puente arco: análisis del comportamiento

[marcos peralta]

hola, estoy realizando la práctica supervisada para recibirme de Ing. Civil y estoy analizando el comportamiento de un puente en arco metálico de esbeltez reducida con sus apoyos fijos.
Quería saber si alguien me puede decir porque los desplazamientos y las tensiones máximas bajo cargas de servicio se dan cuando tengo el puente cargado
con una carga distribuida solo hasta la mitad del puente y no cuando está todo cargado.


muchas gracias

[Rapaig]

Marcos,


Quizá deberías partir por aclarar los siguientes puntos:


1. ¿Cuál es la normativa que usas para diseño o verificación.
2. ¿Por cargas de servicio te refieres al camión de diseño y a la carga peatonal?
3. Sube modelos o planos para saber de qué hablas.


De todos modos me parece raro lo que planteas. La carga de faja (la que estoy suponiendo sería el carga distribuida), para el diseño AASHTO Standard, se aplica a todo el puente.


Espero tus respuestas para poder ayudarte.

Saludos.

[disepro]

Hola muy buenas, la consulta que haces se debe a la Linea de influencia para la flecha máxima en la mitad de la luz del puente en arco, que es la máxima deflexion en servicio; te envío unos graficos, si te fijas cuando la carga esta a la izq la flecha máxima ocurrirá en el centro y la máxima tensión en los cables izquierdo, si deseas profundizar estos temas buscanos en face como disepro eirl
saludos

[Rapaig]

Disepro,


Dos consultas más:


1º ¿qué normativa usan en los ejemplos: AASHTO LRFD, AASHTO STD, o algún otro?
2º Según entiendo, para que la estructura se comporte así, debería ser un puente de arco donde el tablero es suspendido mediante cables (tensores), no?

Saludos!

[disepro]

Buenas:
1.- El Código para Diseñar puentes en América es la del AASHTO , antes se hacia con el código Standar por esfuerzos admisibles y ahora se usa LRFD por estados limites
2.- Así es el Puente en Arco es de tablero suspendido inferior, te envío una vista general
Saludos
atte
Disepro EIRL

[Rapaig]

Disepro,


Déjame darle una vuelta a la carga distribuida (carga de faja), siempre he tenido la idea que se aplica en todo el puente.


Con la AASHTO STD están la carga de camión HS y la carga de faja que se aplicaban por separados, y luego está la LRFD con el camión HL-93 en que esta sí indica que debe aplicarse una carga de faja. Pero no recuerdo que se aplique solo en una parte del puente. Quizá sea un caso especial para los arcos, déjame ver, el fin de semana te respondo más tranquilo.


Ojalá acá puedan responder Eduardo, que es docto en Puentes . Siempre tiene lo que necesitas!


Saludos

[disepro]

Hola buenas; si es el Doctor Eduardo Fierro le envío saludos lo conocí en San Francisco en la reunion anual de CSi.
Con respecto al puente en arco lo que sucede es que los cables son "indeformable" y en realidad no se trata de un tablero apoyado de extremo a extremo; se trata que los cables trabajan como apoyos internos (es muy parecido el criterio cuando vemos alternacia de cargas en vigas  continuas) ahora en puentes suspéndidos cuando cargas todo, las cargas se equilibran con los cables y la deformada  (en servicio) será menor ; es por ello si ves la Linea de Influencia para la flecha en el centro de luz un lado es positivo y el otro es negatuvo si colocamos toda la carga se terminará restando.
saludos
atte
jorge de csicaribe
disepro eirl

[bmx]

Rapaig, la carga distribuida especificada por el AASHTO LRFD si se puede aplicar a una parte del tablero, imagínate un puente continuo de tres vanos, si se deseara calcular el momento positivo máximo en el vano central bastaría colocar esta carga distribuida solo en este vano, lo dice el aashto y se corrobora en los ejemplos del Barker & pucket.

Con respecto al modelo realizado por disepro, tengo una duda en cuanto al modelamiento de los cables, resulta que si se emplean elementos tipo frames estos podrán tomar cargas a compresión para ciertas posiciones de la carga viva, cosa que no puede ser. El sap2000 o csibridge no permiten realizar un análisis no lineal (para modelar el cable) incluyendo cargas móviles, entonces como se puede superar este problema?

[disepro]

Los tirantes son modelados como cables, por la alta no linealidad de estos los casos de análisis de carga son no lineales (los cables no toman compresión) es por ello que el tablero cuando se carga el lado izq el tablero se levanta en el lado derecho, (si fuera frame no se deformaría), la rigidez que toma el análisis por carga móvil es a partir del caso no lineal de cargas impuesta.
saludos
atte
jorge

[eduardo]

Voy a comentar un poco del comportamiento del arco y de las cargas.

En principio, mientras se coloquen carriles de carga completos, la carga distribuida puede colocarse en la longitud y número de carriles que produzcan el efecto crítico. No es necesario, y aveces no es conservador colocar la carga distribuida en todo el tramo o puente. Ese es el caso, por ejemplo, del cálculo de fuezas cortantes en puentes simplemente apoyados, en los que la carga distribuida en toda la luz daría fuerzas cortantes nulas al centro.

En cuanto a lo que es el comportamiento del arco con carga parcial, me voy a referir al gráfico que adjunto.

Por simplicidad de la explicación, voy a asumir que las péndolas transmiten directamente al arco una carga distribuida. El concepto básico es el mismo.
Una carga distribuida hasta la mitad del puente se puede descomponer en a) una carga simétrica y b) una carga antimétrica (o antisimétrica). Los efectos de la carga a) son conocidos.

La carga b) genera respuestas antimétricas en el arco, lo que significa que en momento flector debida a estas cargas es nulo en la corona del arco.
Haciendo un análisis de compatibilidad, podemos separar las dos mitades del arco, y asumir un giro pequeño Delta_f, perpendicular a la línea que une la base y la corona del arco (línea con ángulo alfa). Este desplazamiento, no genera esfuerzos en el arco. De la misma manera, aplicamos el mismo desplazamiento al arco a la derecha. Por antisimetría, el desplazamiento VERTICAL de la corona debe ser nulo.

Por lo tanto, al desplazamiento vectorial Delta_F, se le debe añadir un desplazamiento vectorial Delta_l, que restablece la compatibilidad y genera momentos flectores en el arco.

Entonces, ante carga parcial como esta, un arco debe desplazarse lateralmente. Los momentos totales surgen de considerar cada mitad del arco simplemente apoyada en sus extremos, además del efecto de ese desplazamiento por compatibilidad.

Ese desplazamiento genera momentos importantes en el arco mismo y en el tirante. Por eso es que se desarrolló el arco con péndolas inclinadas y posteriormente el arco network, acerca del cual hay un tema en este foro. Si te interesa una tesis sobre el tema, avisa.

Saludos