AMPLIACION DE LUCES EN PUENTES PRETENSADOS · vista del puente de la calle zapiola antes de la...
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1Ing. Tomás A. del Carril
Seminario Internacional de Ingeniería de Puentes
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
QUITO – ECUADOR - 2006
AMPLIACION DE LUCES EN PUENTES PRETENSADOS
UNA SOLUCION CREATIVA
Conferencia del Ing. Tomás del Carril30 de Noviembre de 2006
2Ing. Tomás A. del Carril
1. INTRODUCCION
2. CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES
3. DESARROLLO DE LA IDEA
4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
5. AJUSTE DE LA ALTERNATIVA ELEGIDA
6. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
7. CONCRECION DE LA IDEA: LA CONSTRUCCION
INDICE DE LA CONFERENCIA
3Ing. Tomás A. del Carril
1. INTRODUCCION
2. CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES
3. DESARROLLO DE LA IDEA
4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
5. AJUSTE DE LA ALTERNATIVA ELEGIDA
6. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
7. CONCRECION DE LA IDEA: LA CONSTRUCCION
INDICE DE LA CONFERENCIA
4Ing. Tomás A. del Carril
ARGENTINA
2.767.000 Km²36.600.000 Habs.
BUENOS AIRES
CAPITAL FEDERAL: 2.965.400 Habs.
GRAN BS. AS.:11.300.000 Habs.
UBICACION DEL PROYECTO
CENTRO DE LA CIUDAD
Av. Gral. Paz
15 Km
AUTOPISTAS DEL SOLCONCESION (160 Km)
5Ing. Tomás A. del Carril
VISTA GENERAL DEL PROYECTO
6Ing. Tomás A. del Carril
VISTA GENERAL DEL PUENTE DE LA CALLE SUPERI
7Ing. Tomás A. del Carril
VISTA DEL PUENTE DE LA CALLE ZAPIOLA ANTES DE LA OBRA
8Ing. Tomás A. del Carril
CORTE LONGITUDINAL
CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS EXITENTES
PLANTA
o o o o o o o o o o
SECCION TRANSVERSAL EN TRAMOS SECCION TRANSVERSAL EN APOYOS
o o o o o o o o o o
9Ing. Tomás A. del Carril
CARACTERISTICAS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS PUENTES EXISTENTES
5.78
0.77
3.02
14.38
9.24
2.06
4.000.380.39 0.12
AREA DE LA SECCION: 6.50 m²PESO UNITARIO: 16.2 t/mPOSICION DEL BARICENTRO: Ysup: -0.323 m
Yinf: +0.447 mMOMENTO DE INERCIA : I: 0.3956 m4
+y
10Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 1: PUENTE DE OBENQUES
• SOLUCIONES ESTETICAS INTERESANTES
• FALTA DE PROPORCION PARA ESTE TIPO DE PUENTE
11Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 2: PUENTE SUSPENDIDO
• SOLUCIONES ESTETICAS MENOS ACEPTABLES
• ABSOLUTA FALTA DE PROPORCION ESTRUCTURAL
12Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 3: PUENTES EN ARCO
• SOLUCIONES ESTETICAS INTERSANTES
• ALGUNAS COMPLEJIDADES CONSTRUCTIVAS
13Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 4: VIGA RETICULADA
• SOLUCIONES ESTETICAS DEFICIENTES
• SOLUCION DE MINIMA DESDE EL PUNTO DE VISTA ESTRUCTURAL
• SOLUCION SIMPLE DESDE EL PUNTO DE VISTA CONSTRUCTIVO
14Ing. Tomás A. del Carril
MOMENTOS FLEXORES EN LA DIRECCION LONGITUDINAL
PESO PROPIO
PRETEN-SADO
PUENTE VACIO
SOBRE-CARGAS
PUENTE CARGADO
15Ing. Tomás A. del Carril
TENSIONES EN EL CENTRO DE LOS TRAMOS
DIAGRAMAS DE TENSIONES MORMALES
+ =
P- -
MgP
Mg+PPuente Vacío
=
Mg+PPuente Cargado
-
0
-
+
+
Sobrecargas
MscMg
+
-
Msc
-
+ P
-+ =-
TENSIONES EN LAS SECCIONES DE APOYOS
Mg PMg+P
Puente Vacío
-
+
+ =
-
Sobrecargas
Mg+PPuente Cargado
-1238
0
+
16Ing. Tomás A. del Carril
TENSIONES NORMALES EN LA DIRECCION TRANSVERSAL
++
TRACCION
COMPRESION
-
=++-=-
PESO PROPIO
PRETENSADO
PUENTE VACIO
SOBRE-CARGAS
PUENTE CARGADO
17Ing. Tomás A. del Carril
ESTADOS DE TENSION LUEGO DEL PRETENSADO
FIBRAS SUPERIORES EN APOYOS
PUENTE VACIO : ALTA COMPRESION
PUENTE CARGADO :LIMITE DE TRACCION
FIBRAS SUPERIORES EN TRAMOS
PUENTE VACIO:LIMITE DE TRACCION
PUENTE CARGADO:ALTA COMPRESION
FIBRAS INFERIORES EN TRAMOS
PUENTE VACIO : ALTA COMPRESION
PUENTE CARGADO :LIMITE DE TRACCION
FIBRAS INFERIORES EN APOYOS
PUENTE VACIO :LIMITE DE TRACCION
PUENTE CARGADO :ALTA COMPRESION
DIRECCION LONGITUDINAL
DIRECCION TRANSVERSAL
FIBRAS SUPERIORES EN APOYOS
VOLADIZO DESCARG.:ALTA COMPRESION
VOLADIZO CARGADO:LIMITE DE TRACCION
FIBRAS INFERIORES EN APOYOS
VOLADIZO DESCARG.:LIMITE DE TRACCION
VOLADIZO CARGADO:ALTA COMPRESION
18Ing. Tomás A. del Carril
1RA CONCLUSION
DIRECCION LONGITUDINALLA SUPERESTRUCTURA DEBIA SUSPENDERSE DESDE LOS MISMOS PUNTOS EN LOS QUE SE ENCONTRABA APOYADA
NO ES POSIBLE SUSPENDER LA ESTRUCTURA EXISTENTES DESDE PUNTOS INTERMEDIOS
HABRIA SOBRETENSION EN VARIOS PUNTOS POR “ELIMINAR” PESO
19Ing. Tomás A. del Carril
AJUSTE DE LAS SOLUCIONES CONCEPTUALES
• EN ESTAS TRES ALTERNATIVAS SE ELIMINA PESO
• DEBEN MODIFICARSE PARA SUSPENDER LA ESTRUCTURA SOLO EN LOS ACTUALES PUNTOS DE APOYO
• EL PUENTE SUSPENDIDO Y EL ARCO, SON INADECUADOS PARA SOPORTAR GRANDES CARGAS CONCENTRADAS
• SOLO LA SOLUCIÓN CON OBENQUES PUEDE ADECUARSE A ESTA EXIGENCIA
• ESTA SOLUCION DEBE ADECUARSE PARA SUSPENDER LA ESTRUCTURA DE HORMIGON SOLAMENTE DESDE TRES PUNTOS
20Ing. Tomás A. del Carril
VARIANTES PARA LA 1RA ALTERNATIVA
ALTERNATIVA 1.2: LAS PILAS LATERALES SE MODIFICAN PARA CONSTITUIRSE EN ANCLAJES PARA LOS OBENQUES DE RETENCION
ALTERNATIVA 1.1: ELIMINAR TODOS LOS APOYOS Y EJECUTAR MACIZOS DE ANCLAJE PARA LOS OBENQUES DE RETENCION EN AMBOS EXTREMOS
21Ing. Tomás A. del Carril
VARIANTES PARA LA 4ta ALTERNATIVA
ALTERNATIVA 4.1: SUSPENDER LAS CARGAS DESDE UNA VIGA RETICULADA, SOLAMENTE DESDE TRES PUNTOS
ALTERNATIVA 4.2: VIGA RETICULADA TRIANGULAR QUE SOPORTA LA SUPERESTRUCTURA
EXISTENTE, EN TRES PUNTOS
22Ing. Tomás A. del Carril
PROBLEMAS EN LA DIRECCION TRANSVERSAL
0.77
14.38
9.24
GALIBO VERTICAL EXISTENTE= 5.10m
MINIMO GALIBO VERTICAL= 4.80m
HAY SOLAMENTE 30cm PARA SOPORTAR LA ESTRUCTURA
30 cm
23Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVAS PARA LA SUSPENSION EN DIRECCION
TRANSVERSAL
14.389.24
30 cm
30 cm
9.24
LA VIGA DE SOPORTE ES MUY FLEXIBLE.LAS FLECHAS SON INADMISIBLES EN AMBOS CASOS
24Ing. Tomás A. del Carril
FLEXIBILIDAD DE LA VIGA TRANSVERSAL
• LA CARGAS PRODUCEN GRANDES FLECHAS EN LA VIGA TRANSVERSAL QUE SOPORTA LAS REACCIONES
• LA VIGA TIENE UNA LUZ DE 9.8m, Y SOLO 30cm DE ALTURA
• SOBRE LA VIGA ACTUA TODA LA CARGA DE LOS DOS TRAMOS ADYACENTES AL APOYO CONSIDERADO
f
25Ing. Tomás A. del Carril
RIGIDIZACION DEL SISTEMA TRANSVERSAL
4.20 4.20
PARA MANTENER EN UN MAXIMO LA ALTURA DEL GALIBO BAJO EL PUENTE
26Ing. Tomás A. del Carril
2DA CONCLUSION
4.20 4.20
DIRECCIONTRANSVERSAL
LA SUPERESTRUCTURA DEBE SUSPENDERSE
EN TRES PLANOS
27Ing. Tomás A. del Carril
AJUSTES A LA 1RA ALTERNATIVA
UNA SOLUCION EXTREMA PARA ESTOS PROBLEMAS CONSISTE EN SUSPENDER EL TABLERO MEDIANTE TENSORES VERTICALES
• EL SISTEMA RESULTA DEMASIADO FLEXIBLE
• SE INTRODUCEN ESFUERZOS ADICIONALES DE COMPRESION EN EL TABLERO
• EL ANGULO PLANO DE LOS TENSORES MAGNIFICA LA FLEXIBILIDAD
• SER REQUIERE UNA RIGIDIZACION DE LOS PILONES Y EL TABLERO
28Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 5: “MESA”
• PRESENTA UN ASPECTO SIMILAR A LAS ESTACIONES DE PEAJE
• EXISTEN POSIBILIDADES PARA MEJORAR SU ASPECTO ESTETICO
• SE CONSIDERARON ESTRUCTURALMENTE SANAS Y SIMPLES
• NO OBSTANTE TRATARSE DE ESTRUCTURAS PESADAS Y MONUMENTALES,
PODRIAN CONVERTIRSE EN EMBLEMATICAS COMO ENTRADA AL SISTEMA DE
AUTOPISTAS DEL SOL
29Ing. Tomás A. del Carril
IMPLANTE DE LA “MESA”
30Ing. Tomás A. del Carril
ALTERNATIVA 4.2: “PERCHA”
• ESTRUCTURALMENTE SIMPLE, SOLUCION DE MINIMA
• SE PREVIERON ALTERNATIVAS PARA MEJORAR SU ESTETICA
• ESTRUCTURALMENTE SANA
• CONSTRUCTIVAMENTE SIMPLE
• OFRECE CIERTA TRANSPARENCIA Y LIVIANDAD
31Ing. Tomás A. del Carril
COMPARACION DE ALERNATIVAS
DEMOLICIONCRITERIO
TRANSITO CERRADO ABIERTO ABIERTO
IMPACTO DE OBRA ALTO BAJO BAJO
PRESENCIA PUENTE NUEVO EXCESIVO EL MENOR
PLAZOS INCIERTO CONTROLADO CONTROLADO
TRANSPARENCIA PESADA LIVIANADESEABLE
ESTRUCTURA SANA-SIMPLE OPTIMIZADADESEABLE
CONSTRUCCION COMPLEJA SENCILLA SENCILLA
ESTETICA POBRE FUNCIONALDESEABLE
COSTO MODERADO EL MENORCOSTOSA
MANTENIMIENTO MEDIO MEDIOEL MENOR
32Ing. Tomás A. del Carril
MEJORAMIENTO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
ASPECTOS NO SATISFACTORIOS QUE REQUIEREN MEJORAS
• EL PLANO CENTRAL DE ESTRUCTURA SE ALEJA DE LO IDEAL
• LA OBLICUIDAD HARÍA A LA ESTRUCTURA VISUALMENTE PESADA
• LAS VIGAS TRANSVERSALES REDUCEN EL GALIBO INFERIOR
33Ing. Tomás A. del Carril
SE CONSIDERAN NUEVAS POSIBILIDADES PARA MEJORAR LA SOLUCION
CORTE LONGITUDINAL
LA RASANTE DE LA CALLE SE PUEDE ELEVAR UNOS 60 cm.ESTO PROVEE EL ESPACIO NECESARIO PARA COLOCAR LOS DISPOSITIVOS DE SUSPENSION DEL TABLERO EXISTENTELAS PENDIENTES EN AMBOS EXTREMOS SE LIMITARON AL 5%
60 cm CORTE TRANSVERSAL
34Ing. Tomás A. del Carril
NUEVO SISTEMA DE SUSPENSION
35Ing. Tomás A. del Carril
SOLUCION MODIFICADA:UN PUENTE COMPLETAMENETE NUEVO SOPORTA LA
SOBRECARGA, ADEMAS DEL PESO DEL PUENTE EXISTENTE
SECCIONTRANSVERSAL
SECCIONLONGITUDINAL
36Ing. Tomás A. del Carril
MAQUETA FOTOGRAFICA
37Ing. Tomás A. del Carril
MAQUETA FOTOGRAFICA (VISTA AEREA)
38Ing. Tomás A. del Carril
1. INTRODUCCION
2. CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES
3. DESARROLLO DE LA IDEA
4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
5. AJUSTE DE LA ALTERNATIVA ELEGIDA
6. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
7. CONCRECION DE LA IDEA: LA CONSTRUCCION
INDICE DE LA CONFERENCIA
39Ing. Tomás A. del Carril
AJUSTES ESTETICOS
40Ing. Tomás A. del Carril
PROCEDIMIENTO DE MONTAJE
41Ing. Tomás A. del Carril
ESQUEMA ESTATICO
42Ing. Tomás A. del Carril
MODELOS DE ANALISIS ESTRUCTURAL
DESPLAZAMIENTOS DEBIDOS
A CARGA MAXIMA
MODELO DESCARGADO
43Ing. Tomás A. del Carril
PANDEO DEL CORDON COMPRIMIDO
44Ing. Tomás A. del Carril
EVALUACION DEL FUNCIONAMIENTO
DEL TABLERO ORTOTROPICO COMO TENSOR
45Ing. Tomás A. del Carril
DETALLE DE LOS ELEMENTOS DE SUSPENSION
46Ing. Tomás A. del Carril
DUCTILIDAD
DUCTILIDADESTRUCTURAL
DUCTILIDADDEL ACERO
DUCTILIDADA FRACTURA
SE CONTROLA
CON EL DISEÑO
SE CONTROLA MEDIANTE EL
ALARGAMIENTO DE ROTURA
%17%2.0%17 ≅−=− FluRot εε
NOTCH TOUGHNESS
ODUCTILIDAD A
FRACTURA
CONTROLARLA SI:• fisuras preexistentes• fatiga• concentracion de tensiones • acumulac. de dislocaciones• soldadura• forja, etc.
REDUNDANCIAESTRUCTURAL
47Ing. Tomás A. del Carril
ACERO SAE 4140D=2”
NORMALIZADO
1. CUMPLE LAS EXIGENCIAS DE2. RESISTENCIA3. DURABILIDAD (debido al bajo rango de
variabilidad de las tensiones)
TEMPLEY
REVENIDO
1. NO ES NECESARIO INCREMENTAR LA RESISTENCIA
2. IMPLICA RIESGO DE FORMACION DE FISURAS O GRIETAS DE TEMPLE U OTRO DEFECTO TIPICO DE ESTE TRATAMIENTO
VALOR DE ENSAYO DE CHARPY (CVN)CURVA DE TRANSICION
TEMPERATURA DE DUCTILIDAD NULA (NDT)
1. SON DE RELATIVA IMPORTANCIA EN ESTE CASO
2. NO SON EXIGIDOS POR LAS NORMAS AASHTO: “Steel Anchor Bolts” M314-90 (1996)
COMPROBAR INTEGRIDAD DEL MATERIAL
(TINTAS PENETRANTESUTLRASONIDO)
LOGRAR UNIFORMIDAD DE ESFUERZOS EN CADA GRUPO DE BULONES
BULONES DE SUSPENSION
48Ing. Tomás A. del Carril
ROTULAS EN BARRAS DE SUSPENSION
49Ing. Tomás A. del Carril
FRENADO SOBRE EL PUENTE DE HORMIGON
50Ing. Tomás A. del Carril
FRENADO SOBRE EL PUENTE DE ACERO
51Ing. Tomás A. del Carril
CONSTRUCCION
1. INVESTIGACION DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES
2. CONSTRUCCION DE LAS FUNDACIONES Y NUEVAS PILAS
3. AGUJEROS EN LOS TABLEROS EXISTENTES
4. FABRICACION DE LA ESTRUCTURA DE ACERO
5. TRANSPORTE Y MONTAJE DE LAS VIGAS RETICULADAS PRINCIPALES
6. PUESTA EN CARGA DE LOS TENSORES DIAGONALES
7. MONTAJE DE LAS VIGAS TRANSVERSALES
8. MONTAJE DEL TABLERO ORTOTROPICO
9. MONTAJE DE LAS BARRAS DE SUSPENSION
10. CORTE DE LA PILA CENTRAL
11. TRANSFERENCIA DE CARGAS AL PUENTE METALICO
12. ENSAYO DE CARGA
52Ing. Tomás A. del Carril
INVESTIGACION DE LAS ESTRUCTURAS
EXISTENTES
53Ing. Tomás A. del Carril
DETECCION DE CABLES DE PRETENSADO EN TABLERO EXISTENTE
(USANDO GEORADAR)
54Ing. Tomás A. del Carril
PREPARACION DEL TABLERO EXISTENTE
55Ing. Tomás A. del Carril
FUNDACIONES Y NUEVAS PILAS
56Ing. Tomás A. del Carril
VISTA INFERIOR
57Ing. Tomás A. del Carril
VISTA DE LA NUEVA COLUMNA PASANDO A TRAVES DEL TABLERO EXISTENTE
58Ing. Tomás A. del Carril
AGUJEROS EN EL TABLERO
EXISTENTE PARA EL PASO DE LAS BARRAS DE
SUSPENSION
59Ing. Tomás A. del Carril
POSICION DE LOS AGUJEROS REQUERIDOS PARA LAS BARRAS DE SUSPENSION
16 AGUJEROS, DE 10cm DE
DIAMETRO EN CADA PILA
60Ing. Tomás A. del Carril
DEMOLICIONES PARA DETERMINAR LA POSICION EXACTA DE LOS CABLES DE PRETENSADO
61Ing. Tomás A. del Carril
AGUJEROS PARA LAS BARRAS DE SUSPENSION
62Ing. Tomás A. del Carril
FABRICACION DE LA ESTRUCTURA DE
ACERO
63Ing. Tomás A. del Carril
VISTA GENERAL – PIEZAS EXTREMAS
64Ing. Tomás A. del Carril
VIGAS TRANSVERSALES PRINCIPALES
65Ing. Tomás A. del Carril
TRANSPORTE Y MONTAJE DE LAS
VIGAS RETICULADAS PRINCIPALES
66Ing. Tomás A. del Carril
DIVISION DE LAS VIGAS PRINCIPALES PARA POSIBILITAR SU TRANSPORTE
67Ing. Tomás A. del Carril
68Ing. Tomás A. del Carril
MONTAJE DEL CORDON SUPERIOR
69Ing. Tomás A. del Carril
70Ing. Tomás A. del Carril
71Ing. Tomás A. del Carril
UNION DE PIEZAS EN OBRA
72Ing. Tomás A. del Carril
TRABAJO EN EL INTERIOR DE LAS VIGAS
73Ing. Tomás A. del Carril
MONTAJE DEL ARRIOSTRAMIENTO SUPERIOR
74Ing. Tomás A. del Carril
PUESTA EN CARGA DE LOS TENSORES
DIAGONALES
75Ing. Tomás A. del Carril
TENSORES DIAGONALES
76Ing. Tomás A. del Carril
77Ing. Tomás A. del Carril
MONTAJE DE LAS VIGAS
TRANSVERSALES
78Ing. Tomás A. del Carril
79Ing. Tomás A. del Carril
ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES PARA LAS SOLDADURAS EJECUTADAS EN OBRA
80Ing. Tomás A. del Carril
MONTAJE DEL TABLERO
ORTOTROPICO
81Ing. Tomás A. del Carril
82Ing. Tomás A. del Carril
DETALLES DE TERMINACION PREVIO A LA PUESTA EN CARGA
83Ing. Tomás A. del Carril
MONTAJE DE LAS BARRAS DE
SUSPENSION
84Ing. Tomás A. del Carril
BARRAS DE SUSPENSION: D = 2” (50.8 mm)
Acero: ASTM A/370 – E/8
High strength & High ductility
FU = 914 MPa FY = 792 MPa
Alargamiento mínimo de rotura = 22.8%
85Ing. Tomás A. del Carril
ROTULAS SKF
86Ing. Tomás A. del Carril
CORTE DE LA PILA CENTRAL
87Ing. Tomás A. del Carril
88Ing. Tomás A. del Carril
89Ing. Tomás A. del Carril
90Ing. Tomás A. del Carril
TRANSFERENCIA DE CARGA AL
PUENTE METALICO
91Ing. Tomás A. del Carril
N=-340 t
0 t
N=-230 t
110 t
TRASNFERENCIA DE CARGA A LA NUEVA ESTRUCTURA DE ACERO
N=-110 t
230 t340 t
92Ing. Tomás A. del Carril
ESTRUCTURA DE GATEO
93Ing. Tomás A. del Carril
94Ing. Tomás A. del Carril
TRANSPORTE DE LA ESTRUCTURA DE GATEO
95Ing. Tomás A. del Carril
96Ing. Tomás A. del Carril
97Ing. Tomás A. del Carril
98Ing. Tomás A. del Carril
ENSAYO DE CARGA
99Ing. Tomás A. del Carril
100Ing. Tomás A. del Carril
101Ing. Tomás A. del Carril
102Ing. Tomás A. del Carril
TERMINACION DEL ENSANCHE
103Ing. Tomás A. del Carril
104Ing. Tomás A. del Carril
FIN DE LA PRESENTACION
Gracias por su atención