apoyo basado en el esfuerzo de
compresión para el mismo.
5.- Calcular la compresión instantánea por deflexión.
6.- Combinar la rotación máxima del apoyo.
7.- Comprobar la compresión y rotación del apoyo.
8.- Comprobar la estabilidad del apoyo.
9.- Comprobar el acero reforzado del apoyo.
Puentes: Dispositivos especiales para apoyos en elastómeros zunchados.
En caso de necesidades particulares F.I. puede estudiar a pedido todo dispositivo especial asociado a los aparatos de apoyo.
Dispositivo antiresbalamiento
Si la relación del esfuerzo tangencial aplicado a un aparato
de poyo al esfuerzo normal concomitante es inferior al coeficiente de fricción
entre apoyo y soporte, es necesario precaver todo resbalamiento posible.
Pueden adoptarse diversas disposiciones, y su selección
depende de las condiciones reales de uso.
El aparato de apoyo puede ser:
- Sea pegado al soporte con ayuda de un adhesivo-resina
epóxico por ejemplo, cuando el esfuerzo tangencial es débil.
- Sea empotrado en el concreto de la obra.
- Sea provisto de anclajes soldados o atornillados.
- Sea provisto de zunchos externos en láminas estriadas.
- Sea sujeto lateralmente por tacos, sellados (soporte
concreto), o soldados (soporte metálicos).
En los últimos cuatro casos, los zunchos externos del
aparato de apoyo son gruesos. (Figura 8.14)
1. Dispositivos de distorsión limitada o bloqueada.
El aparato de apoyo esta montado en una caja metálica mecano soldada provista de y tacos que según su posición respectiva limitan o bloquean la distorsión al mismo tiempo que permiten la rotación.
La caja presenta nervios o anclajes que permiten su fijación al soporte. (Figura 8.15)
2. Dispositivos anti-levantamiento.
Si debido a ciertas combinaciones de cargas, el esfuerzo normal aplicado al aparato de apoyo puede volverse negativo (Tracción), es necesario prever un dispositivo que impida el levantamiento.
Un tal dispositivo esta presentado en el (Figura 8.16) a titulo de ejemplo.
Diferentes tipos de aparatos de apoyo.
En los casos en los que las rotaciones sean muy importantes se da a los apoyos la forma de lentes biconvexas de concreto ubicadas entre placas de elastómero zunchados. Estas rotulas pueden combinarse con apoyos planos que aumentan al mismo tiempo su movilidad en el sentido horizontal.
Para aplicaciones particulares se han usado secciones tales como de la figura 8.16
Pero ahora se las considera obsoletas y caras y en algunos casos insatisfactorias. La forma Standard plana de los apoyos es cuadrada o rectangular y para la mayoría de las aplicaciones es la forma mas satisfactoria.
Sin embargo se han desarrollado apoyos de planta circular siendo su mayor ventaja el no tener dirección preferida ni esquinas, y en estructuras complejas pueden acomodar combinaciones de fuerzas de corte sin el peligro de concentraciones de esfuerzos en el caucho.
Sin embargo el rectangular es el mas simple de fabricar y es probablemente el que permanezca como el tipo Standard.
La fabricación y los controles - Puentes Aparatos de apoyo en elastómeros zunchados.
La fabricación de los aparatos FREYSSINET está asegurada en
el cuadro de un ciclo de producción que comprende:
- La investigación y puesta a punto de las mezclas de
elastómero a base de
policloropreno, de cauchonatural, de S.B.R. o cualquier otro elastómero
a escoger.
- La preparación de mezclas.
- El tratamiento completo de los zunchos metálicos
incorporados: corte, desengrase y preparación para su
adherencia al elastómero.
- La confección.
- El moldeado en prensa calentadora regulada.
- El acabado.
- Los controles estadísticos de los productos terminados.
El servicio de ensayos de F.I. dispone además de equipos que
permiten realizar ensayos estadísticos y dinámicos de los aparatos de apoyo en
tamaño natural o sobre muestras representativas.
Freyssinet Internacional Con cada suministro de aparatos de
apoyo entrega un “Certificado de Conformidad” garantizando el respeto de las
especificaciones contractuales y
procedimientos de fabricación.
A pedido, pueden efectuarse controles exteriores por
organismos oficiales o de oficinas de control
Los componentes: Aparatos de apoyo puentes.
1. El elastómero
El elastómero usado para la fabricación de los aparatos de
apoyo estándar FREYSSINET es el policloropreno, caucho sintético principalmente
comercializado bajo el nombre de neopreno por la Du Pont de Nemours que lo
fabrica y distribuye desde 1931.
Este producto ha sido escogido en razón de su remarcable
resistencia al envejecimiento y sus excelentes perfomances en relación a los
agentes agresivos como el ozono, los aceites minerales, la gasolina, los
solventes, los rayos ultravioleta.
Sin embargo en caso de exigencia particular, el caucho
natural puede sustituir al policloropreno y la adición antes de la
vulcanización, de aditivos tales como los antioxidantes o los antiozonantes
mejora sus performances en relación al envejecimiento.
Debe notarse que numerosos reglamentos nacionales preconizan
indiferentemente el empleo del uno o del otro de estos dos elastómeros, como
compuesto de base de la mezcla usada para la fabricación de los aparatos de
apoyo.
La puesta a punto y la realización de mezclas especiales de
elastómeros permite igualmente satisfacer las exigencias particulares de ciertas
especificaciones de cargas: resistencia aumentada al frío y/o a los
hidrocarburos, características mecánicas mejoradas, etc.
2. Los zunchos.
Las placas de zunchado son de acero dulce, conforme a los
reglamentos y normas francesas o extranjeros en vigor. En caso de necesidad
específica los espesores de los zunchos pueden adaptarse a los valores
deseados. En el caso de uso en medio muy agresivo, zona marítima, ambiente
químico corrosivo, se recomienda encarecidamente usar, ya sea aparatos de apoyo
recubiertos, ya sea aparatos de apoyo semirrecubiertos con zunchos de acero
inoxidable.
Ventajas de puentes con apoyo en elastómeros zunchados.
1. El principio
Un aparato de apoyo FREYSSINET en elastómero zunchado está
constituido de una pila de un cierto número de láminas elementales de
elastómero (caucho natural o sintético) entre los cuales están intercaladas
placas metálicas llamadas zunchos, adheridos al elastómero al momento de su
vulcanización en calor y bajo presión.
2. La gama Standard
FREYSSINET INTERNATIONAL (F.I.) produce y distribuye una
gama de aparatos de apoyo STANDARD cuyas características se indican más
adelante. (Figura 8.13)
Figura 8.13
Estos aparatos de apoyo se realizan:
- Por cortes de "Placas madres" de grandes
dimensiones que son los apoyos estándar "Semi-recubiertos".
Las capas externas están constituidas por láminas de
elastómero cuyo espesor es igual a la mitad de la de las capas internas.
Los cantos de los zunchos son aparentes en las caras
laterales y están protegidos contra la corrosión con la ayuda de un
revestimiento especial a base de resinas epóxicas.
-Por moldeado individual: estos son los apoyos estándar
“recubiertos”
Las capas externas están constituidas por láminas de
elastómeros cuyo espesor es igual a la mitad de la de las capas internas. Los
cantos no aparentes de los zunchos están protegidos contra la corrosión por una
capa de elastómero de 5mm. de espesor medio, vulcanizada en la fabricación.
En función de las
exigencias del proyecto, pueden también realizarse a pedido, aparatos de apoyo
semi-recubiertos de dimensiones en planta diferentes de las dimensiones
estándar.
Así mismo las caras externas de los aparatos de apoyo pueden
estar constituidos de zunchos metálicos en lugar de láminas de elastómeros. la
superficie exterior de estos aparatos de apoyo llamados "de zunchos
externos" está entonces protegida contra la corrosión por un revestimiento
especial a base de resina epóxica.
En todos los casos, todas las combinaciones de número, de
repartición y de espesor de láminas de elastómero y de zunchos se pueden
realizar, bajo reserva de respetar las prescripciones de los reglamentos,
principalmente en materia de estabilidad.
3. Las
ventajas.
Además de la economía que aportan a los proyectos, los
aparatos de apoyo FREYSSINET en elastómero zunchado presentan múltiples
ventajas técnicas:
- Ligeros y de poco bulto, son fáciles de colocar en
obra.
- Protegidos contra la corrosión no necesitan ningún
mantenimiento.
- De funcionamiento seguro, no tienen ni desgaste, ni
bloqueo.
- Deformables, permiten los movimientos de la estructura y
pueden además jugar el rol de amortiguadores dinámicos.
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