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Manual de Proyecto COMBRI - Parte I

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Manual de Proyecto COMBRI - Parte I

  1. 1. Manual de Proyecto PARTE I COMBRI Aplicación del EUROCÓDIGO
  2. 2. Prólogo Este Manual de Proyecto está basado en los resultados del proyecto de investigación RFS-CR- 03018“Competitive steel and composite bridges by innovative steel plated structures - COMBRI” [7 para la primera parte y 15 para la segunda parte] y, consecuencia del primero, del proyecto de divulgación RFS2- CT-2007-00031 “Valorisation of Knowledge for Competitive Steel and Composite Bridges - COMBRI+”, ambos financiados por el Research Fund for Coal and Steel (RFCS) de la Comisión Europea. En el proyecto RFCS de investigación se adquirieron conocimientos esenciales para mejorar la competitividad de los puentes de acero y mixtos, que han sido incorporados en este Manual de Proyecto que también ha sido presentado en varios seminarios y talleres técnicos. El manual se divide en dos partes para proporcionar al lector unos documentos más claramente organizados y concisos ► Parte I: Aplicación de los Eurocódigos En el proyecto de investigación se han recogido las diferentes experiencias nacionales de cada socio sobre la aplicación e interpretación de los métodos del Eurocódigo y se ha conseguido un compendio de información de referencia y de conocimiento general. Con el objeto de proporcionar la información de la forma más útil, en la Parte I del Manual de Proyecto [16] se presentan dos tipologías de puentes mixtos – bijáceno y viga- cajón – mediante ejemplos en los que el conocimiento desarrollado se presenta de manera práctica. Los ejemplos incluyen referencias a las metodologías de los Eurocódigos actuales. ► Parte II: Estado del arte y diseño conceptual de puentes mixtos de acero y hormigón El estado de arte sobre el diseño de puentes puede diferir de unos países a otros, es por ello, que en primer lugar se presentan las tipologías principales correspondientes a los países de los socios participantes en el proyecto - Alemania, Bélgica, España, Francia y Suecia. Esas tipologías reflejan la práctica actual en esos países mediante aplicaciones tanto en puentes de características convencionales como en otros más singulares, que resuelven problemas específicos; en el Manual de Proyecto COMBRI adicionalmente se tratan algunas soluciones correspondientes a proyectos de I+D. También se discuten mejoras aplicables al diseño de puentes de acero y mixtos y se resaltan las posibilidades y limitaciones de las metodologías actualmente incluidas en los Eurocódigos. Además, se presentan las funcionalidades del software EBPlate, desarrollado en el proyecto de investigación para determinar las tensiones críticas elásticas de pandeo para su utilización en el diseño de puentes. Finalmente, los autores de este Manual de Proyecto agradecen el apoyo y la financiación del Research Fund for Coal and Steel (RFCS) de la Comisión Europea. Ulrike Kuhlmann, Benjamin Braun Universität Stuttgart, Institute for Structural Design / Institut für Konstruktion und Entwurf (KE) Markus Feldmann, Johannes Naumes RWTH Aachen University, Institute for Steel Structures Pierre-Olivier Martin, Yvan Galéa Centre Technique Industriel de la Construction Métallique (CTICM) Bernt Johansson, Peter Collin, Jörgen Eriksen Luleå University of Technology, Division of Steel Structures (LTU) Hervé Degée, Nicolas Hausoul Université de Liège, ArGEnCo Département José A. Chica, Sandra Meno Fundación LABEIN Laurence Davaine, Aude Petel Services d’Études Techniques des Routes et Autoroutes (SÉTRA) Octubre 2008
  3. 3. Aunque se han tomado todas las precauciones necesarias para garantizar la integridad y calidad de esta publicación y de la información contenida, ni los socios integrantes del proyecto ni el impresor asumen ninguna responsabilidad por daños o perjuicios ocasionados a personas o bienes derivados de posibles errores o malas interpretaciones de esta publicación y de la información contenida. 1ª Edición Copyright © 2008 Socios del proyecto ISBN 978-84-613-1243-6 La reproducción no comercial queda autorizada siempre que la fuente sea referenciada y el coordinador del proyecto informado. La distribución pública de esta publicación a través de otras fuentes diferentes a las páginas web abajo citadas, requiere el previo permiso de los Socios del proyecto. Las solicitudes deben enviarse al coordinador del proyecto: Universität Stuttgart Institut für Konstruktion und Entwurf / Institute for Structural Design Pfaffenwaldring 7 70569 Stuttgart Germany Phone: +49-(0)711-685-66245 Fax: +49-(0)711-685-66236 E-mail: sekretariat@ke.uni-stuttgart.de El presente documento y otros relacionados al proyecto de investigación COMBRI RFS-CR-03018 “Competitive Steel and Composite Bridges by Improved Steel Plated Structures” y el proyecto subsiguiente de divulgación COMBRI+ RFS2-CT-2007-00031 “Valorisation of Knowledge for Competitive Steel and Composite Bridges”, que han sido co-financiados por el Research Fund for Coal and Steel (RFCS) de la Comisión Europea, pueden obtenerse gratuitamente en las siguientes páginas web de los Socios del proyecto: Bélgica: www.argenco.ulg.ac.be Francia: www.cticm.com Alemania: www.uni-stuttgart.de/ke, www.stb.rwth-aachen.de España: www.labein.es, http://edificaciónindustrializada.com, www.apta.org.es Suecia: cee.project.ltu.se Traducción técnica: José Antonio Chica y Sandra Meno Maquetación de la versión española: Mª Mar Alonso Publicación impresa en España, con el patrocinio de la Asociación para la Promoción Técnica del Acero, APTA. Fotografía principal en portada: Puente sobre la M-45 en Vallecas, Madrid (2003-2004). © Javier Manterola Amisén, CFC S.L. Fotografía portada Parte I: Puente de acceso al hospital San Pedro sobre el Iregua, Logroño (2008). © Guillermo Capellán Miguel, Arenas & Asociados, Ingeniería de Diseño. Fotografía portada Parte II: Viaducto de Bergara, LAV “Y” VASCA. © Francisco Millanes Mato, IDEAM S.A. Fotografías de portada (de arriba a abajo): © Puente del valle Haseltal cerca de Suhl, Alemania, 2006 ( KE) Puente del valle Dambachtal cerca de Suhl, Alemania, 2005 (© KE) © Viaducto sobre el río Dordogne cerca de Souillac, Francia, 2000 ( Sétra)
  4. 4. Índice ÍNDICE ÍNDICE ...................................................................................................................................................... I Símbolos ....................................................................................................................................................V 1 Introducción y descripción del alcance ............................................................................................. 1 1.1 Introducción ........................................................................................................................... 1 1.2 Estructura del documento....................................................................................................... 3 1.3 Estructura del documento en la versión en español ............................................................... 3 2 Descripción del tablero y análisis global........................................................................................... 5 2.1 Puente bijáceno ...................................................................................................................... 5 2.1.1 Alzado longitudinal .................................................................................................. 5 2.1.2 Sección transversal ................................................................................................... 5 2.1.3 Dimensionamiento de la estructura de acero ............................................................ 5 2.1.4 Fases de construcción ............................................................................................. 11 2.2 Puente de viga cajón ............................................................................................................ 15 2.2.1 Alzado longitudinal ................................................................................................ 15 2.2.2 Sección transversal ................................................................................................. 15 2.2.3 Dimensionamiento de la estructura de acero .......................................................... 17 2.2.4 Fases de construcción ............................................................................................. 19 2.3 Datos generales .................................................................................................................... 25 2.3.1 Armadura de la losa de hormigón........................................................................... 25 2.3.1.1 Descripción de la armadura de la losa hormigón .................................... 25 2.3.1.2 Modelización de la losa para el cálculo de la flexión longitudinal global25 2.3.2 Propiedades de los materiales................................................................................. 29 2.3.2.1 Acero estructural ..................................................................................... 29 2.3.2.2 Hormigón ................................................................................................ 29 2.3.2.3 Armaduras ............................................................................................... 31 2.3.2.4 Coeficientes parciales de seguridad para materiales ............................... 31 2.3.3 Acciones ................................................................................................................. 31 2.3.3.2 Retracción del hormigón ......................................................................... 35 2.3.3.3 Fluencia – Relación de módulos elásticos............................................... 37 2.3.3.4 Cargas de tráfico ..................................................................................... 39 2.3.3.5 Torsión .................................................................................................... 47 2.3.3.6 Gradiente térmico.................................................................................... 49 2.3.4 Combinaciones de las acciones .............................................................................. 49 2.3.4.1 Situaciones de diseño .............................................................................. 49 2.3.4.2 Observaciones generales ......................................................................... 49 2.3.4.3 Combinaciones en ELU, sin considerar la fatiga .................................... 51 2.3.4.4 Combinaciones en ELS ........................................................................... 51 I
  5. 5. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 2.4 Análisis global ..................................................................................................................... 53 2.4.1 General ................................................................................................................... 53 2.4.1.1 Fisuración del hormigón ......................................................................... 53 2.4.1.2 Arrastre por cortante en la losa de hormigón .......................................... 53 2.4.2 Solicitaciones, fuerzas y momentos – Tensiones.................................................... 53 2.4.2.1 Modelo numérico .................................................................................... 53 2.4.2.2 Ancho eficaz............................................................................................ 55 2.4.2.3 Determinación de las zonas de fisuradas en los apoyos intermedios ...... 63 2.4.2.4 Retracción y zonas fisuradas ................................................................... 65 2.4.2.5 Diagrama de flujo de los cálculos del análisis global ............................. 65 2.4.2.6 Resultados ............................................................................................... 69 3 Verificaciones de la sección transversal.......................................................................................... 79 3.1 Puente bijáceno .................................................................................................................... 79 3.1.1 General ................................................................................................................... 79 3.1.2 Verificación de la sección transversal en el apoyo final, estribo C0 ...................... 81 3.1.2.1 Geometría................................................................................................ 81 3.1.2.2 Propiedades de los materiales ................................................................. 83 3.1.2.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos ........................................................ 85 3.1.2.4 Determinación de la clase de la sección transversal................................ 85 3.1.2.5 Análisis plástico de la sección................................................................. 87 3.1.3 Verificación de la sección transversal en el vano C0-P1........................................ 95 3.1.3.1 Geometría................................................................................................ 95 3.1.3.2 Propiedades de los materiales ................................................................. 95 3.1.3.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos ........................................................ 95 3.1.3.4 Determinación de la clase de la sección transversal................................ 95 3.1.3.5 Análisis de la sección plástica................................................................. 95 3.1.4 Verificación de la sección transversal a media luz del vano P1-P2........................ 97 3.1.4.1 Geometría................................................................................................ 97 3.1.4.2 Propiedades de los materiales ................................................................. 99 3.1.4.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos ...................................................... 101 3.1.4.4 Determinación de la clase de la sección transversal.............................. 101 3.1.4.5 Análisis plástico de la sección............................................................... 103 3.1.5 Verificación de la sección transversal en el apoyo intermedio P2 ....................... 107 3.1.5.1 Subpanel 1 - Geometría......................................................................... 107 3.1.5.2 Subpanel 1 - Propiedades de los materiales .......................................... 111 3.1.5.3 Subpanel 1 – Solicitaciones, fuerzas y momentos ................................ 111 3.1.5.4 Subpanel 1 – Determinación de la clase de la sección transversal........ 111 3.1.5.5 Subpanel 1 - Análisis elástico de la sección.......................................... 115 3.1.5.6 Subpanel 2 - Geometría......................................................................... 127 II
  6. 6. Índice 3.1.5.7 Subpanel 2 – Propiedades de los materiales.......................................... 127 3.1.5.8 Subpanel 2 – Solicitaciones, fuerzas y momentos ................................ 127 3.1.5.9 Subpanel 2 – Determinación de la clase de la sección transversal........ 127 3.1.5.10 Subpanel 2 – Análisis elástico de la sección ......................................... 127 3.1.5.11 Subpanel 3 - Geometría......................................................................... 131 3.1.5.12 Subpanel 3 – Propiedades de los materiales.......................................... 133 3.1.5.13 Subpanel 3 – Solicitaciones, fuerzas y momentos ................................ 133 3.1.5.14 Subpanel 3 – Determinación de la clase de la sección transversal........ 133 3.1.5.15 Subpanel 3 – Análisis elástico de la sección ......................................... 133 3.2 Puente de viga-cajón .......................................................................................................... 137 3.2.1 General ................................................................................................................. 137 3.2.2 Verificación de la sección transversal en el vano P1-P2 ...................................... 139 3.2.2.1 Geometría.............................................................................................. 139 3.2.2.2 Características de los materiales ........................................................... 141 3.2.2.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos ...................................................... 141 3.2.2.4 Reducción debida al efecto de arrastre por cortante.............................. 143 3.2.2.5 Determinación de la clase de la sección transversal.............................. 143 3.2.2.6 Verificación de la resistencia a flexión ................................................. 145 3.2.2.7 Verificación de la resistencia a cortante................................................ 145 3.2.2.8 Interacción M-V .................................................................................... 151 3.2.3 Verificación de la sección transversal en el apoyo intermedio P3 ....................... 151 3.2.3.1 Geometría.............................................................................................. 151 3.2.3.2 Propiedades de los materiales ............................................................... 153 3.2.3.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos ...................................................... 155 3.2.3.4 Propiedades mecánicas de la sección transversal bruta......................... 155 3.2.3.5 Área eficaz del ala inferior .................................................................... 157 3.2.3.6 Área eficaz del alma.............................................................................. 173 3.2.3.7 Verificación de la resistencia a flexión ................................................. 179 3.2.3.8 Verificación de la resistencia a cortante................................................ 179 3.2.3.9 Interacción entre el momento flector y el esfuerzo cortante ................. 189 4 Verificaciones durante el montaje................................................................................................. 193 4.1 Puente bijáceno .................................................................................................................. 193 4.1.1 General ................................................................................................................. 193 4.1.2 Verificaciones según los Capítulos 6 y 7 del Eurocódigo EN 1993-1-5 .............. 197 4.1.3 Verificación según el Capítulo 10 del Eurocódigo EN 1993-1-5 ......................... 199 4.1.4 Resultados............................................................................................................. 207 4.2 Puente de viga-cajón .......................................................................................................... 209 4.2.1 General ................................................................................................................. 209 4.2.2 Verificación según el Capítulo 6 del Eurocódigo EN 1993-1-5 ........................... 215 III
  7. 7. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 4.2.2.1 Situación de lanzamiento “1”................................................................ 215 4.2.2.2 Situación de lanzamiento “2”................................................................ 221 4.2.2.3 Situación de lanzamiento “3”................................................................ 221 4.2.3 Verificación según el Capítulo 10 del Eurocódigo EN 1993-1-5 ......................... 223 4.2.3.1 Panel del alma (sólo situación de lanzamiento “1”).............................. 223 4.2.3.2 Placa inferior ......................................................................................... 241 4.2.4 Resultados............................................................................................................. 261 5 Resumen ........................................................................................................................................ 265 Referencias ............................................................................................................................................ 269 Lista de figuras ...................................................................................................................................... 271 Lista de tablas ........................................................................................................................................ 275 IV
  8. 8. Símbolos Símbolos Letras latinas minúsculas a Longitud del panel del alma entre rigidizadores transversales adyacentes (subíndices posibles: p, w) bb Ancho del ala inferior bbf Ancho del ala inferior de la viga beff Ancho eficaz de la losa de hormigón bi Ancho geométrico real de la losa conectada a la viga principal btf Ancho del ala superior de la viga bp Ancho del panel bslab Espesor de la losa de hormigón bsub Ancho de cada subpanel del ala inferior b0 Distancia entre filas de conectadores exteriores b1 Distancia entre almas del rigidizador b2 Anchura del ala del rigidizador b3 Anchura de cada alma del rigidizador cbf Parte del ala inferior solicitada a compresión cw Parte del alma solicitada a compresión clr Distancia entre el centro de gravedad de cada capa inferior de armadura longitudinal y la superficie exterior libre más próxima. cur Distancia entre el centro de gravedad de cada capa superior de armadura longitudinal y la superficie exterior libre más próxima. e Espesor de la losa de hormigón fcd Resistencia de cálculo a compresión del hormigón fck Resistencia característica a compresión a 28 días fctk,0.05 Resistencia axial característica, fractil 5% fctk,0.95 Resistencia axial característica, fractil 95% fctm Valor medio de la resistencia axial fcm Valor medio de la resistencia del hormigón a 28 días fsk Límite elástico de la armaduras de acero fu Tensión de última o de rotura del acero estructural fy Límite elástico del acero estructural (subíndices posibles: w, tf, tf1, tf2, tst, p) fyd Límite elástico de cálculo (subíndices posibles: w, tf, tf1, tf2, tst, p) h Canto de la viga ha,seff Eje neutro elástico eficaz de la parte de acero estructural únicamente heff Eje neutro elástico eficaz de la sección transversal mixta hw Canto del alma de la viga hw,eff Canto eficaz del alma en compresión de la viga V
  9. 9. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I hwe1,2 Distribución del canto eficaz del alma en compresión de la viga hst Altura del rigidizador kσ Coeficiente de pandeo de placa para tensiones normales (subíndices posibles: c, p, w, pw, pbf, LT, op) kτ Coeficiente del pandeo de placa para la tensión de cortante kτ,st Coeficiente del pandeo de placa para la tensión a cortante en placas con rigidizadores longitudinales mq Cargas de torsión debidas a cargas uniformemente distribuidas nlr Número total de armaduras en la capa inferior n, n0 Relación de módulo de acero estructural / hormigón para cargas de corta duración nL Relación de módulo de acero estructural / hormigón para cargas de larga duración nst Número de rigidizadores (con idéntica separación) del ala inferior nur Número total de armaduras en la capa superior p Perímetro de la losa de hormigón q Cargas de tráfico excéntricas uniformemente distribuidas qfk Valor característico de las cargas uniformemente distribuidas debidas a transeúntes y tráfico de bicicletas qmin Valor mínimo de la carga lineal debida al equipamiento del puente qmax Valor máximo de la carga lineal debida al equipamiento del puente qnom Valor nominal de la carga lineal debida al equipamiento del puente (sistemas de seguridad, pavimento, …) slr Separación de las armaduras en la capa inferior de la losa de hormigón sur Separación de las armaduras en la capa superior de la losa de hormigón t Espesor de la chapa (subíndices posibles: tf, tf1, tf2, p, w, st) t Tiempo t0 Edad del hormigón “in situ” en cada etapa de construcción tf Espesor de las alas de la viga (subíndices posibles: 1, 2) tini Edad a la apertura al tráfico tslab Espesor de la losa de hormigón tst Espesor del rigidizador tst,eq Espesor equivalente del rigidizador del alma tw Espesor del alma de la viga w Ancho de todos los carriles de tráfico x Abscisa del puente z Posición del centro de gravedad de la sección transversal zna Posición del centro de gravedad de la sección transversal del puente mixto zpl Posición del eje plástico neutro de la sección transversal mixta VI
  10. 10. Símbolos Letras mayúsculas latinas Aa Área de la sección transversal de la sección de acero estructural Aabf Área de la sección transversal del ala inferior Aa, eff Área de la sección transversal eficaz de la parte de acero estructural únicamente Aatf Área de la sección transversal del ala superior (subíndices posibles: 1, 2) Aaw Área de la sección transversal del alma Ac Área de la sección transversal total de la losa de hormigón; Área bruta del ala inferior con rigidizadores, despreciando partes adyacentes apoyadas en placas adyacentes Ac.eff.loc Área local eficaz del ala inferior con rigidizadores Aclr Área de la sección transversal del hormigón localizado bajo la capa inferior de armadura de la losa Aclur Área de la sección transversal del hormigón localizado entre las capas inferior y superior de armaduras de la losa Acur Área de la sección transversal del hormigón localizado sobre la capa superior de armadura de la losa Aeff Área de la sección eficaz de la sección transversal mixta Aslr Área de la sección transversal de una armadura de la capa inferior de la losa Astw Área de la sección transversal del rigidizador del alma Asur Área de la sección transversal de una armadura de la capa superior de la losa Atot Área bruta de la sección transversal mixta Atslr Área de la sección transversal total de armadura en la capa inferior de la losa Atsur Área de la sección transversal total de la armadura en la capa superior de la losa Ea Módulo elástico del acero estructural Ecm Módulo elástico del hormigón Es Módulo elasticidad del acero de las armaduras Gk Valor característico (nominal) del efecto de las acciones permanentes Gk,inf Valor característico de la acción permanente favorable (valor nominal del peso propio y valor mínimo del equipamiento no estructural) teniendo en cuenta las fases de construcción Gk,sup Valor característico de la acción permanente desfavorable (valor nominal del peso propio y valor máximo del equipamiento no estructural) teniendo en cuenta las fases de construcción I Momento de inercia Ia,eff Momento de inercia eficaz de la parte de acero estructural Ieff Momento de inercia eficaz de la sección transversal It Rigidez torsional de St. Venant Itot Momento de inercia bruto del puente mixto IΔ Momento de inercia (alrededor del eje horizontal Δ localizado en la interfaz acero/hormigón) Le Luz equivalente en la sección transversal considerada Li Luz del vano i Ma,Ed Momento flector actuante de cálculo en la sección transversal de acero estructural Mc,Ed Momento flector actuante de cálculo en la sección transversal mixta VII
  11. 11. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Mf,Rd Resistencia plástica a flexión de cálculo de la sección transversal considerando únicamente las alas MEd Momento flector actuante de cálculo Mpl,Rd Resistencia plástica a flexión de cálculo MQ Momento torsor debido a cargas concentradas Na Resistencia plástica axil de cálculo de la sección transversal de acero estructural Nabf Resistencia plástica axil de cálculo del ala inferior de acero estructural Natf Resistencia plástica axil de cálculo del ala superior de acero estructural Naw Resistencia plástica axil de cálculo del alma de acero estructural Nc Resistencia plástica a compresión de cálculo de la losa de hormigón Nclr Resistencia plástica a compresión de cálculo del hormigón situado bajo la capa inferior de armadura Ncur Resistencia plástica a compresión de cálculo del hormigón situado sobre la capa superior de armadura Nclur Resistencia plástica a compresión de cálculo del hormigón situado entre la capa inferior y superior de armadura Nsl Resistencia plástica de cálculo de la capa inferior de armadura de acero Nsu Resistencia plástica de cálculo de la capa superior de armadura de acero Q Cargas de tráfico concentradas excéntricas Qk1 Valor característico de la acción variable principal 1 Qki,i≥2 Valor característico de la acción variable de acompañamiento i S Envolvente de los valores característicos de las fuerzas internas y momentos (o deformaciones) debidas a la retracción del hormigón Sna Módulo del área bruta de la sección transversal del puente mixto TSk Envolvente de los valores característicos de las fuerzas internas y momentos (o deformaciones) debidas a cargas verticales concentradas del Modelo de Carga número 1 [LM1] del Eurocódigo EN 1991-2 UDLk Envolvente de los valores característicos de las fuerzas internas y momentos (o deformaciones) debidas a cargas uniformemente distribuidas del Modelo de Carga número 1 [LM1] del Eurocódigo EN 1991-2 Vb,Rd Resistencia a cortante de cálculo en caso de pandeo a cortante de placa en el alma de acero estructural Vbf,Rd Resistencia a cortante del ala en caso de pandeo a cortante de placa en el alma de acero estructural Vbw,Rd Resistencia a cortante del alma en caso de pandeo a cortante de placa en el alma de acero estructural VEd Cortante de cálculo actuante VEd, proj Proyección del cortante de cálculo en la dirección del alma VRd Resistencia a cortante de cálculo Vpl,Rd Resistencia plástica a cortante de cálculo Vpl,a,Rd Resistencia plástica a cortante de la sección transversal de acero estructural VIII
  12. 12. Símbolos Letras griegas minúsculas α Factor; ángulo; porcentaje de altura comprimida αQi Coeficiente de ajuste en cargas concentradas TS del LM1 en carriles i (i = 1, 2, …) αqi Coeficiente de ajuste en cargas distribuidas uniformemente UDL del LM1 en carriles i (i =1, 2…) αqr Coeficiente de ajuste en modelo de cargas LM1 en la superficie restante β Coeficiente de reducción para el efecto de arrastre por cortante γC Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del hormigón γM Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del acero estructural γM0 Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del acero estructural (plastificación, inestabilidad local) γM1 Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del acero estructural (resistencia frente a la inestabilidad de elementos) γM2 Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del acero estructural (resistencia de uniones) γM,ser Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia al acero estructural en el Estado Límite de Servicio (ELS) γS Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia de las armaduras 235 N / mm ² ε Deformación; coeficiente (subíndices posibles: tf, tf1, tf2, p, w, st) fy εca Deformación por retracción autógena εcd Deformación por retracción de secado εcs Deformación total por retracción η Coeficiente sobre el límite elástico del acero estructural η1 ; η 3 Relación entre la tensión aplicada y el límite elástico en una sección transversal de acero η1 ; η3 Relación entre la fuerza aplicada y la resistencia en una sección transversal de acero θω Angulo de inclinación del alma respecto de la vertical κ Cociente para considerar el arrastre por cortante λ Esbeltez reducida (subíndices posibles: c, p, w, pw, pbf, LT, op) μ Módulo resistente ν Coeficiente de Poisson σabfu Tensión en el borde superior del ala inferior (subíndices posibles: eff) σabfl Tensión en el borde inferior del ala inferior (subíndices posibles: eff) σatfl Tensión en el borde inferior del ala superior (subíndices posibles: eff) σatfu Tensión en el borde superior del ala superior (subíndices posibles: eff) σc Tensión de tracción longitudinal en la fibra superior de la losa de hormigón σcr Tensión crítica elástica de pandeo de placa σE Tensión crítica elástica de Euler IX
  13. 13. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I σEd Tensión normal de cálculo en una sección transversal σtslr Tensión en la armadura inferior de la losa de hormigón (subíndices posibles: eff) σtsur Tensión en la armadura superior de la losa de hormigón (subíndices posibles: eff) σsup,reinf Tensión máxima en ELU (Estado Límite Último) en la armadura superior de la losa de hormigón en comportamiento fisurado (momento positivo) ρ Cociente de reducción (≤ 1,0) para el área eficaz de la sección transversal de acero ρc Cociente de reducción para el ancho eficazp ρs Porcentaje de armadura en una sección transversal de hormigón τcr Tensión tangencial crítica elástica de pandeo τEd Tensión tangencial de cálculo en una sección transversal ϕ Función de fluencia φ Diámetro de la armadura de la losa de hormigón φlr Diámetro de la armadura inferior de la losa de hormigón φur Diámetro de la armadura superior de la losa de hormigón χ Coeficiente de reducción por inestabilidad (≤ 1) (subíndices posibles: c, p, w) ψ Relación de tensiones entre extremos opuestos en una placa de acero (subíndices posibles: w) ψL Factor de fluencia para la relación de módulos ψ0 Coeficiente de combinación para una acción variable ψ1 Coeficiente para el valor frecuente de una acción variable ψ2 Coeficiente para el valor cuasi - permanente de una acción variable Ω Área bordeada por los planos medios de elementos internos de la sección transversal en cajón X
  14. 14. Introducción y descripción del alcance 1 Introducción y descripción del alcance 1.1 Introducción En el proyecto de investigación COMBRI [7], en el que este Manual de Proyecto tiene su origen, se trataron y recogieron las diferentes particularidades nacionales de cada socio sobre como aplicar e interpretar las metodologías del Eurocódigo dando lugar a una información y conocimiento general consensuado a nivel europeo. Para facilitar la implementación de los Eurocódigos EN 1993-1-5, EN 1993-2 y EN 1994-2 en lo relativo a las verificaciones del pandeo de placas, se decidió desarrollar dos ejemplos prácticos de puentes mixtos de acero y hormigón – un puente bijáceno y otro de viga-cajón – para presentar el conocimiento desarrollado de manera aplicada. Dado que los ejemplos tratados se centran en el detalle de la aplicación e interpretación de las metodologías de los Eurocódigos relacionadas con las verificaciones del pandeo de placas, el diseño general del puente no puede ser abarcado en su totalidad. Para ilustrar el contexto general, en la Figura 1-1 se muestran las partes del Eurocódigo que pueden estar involucradas en el proyecto de un puente mixto. En este Manual de Proyecto se tratan principalmente las partes del Eurocódigo siguientes, EN 1993-1-5 “Placas planas cargadas en su plano”, EN 1993-2 “Puentes de acero” y EN 1994-2 “Puentes mixtos”. Part 1 - 11 10 re ctu t1- s fra Cable -9 Pa e Par ittl rt 1 1 Br ue rt -1 -8 Pa Ge tig ner al r Fa rt 1 ule s Pa - co n ts n cr Joi -5 ete es rt 1 idg St e Pa lates eb r EN el br ned p ret -2 19 idge Stiffe nc 92 9 s -1 Co 19 3- 2 Part 1 EN EN 1994 - 2 General rules - steel Composite bridges Part 1 - 1 s EN nent action 90 n Perma Ac 19 19 esig tio 91 ns EN of d is 1-4 s P ar t Ba An Ap ne d xA Win pli n s 2 io -5 cti on ca ut tio rt 1 ec la nf Pa ns ma or ex -6 actio er br in g Th 1 idg rt es 7 ur Pa 1- ntal sd 2 on rt ide Part Traffic Pa ti Ac Acc Figura 1-1: Eurocódigos a utilizar en el proyecto de un puente mixto En algunas partes, este Manual de Proyecto propone hipótesis generales, por ejemplo en el caso de las acciones, que no tienen propósito alguno de constituir una referencia teórica o sobre el detalle del modelo a utilizar. Además, se asume que el lector está familiarizado con los aspectos del proyecto en general y la modelización de puentes ya que este Manual de Proyecto ofrece una visión detallada del pandeo de placas pero, obviamente, no pretende abordar todos los temas relacionados con la verificación del diseño. Para más información sobre esos temas, se recomienda al lector acudir por ejemplo a [2], [4], [6], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [39], [41]1. No obstante, este resumen de referencias no trata de ofrecer una revisión exhaustiva de la literatura disponible y pueden existir otros trabajos excelentes que no se mencionan aquí. 1 Nota de los traductores: Para España son de especial interés la referencia [79 de la segunda parte], que ayuda a la aplicación de las recomendaciones españolas, y la referencia [1 de la segunda parte], que presenta una comparativa entre la aplicación de las recomendaciones españolas y el Eurocódigo. 1
  15. 15. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I The design of steel and composite bridges with the Eurocodes For the design of steel and composite bridges the following Eurocodes are mandatory [3]: • EN 1990/A1 Eurocode: Basis of structural design – Application for bridges [14] • EN 1991-1-1 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-1: General actions - Densities, self-weight, imposed loads for buildings [15] • EN 1991-1-3 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-3: General actions, Snow loads [16] • EN 1991-1-4 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-4: General actions, Wind actions [17] • EN 1991-1-5 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-5: General actions, Thermal actions [18] • EN 1991-1-6 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-6: General actions, Actions during execution [19] • EN 1991-1-7 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-7: General actions, Accidental actions [20] • EN 1991-2 Eurocode 1: Actions on structures – Part 2: Traffic loads on bridges [21] • EN 1993-1-1 Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings [22] • EN 1993-1-5 Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-5: Plated structural elements [23] • EN 1993-2 Eurocode 3: Design of steel structures – Part 2: Steel Bridges [24] • EN 1994-1-1 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings [25] • EN 1994-2 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 2: General rules and rules for bridges [26] • EN 1997-1 Eurocode 7: Geotechnical design – Part 1: General rules [27] • EN 1998-1 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings [28] • EN 1998-2 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 2: Bridges [29] • EN 1998-5 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 5: Foundations, retaining structures and geotechnical aspects [30] Throughout the document, references to the Eurocodes used herein are given. 2
  16. 16. Introducción y descripción del alcance 1.2 Estructura del documento A continuación, se presentan los ejemplos de cálculo organizados en forma de doble página con comentarios, información de soporte y aspectos susceptibles de interpretación en la página de la izquierda y el desarrollo del ejemplo de cálculo en la derecha. Se proporcionan todas las referencias relevantes a las metodologías actuales del Eurocódigo. Como se ha mencionado anteriormente, los ejemplos de cálculo tratan un puente bijáceno y otro de de viga-cajón los cuales permiten básicamente comparar un diseño con rigidizadores longitudinales y sin ellos. En el Capítulo 2 se describen los tableros del puente bijáceno y del de viga cajón y se presenta el análisis global de ambos puentes. Con este propósito, se proporciona en primer lugar una descripción general de la geometría del puente, el dimensionamiento inicial y las fases de construcción. A continuación, le sigue una sección general en la que se dan datos generales, tales como, propiedades de los materiales y acciones, así como las combinaciones de éstas. Por ultimo, se presenta el análisis global de ambos puentes y los resultados correspondientes - solicitaciones - se resumen para las verificaciones posteriores. En base a lo anterior, en el Capítulo 3 y en el Capítulo 4 se repasan las verificaciones durante la etapa final y la de ejecución. Cada uno de estos capítulos se ha dividido en una parte que trata las verificaciones del puente de bijáceno y del puente de viga-cajón. 1.3 Estructura del documento en la versión en español Dado que a la fecha de elaboración del Manual de Proyecto COMBRI, Octubre de 2008, no se encontraban disponibles en España, traducidas al español, las versiones oficiales EN de los Eurocódigos relevantes para el proyecto de puentes de acero y mixtos de acero y hormigón, los responsables de la traducción técnica al español han optado por mantener en inglés las páginas izquierdas que contienen la información de los artículos de los Eurocódigos relevantes para seguir los ejemplos desarrollados. Esta decisión trata de mantener de forma estricta la división entre el articulado de los Eurocódigos y la aplicación de los mismos en base a los criterios considerados por los socios del proyecto COMBRI. La ausencia de una traducción oficial en español de los Eurocódigos ha dado lugar a que se mantengan los textos de la versión oficial en inglés como referencia del contenido íntegro de las partes del Eurocódigo aludidas en el ejemplo. 3
  17. 17. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 4
  18. 18. Descripción del tablero y análisis global – Puente bijáceno 2 Descripción del tablero y análisis global 2.1 Puente bijáceno 2.1.1 Alzado longitudinal El puente consiste en un tablero mixto realizado con dos vigas simétricas, con tres vanos de 50 m., 60 m. y 50 m. de luz (esto es, con una longitud total entre estribos de 160 m.). Este es un ejemplo teórico en el que se han realizado algunas simplificaciones geométricas: • el trazado en planta es de alineación recta, • la superficie del tablero es plana, • el puente es recto, • las vigas principales de acero son de canto constante: 2.400 mm. C0 P1 P2 C3 50.00 m 60.00 m 50.00 m Figura 2-1: Alzado del puente bijáceno 2.1.2 Sección transversal El puente constan de dos carriles de 3,5 m. de ancho y unos arcenes de 2 m. de ancho por cada lado, con una barrera de seguridad estándar (véase la Figura 2-2). La sección transversal de la losa de hormigón y el equipamiento no estructural son simétricos respecto del eje del puente. El espesor de la losa varía entre 0,4 m. sobre las vigas principales y 0,25 m. en los bordes libres, sin embargo ha sido modelizada como un rectángulo de canto igual a 0,325 m. El ancho total de la losa es de 12 m. La separación entre las vigas principales es de 7 m. y el voladizo de la losa a cada lado es de 2,5 m. 2.1.3 Dimensionamiento de la estructura de acero El dimensionamiento de la estructura de acero para la viga principal se presenta en la Figura 2-4. Cada viga principal tiene un canto constante de 2.400 mm. y las variaciones de espesor del ala superior e inferior se realizan hacia la cara hacia el interior de la viga. El ala inferior tiene 1.000 mm. de ancho mientras que el ala superior tienen una anchura de 800 mm. 5
  19. 19. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 6
  20. 20. Descripción del tablero y análisis global – Puente bijáceno 2.00 3.50 3.50 2.00 Girder no 1 Girder no 2 2.4 2.50 7.00 2.50 12.00 Figura 2-2: Sección transversal con datos del tráfico del puente bijáceno. Las vigas cuentan con diafragmas en los estribos y en los apoyos intermedios, así como cada 8.333 m. en los vanos laterales (C0-P1 y P2-C3) y cada 7,5 m. en el vano central (P1-P2). La Figura 2-3 muestra la geometría adoptada para estos diafragmas en los apoyos. Con el objeto de satisfacer el requisito de resistencia a cortante de la sección sobre los apoyos intermedios, se añaden unos rigidizadores transversales cada 1,5 m hasta unos 4 m. de distancia de los soportes intermedios. La optimización de los rigidizadores será tratada en la segunda parte del Manual de Proyecto COMBRI [8], de acuerdo con los resultados del proyecto de investigación COMBRI [7]. 2.00 3.50 3.50 2.00 2.5% 2.5% 2400 7000 Figura 2-3: Diafragma en los apoyos del puente bijáceno 7
  21. 21. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 8
  22. 22. bijáceno. C0 P1 P2 C3 50.00 m 60.00 m 50.00 m 2400 UPPER FLANGE 4000 9000 6000 8000 8000 6000 9000 4000 28000 x 40 x x 15000 x 95 x x 20000 x 35 x x 15000 x 95 x x 28000 x 40 Constant width 800 mm 50 65 65 45 45 65 65 50 WEB 19 x160000 LOWER FLANGE 4000 9000 6000 8000 8000 6000 9000 4000 28000 x 40 x x 15000 x 95 x x 20000 x 35 x x 15000 x 95 x x 28000 x 40 Constant width 1000 mm 50 65 65 45 45 65 65 50 Figura 2-4: Dimensionamiento de la estructura de acero para una viga principal del puente de 9 Descripción del tablero y análisis global – Puente bijáceno
  23. 23. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1994-2, 6.6.5.2(3) (3) In execution, the rate and sequence of concreting should be required to be such that partly matured concrete is not damaged as a result of limited composite action occurring from deformation of the steel beams under subsequent concreting operations. Wherever possible, deformation should not be imposed on a shear connection until the concrete has reached a cylinder strength of at least 20 N/mm2. EN 1994-2, 5.4.2.4, Stages and sequence of construction (1)P Appropriate analysis shall be made to cover the effects of staged construction including where necessary separate effects of actions applied to structural steel and to wholly or partially composite members. (2) The effects of sequence of construction may be neglected in analysis for ultimate limit states other than fatigue, for composite members where all cross-sections are in Class 1 or 2 and in which no allowance for lateral-torsional buckling is necessary. 10
  24. 24. Descripción del tablero y análisis global – Puente bijáceno 2.1.4 Fases de construcción Las hipótesis relacionadas con las diferentes fases de construcción son importantes para las verificaciones durante el montaje de la estructura de acero del tablero y durante el hormigonado. También son necesarias para el cálculo de la relación de módulos elásticos del acero y el hormigón (véase el apartado 2.3.3.3) Finalmente, para el cálculo de las solicitaciones, fuerzas y momentos, actuantes en el tablero, se deben tomar en consideración las fases de construcción (EN1994-2, 5.4.2.4). Se han adoptado las siguientes fases de construcción: • montaje de la estructura de acero del tablero mediante lanzamiento (véase el apartado 4.1); • hormigonado de la losa por segmentos de acuerdo a un orden preasignado: La longitud total de 160 m. ha sido dividida en 16 segmentos idénticos de hormigón de 10 m. de longitud. Éstos son hormigonados en el orden indicado en la Figura 2.5. El tiempo de origen se considera cuando comienza el hormigonado del primer segmento (t = 0). Su definición es necesaria para determinar las edades respectivas de los segmentos de la losa de hormigón durante las fases de construcción. El tiempo de trabajo considerado para el hormigonado de cada segmento de la losa es de tres días. El primer día se dedica al hormigonado, el segundo al endurecimiento y el tercero a retirar el encofrado móvil. El trabajo de la losa se completado en 48 días (EN1994-2, 6.6.5.2 (3)). • Instalación del equipamiento no estructural: Se asume que se completa en 32 días, por los que el tablero queda completamente construido en t = 48 + 32 = 80 días. Una vez adoptadas estas hipótesis, la Tabla 2-1 muestra la edad de los segmentos de losa y el valor medio t0 del el hormigón puesto en obra en cada fase de la construcción. 4 3 1 2 10.00 m 1 2 3 16 15 14 4 5 6 7 13 12 11 10 9 8 50.00 m 60.00 m 50.00 m 160.00 m Figura 2-5: Secuencia de hormigonado de los segmentos de la losa del puente bijáceno 11
  25. 25. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 12
  26. 26. Descripción del tablero y análisis global – Puente bijáceno Tabla 2-1: Edad de los segmentos de la losa de hormigón al final de la etapa de construcción del puente bijáceno. 13
  27. 27. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 14
  28. 28. Descripción del tablero y análisis global – Puente de viga cajón 2.2 Puente de viga cajón 2.2.1 Alzado longitudinal El puente consta de una viga-cajón mixta simétrica con cinco vanos de 90 m., 120 m., 120 m., 120 m. y 90 m. de luz (esto es, con una longitud total entre estribos de 540 m.). Este es un ejemplo teórico para en el que se han realizado algunas simplificaciones geométricas: • el trazado en planta es de alineación recta, • la superficie del tablero es plana, • el puente es recto, • la viga-cajón es de canto constante: 4.000 mm. C0 P1 P2 P3 P4 C5 90.00 m 120.00 m 120.00 m 120.00 m 90.00 m Figura 2-6: Alzado del puente de viga-cajón 2.2.2 Sección transversal El puente está compuesto por cuatro carriles de tráfico. Cada carril tiene 3,5 m. de ancho y los dos de la parte de fuera están bordeados por un carril de seguridad a la derecha de 2,06 m. de ancho. Las barreras de seguridad están colocadas fuera de los carriles de tráfico y en el medio del ancho de la losa (véase la Figura 2-7). La sección transversal de la losa de hormigón y el equipamiento no estructural son simétricos respecto al eje del puente. La losa de 21,5 m de ancho se ha modelizado con un espesor constante de 0,325 m. La separación entre las almas del puente a la altura de las alas superiores es de 12,0 m. y el voladizo de la losa a cada lado es de 4,75 m. 21.50 2.06 3.50 3.50 2.10 3.50 3.50 2.06 1.50 4.75 12.00 4.00 0.50 0,20 0.50 0.50 6.50 6.70 Figura 2-7: Sección transversal con datos de tráfico del puente de viga-cajón. 15
  29. 29. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 16
  30. 30. Descripción del tablero y análisis global – Puente de viga cajón La losa de hormigón queda conectada a la sección en cajón abierta con las siguientes características: • canto total de la sección en cajón de acero: 4,0 m. • separación entre las almas en la parte superior: 12,00 m • separación entre las almas en la parte inferior: 6,50 m • ancho de las alas superiores: 1,50 m • ancho del ala inferior: 6,70 m 2.2.3 Dimensionamiento de la estructura de acero El dimensionamiento de la estructura de acero se muestra en la Figura 2-10. La viga-cajón tiene un canto constante de 4.000 mm. y las variaciones de espesor en las alas superiores e inferiores se realizan hacía la cara interior de la viga. El ala inferior tiene 6.700 mm. de ancho mientras que las alas superiores tienen una anchura de 1.500 mm. En la zona de alrededor de los apoyos intermedios es necesario suplementar el ala superior. Este suplemento se colocada bajo el ala superior, de forma que la altura total de la viga-cajón es siempre de 4.000 mm. El ancho de este suplemento del ala es de 1.400 mm. Adicional se conecta a la losa de hormigón una viga de sección en I laminada en caliente (colocada a lo largo del eje longitudinal de simetría del puente). Esta viga facilita la etapa de hormigonado de la losa y colabora en la resistencia de la sección mixta (proporcionando una sección adicional a las alas superiores de acero) La sección en cajón tiene diafragmas en los estribos y en los apoyos internos, así como cada 4 m. en los vanos laterales y centrales. La Figura 2-8 muestra la geometría adoptada para estos diafragmas en los apoyos. Para satisfacer el requisito de resistencia a cortante en los paneles de las almas adyacentes al apoyo intermedio, se añaden diafragmas a 2,5 m de éste. Axis of the bridge Figura 2-8: Diafragma en los apoyos del puente de viga-cajón La Figura 2-9 muestra las dimensiones de los rigidizadores trapezoidales longitudinales del ala inferior. El espesor empleado es de 15 mm. para las almas y el ala de los rigidizadores. Los rigidizadores del ala inferior son continuos a lo largo de todo el puente, mientras que los rigidizadores longitudinales del alma sólo se utilizan para los paneles próximos a los apoyos intermedios. Los rigidizadores longitudinales del alma tienen las mismas dimensiones que los rigidizadores longitudinales del ala inferior; se colocan a medio canto de las almas. Estos han sido empleados para conseguir la resistencia a cortante del alma requerida. El diseño de los rigidizadores se ha realizado siguiendo las recomendaciones del proyecto de investigación COMBRI [7], lo que ha dado lugar a dimensiones mayores que las que se hubieran obtenido con los métodos clásicos. 17
  31. 31. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-10, Table 2.1 EN 1994-2, 5.4.2.4, Stages and sequence of construction (1)P Appropriate analysis shall be made to cover the effects of staged construction including where necessary separate effects of actions applied to structural steel and to wholly or partially composite members. (2) The effects of sequence of construction may be neglected in analysis for ultimate limit states other than fatigue, for composite members where all cross-sections are in Class 1 or 2 and in which no allowance for lateral-torsional buckling is necessary. EN 1994-2, 6.6.5.2(3) (3) In execution, the rate and sequence of concreting should be required to be such that partly matured concrete is not damaged as a result of limited composite action occurring from deformation of the steel beams under subsequent concreting operations. Wherever possible, deformation should not be imposed on a shear connection until the concrete has reached a cylinder strength of at least 20 N/mm2. 18
  32. 32. Descripción del tablero y análisis global – Puente de viga cajón 0.015 0.20 0.50 0.50 Figura 2-9: Detalle del rigidizador longitudinal del ala inferior del puente de viga-cajón. NOTA 1: En los apoyos intermedios, se suelda al ala superior una chapa suplementaria de 1.400 mm x 90 mm. NOTA 2: Pueden obtenerse diferentes relaciones de espesor utilizando acero S355 con grado M o ML entorno a los apoyos intermedios. Según la norma EN 10025-3, utilizando acero S355 N/NL el espesor máximo del ala superior está limitado a 100 mm. para mantener el límite elástico igual a 315 MPa, mientras que con la norma EN 10025-4 utilizando acero S355 M/ML el límite elástico es de 320 MPa hasta espesores de chapa de 120 mm. Por tanto, un diseño con acero S355 M/ML permite un espesor en el ala superior de 120 mm y 70 mm. adicionales de espesor en el ala superior de los apoyos intermedios. La selección del espesor de la chapa debería cumplir también los requisitos establecidos en la Tabla 2.1 del Eurocódigo EN 1993-1-10. NOTA 3: Se estudia un diseño alternativo con un ala superior sencilla de acero S 460 en el Capítulo 3 de la segunda parte de este Manual de Proyecto, [8]. 2.2.4 Fases de construcción Las hipótesis relacionadas con las diferentes fases de construcción son importantes para las verificaciones durante el montaje de la estructura de acero del tablero y durante el hormigonado. También son necesarias para el cálculo de la relación de módulos elásticos del acero y el hormigón (véase el apartado 2.3.3.3) Finalmente, para el cálculo de las solicitaciones, fuerzas y momentos, actuantes en el tablero, se deben tomar en consideración las fases de construcción (EN1994-2, 5.4.2.4). Se han adoptado las siguientes fases de construcción: • montaje de la estructura de acero del tablero mediante lanzamiento (véase el apartado 4-2); • hormigonado de la losa por segmentos de acuerdo a un orden preasignado: La longitud total de 540 m. ha sido dividida en 45 segmentos idénticos de hormigón de 12 m. de longitud. Éstos son hormigonados en el orden indicado en la Figura 2-11. El tiempo de origen se considera cuando comienza el hormigonado del primer segmento (t = 0). Su definición es necesaria para determinar las edades respectivas de los segmentos de la losa de hormigón durante las fases de construcción. El tiempo de trabajo considerado para el hormigonado de cada segmento de la losa es de tres días de trabajo. El primer día se dedica al hormigonado, el segundo a su endurecimiento y el tercero a retirar el encofrado móvil. El trabajo de la losa está completado en 135 días (EN 1994-2, 6.6.5.2(3)). • Instalación del equipamiento no estructural: Se asume que se completa en 35 días, por lo que el tablero queda completamente construido en t = 135 + 35 = 170 días. Una vez adoptadas estas hipótesis, la Tabla 2.2 muestra la edad de los segmentos de losa y el valor medio t0 del hormigón puesto en obra en cada fase de la construcción. Para simplificar la representación, no se indican los días libres de trabajo. 19
  33. 33. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 20
  34. 34. Descripción del tablero y análisis global – Puente de viga cajón Figure 2-10: Dimensionamiento de la estructura de acero para una viga principal del puente de viga cajón. 21
  35. 35. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 22
  36. 36. Descripción del tablero y análisis global – Puente de viga cajón Figura 2-11: Secuencia de hormigonado de los segmentos de la losa del puente de viga cajón. Tabla 2-2: Edad de los segmentos de la losa de hormigón al final de la etapa de construcción del puente de viga-cajón. del hormigón al Edad media t0 segmento 39 segmento 40 segmento 41 segmento 42 segmento 43 segmento 44 segmento 45 segmento 1 segmento 2 segmento 3 segmento 4 segmento 5 segmento 6 segmento 7 segmento 8 tiempo t tiempo t Carga o acción … hormigonado segmento 1 0 0 hormigonado segmento 2 3 3 3 hormigonado segmento 3 6 6 3 4.5 hormigonado segmento 4 9 9 6 3 6 hormigonado segmento 5 12 12 9 6 3 7.5 hormigonado segmento 6 15 15 12 9 6 3 9 hormigonado segmento 7 18 18 15 12 9 6 3 10.5 hormigonado segmento 8 21 21 18 15 12 9 6 3 12 … … … … … … … … … … … hormigonado segmento 39 114 114 111 108 105 102 99 96 93 … 58.5 hormigonado segmento 40 117 117 114 111 108 105 102 99 96 … 3 60 hormigonado segmento 41 120 120 117 114 111 108 105 102 99 … 6 3 61.5 hormigonado segmento 42 123 123 120 117 114 111 108 105 102 … 9 6 3 63 hormigonado segmento 43 126 126 123 120 117 114 111 108 105 … 12 9 6 3 64.5 hormigonado segmento 44 129 129 126 123 120 117 114 111 108 … 15 12 9 6 3 66 hormigonado segmento 45 132 132 129 126 123 120 117 114 111 … 18 15 12 9 6 3 67.5 fin del endurecimiento de la losa 135 135 132 129 126 123 120 117 114 … 21 18 15 12 9 6 3 69 Superestructuras 170 170 167 164 161 158 155 152 149 … 56 53 50 47 44 41 38 104 Fin de la etapa de construcción 170 170 167 164 161 158 155 152 149 … 56 53 50 47 44 41 38 104 23
  37. 37. Descripción del tablero y análisis global – Datos generales 2.3 Datos generales 2.3.1 Armadura de la losa de hormigón 2.3.1.1 Descripción de la armadura de la losa hormigón En este documento no se trata la armadura transversal. Solo se describe la armadura longitudinal Para el ejemplo expuesto, el cálculo de la armadura de acero longitudinal de la sección transversal ha sido tratado por separado para las regiones de vanos y de apoyos intermedios. Las longitudes de estas regiones se muestran en la Figura 2-12 y en la Figura 2-13. • En las regiones de vanos: Barras de alta adherencia de diámetro Φ = 16 mm. y espaciamiento s = 130 mm. en capas superiores e inferiores (Esto es, en total ρs = 0,96 % de la sección de hormigón) • En las regiones de los apoyos intermedios: Barras de alta adherencia de con diámetro Φ = 20 mm. y espaciamiento s = 130 mm. en capa superior Barras de alta adherencia de con diámetro Φ = 16 mm. y espaciamiento s = 130 mm. en capa inferior (Esto es, en total ρs = 1,22% de la sección de hormigón) 40.00 m 22.0 m 36.00 m 22.0 m 40.00 m Figura 2-12: Localización de las secciones de vano y de apoyo intermedio para la armadura de acero longitudinal del puente bijáceno 72.00 m 42.00 m 72.00 m 48.00 m 72.00 m 48.00 m 72.00 m 42.00 m 72.00 m Figura 2-13 Localización de las secciones de vano y de apoyo intermedio para la armadura de acero longitudinal del puente de viga cajón 2.3.1.2 Modelización de la losa para el cálculo de la flexión longitudinal global Para simplificar el cálculo, se modeliza la sección transversal real de la losa correspondiente a medio tablero (véase la Figura 2-15) mediante un sección rectangular con el ancho real (esto es, 6 m.). La altura e de este rectángulo se calcula para que las secciones reales y las modelizadas tengan el mismo área. Esto da un resultado de e = 32,5 cm. 25
  38. 38. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 26
  39. 39. Descripción del tablero y análisis global – Datos generales Las propiedades mecánicas de la sección transversal total de la losa son: Para el puente bijáceno: • Área: Ab = 3,9 m² • Inercia (Alrededor del eje horizontal Δ localizado en la interfaz acero/hormigón): IΔ = 0,137 m4 • Perímetro: p = 24,65 m. 0,325 0,800 1,000 2.50 3.50 Figura 2-14: Modelo de la losa de hormigón para el momento flector longitudinal global (puente bijáceno) Para el puente de viga-cajón: • Área: Ab = 21,5 * 0,325 = 6,99 m² • Inercia (Alrededor del eje horizontal Δ localizado en la interfaz acero/hormigón): IΔ = 21,5 * 0,3253 / 12 + Ab * (0,325 / 2)2 = 0,246 m4 • Perímetro: p = (21,5 + 0,325 ) * 2 = 43,65 m. 10.750 0.325 1.500 6.000 4.000 3.250 Figura 2-15: Modelo de la losa de hormigón para el momento flector longitudinal global (puente de viga-cajón) 27
  40. 40. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-1, 3.2.6, Design values of material coefficients (1) The material coefficients to be adopted in calculations for the structural steels covered by this Eurocode Part should be taken as follows: • modulus of elasticity E = 210000 N/mm² E • shear modulus G = ≈ 81000 N/mm² 2 (1 + ν ) • Poisson’s ratio in elastic stage ν = 0,3 • coefficient of linear thermal expansion α = 12.10-6 per K (for T ≤ 100 °C) NOTE: For calculating the structural effects of unequal temperatures in composite concrete- steel structures according to EN 1994 the coefficient of linear thermal expansion is taken as α = 10.10-6 per K. EN 1993-1-10 and EN 10164 EN 1992-1-1, Tabla 3.1, características de esfuerzo y resistencia para el hormigón EN 1992-1-1, Table 3.1, Strength and deformation characteristics for concrete 28

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