Análisis estructural de un puente reticulado

El puente vehicular analizado tiene una longitud de 140 metros, esta conformado por dos estribos, dos pilares intermedios y una viga o celosía metálica de peralte variable con rótulas en el vano interior. 2 carriles de 3 m de ancho y veredas de 0.60 m. La sobrecarga de diseño utilizada fue la HL93.

Puente reticulado de 140 metros de longitud con tramos de 30 m, 80 m y 30 m a ejes de apoyos.

Se coloco rótulas de liberación (releases) de fuerzas axiales, esta configuración además de evitar introducir la fuerza interna axial en los elementos donde se aplico el release tiene un efecto positivo en la redistribución de las fuerzas axiales que se producen en las bridas superior e inferior del puente. Nótese en los diagramas de fuerzas axiales que con la inserción de estas rótulas se logró no transmitir los esfuerzos resultantes de la fuerza axial entre las distintas partes de la estructura y logrando que la brida superior del tramo central trabaje básicamente a compresión con mínimas fuerzas de tracción y así mismo la brida inferior trabaje básicamente a tracción con mínimas fuerzas de compresión.

La flecha máxima por la sobrecarga HL93 más el incremento por la sobrecarga dinámica es de 86.64 mm, lo cual es menor al valor L/800 = 80000/800 = 100 mm (caso de tableros sin tráfico peatonal). Por lo tanto se cumple con los requisitos de serviciabilidad del Artículo 9.5.2 AASHTO.

Diagramas de fuerzas axiales por cargas permanentes.

Diagramas de fuerzas axiales por la sobrecarga HL93 más el incremento por la sobrecarga dinámica.

Para vibraciones transversales o laterales tenemos una frecuencia de 0.49 Hz para el puente, por lo que queda fuera del rango crítico de 0.50 a 1.20 Hz establecidos por la Norma Española IAP-11 (instrucciones a considerar en el proyecto de puentes carreteros)

Para vibraciones verticales tenemos una frecuencia de 1.53 Hz para el puente, por lo que queda dentro del rango crítico de 1.25 a 4.60 Hz establecidos por la Norma IAP-11, por lo que será necesario aumentar la rigidez de la armadura.

¡Por qué colapsan los puentes reticulados?

Uno de los errores más comunes en el cálculo de puentes reticulados cuando se usan modelos tridimensionales utilizando software, está la de adoptar en la concepción de diseño estructural que la losa de concreto armado que conforma el tablero del puente va a tomar carga axial, lo cual resta considerablemente la fuerza axial que llegan a las bridas inferiores donde se apoya el tablero y en consecuencia se realizan diseños sub dimensionados que no absorben con seguridad toda la carga axial transmitida.

Como ejemplo se va a realizar el análisis estructural de un puente de 80 m de longitud con 2 carriles de diseño para una carga vehicular de 104 toneladas obteniéndose los siguientes resultados:

Se puede apreciar que en la armadura superior la fuerza axial de la brida inferior es de 293 toneladas y en la armadura inferior la fuerza axial de la brida inferior es de 31 toneladas (más de nueve veces menor), esto debido a que en la armadura superior si se tomó en cuenta que la losa no absorbe carga axial y en el segundo caso no se tuvo en cuenta este criterio.