Diseño de puentes curvos (con diagrama)

Después de leer este artículo, aprenderá sobre el diseño de puentes curvos.

Los puentes curvos se proporcionan normalmente para viaductos e intercambios en los que las rutas de tráfico divergentes se convierten en un puente de varios carriles o puente y viceversa. Un ejemplo de ello es el Segundo Puente Hooghly en Calcuta con una calzada dividida de seis carriles en el puente principal sobre el río y en los viaductos de aproximación tanto en el lado de Calcuta como en el de Howrah.

Los intercambios en ambos lados de Calcuta y Howrah consisten en varios brazos de carril simple o doble. Una parte del viaducto del extremo de Calcuta y algunos de los brazos de los intercambios laterales de Calcuta y Howrah están situados en las curvas como se muestra en la Fig. 9.12.

A veces se requiere que se construyan puentes curvos sobre canales cuando la restricción de tierra dentro de una ciudad o una ciudad es tal que la construcción de dicho puente es la única posibilidad.

Tipo de muelles:

La selección del tipo de muelles para viaducto e intercambio de puentes curvos no es un problema, excepto en los casos en que los carriles de tráfico se encuentran a continuación. Cuando los carriles de tráfico están ubicados debajo del viaducto o las estructuras de intercambio o cuando el puente se construye sobre un canal, el muelle rectangular normal afecta el flujo de tráfico en el caso del primero y el flujo de agua en el caso de este último (Fig. 9.13a) .

Por lo tanto, en tales circunstancias, el muelle circular ya sea sólido o hueco, con la tapa del mismo por encima de los ángulos rectos al eje del puente es la solución correcta (Fig. 9.13b), en cuyo caso el flujo será suave.

Diseño de rodamientos:

El eje de una plataforma de puente para un puente curvo no es una línea recta y cambia de dirección en cada punto y, por este motivo, las tapas de pilar o tope que soportan la plataforma a través de los cojinetes no son paralelas entre sí, aunque están en ángulo recto con El eje del puente en estos lugares.

Pero como el eje del puente cambia de dirección de una tapa de muelle a otra, requiere una consideración cuidadosa con respecto a la fijación del eje de los cojinetes metálicos, ya sea rodillo, balancín, con bisagra o deslizante, aunque normalmente no surgirá tal problema con respecto a de cojinetes elastoméricos o cojinetes de goma que se mueven libremente en cualquier dirección y permiten el movimiento horizontal y la rotación libres de la superestructura.

La orientación de los cojinetes metálicos libres debe ser tal que la dirección de traslación de los cojinetes coincida con la dirección de movimiento de la plataforma del puente. El eje de un puente curvo cambia de dirección en cada punto y, por lo tanto, el eje del puente en dos pilares adyacentes no es el mismo.

Por lo tanto, se debe decidir de qué manera se colocará el eje de los cojinetes, ya sea en ángulo recto con el eje del puente en dicha ubicación o paralelo al eje de la tapa del muelle o en cualquier otra dirección tal que el movimiento libre de la Se permite la cubierta debido a la variación de temperatura sin ninguna obstrucción. La dirección del movimiento de una plataforma de puente curvo en los cojinetes libres se puede encontrar teóricamente en la figura 9.14.

La plataforma de puente curvo AG se divide en seis segmentos iguales, AB, BC, CD, etc. y estas longitudes pueden considerarse iguales a las longitudes de cuerda AB, BC, CD, etc., especialmente cuando el número de división es grande. Deje que la longitud de estos acordes sea igual a "1" y el cambio de longitud debido al aumento de temperatura sea "δ1". Por lo tanto, todos los acordes AB, BC, CD, etc. se incrementan en 81 tangencialmente.

Estas longitudes aumentadas se pueden resolver en dos direcciones perpendiculares a saber. A lo largo de AG y perpendicular a AG. El aumento en la longitud de AB, BC, CD a lo largo de la dirección AG es θ1cosθ A, δ1cosθ B, δ1cosθ c respectivamente y el aumento de AB, BC, CD a lo largo de la dirección perpendicular (hacia afuera) es s1sinθ A, δ1sinθB, s1sinθc respectivamente.

De manera similar, el aumento en la longitud de DE, EF, FG a lo largo de AG es θ1cosθ E, 1cosθ F, δ1cosθ G y a lo largo de la dirección perpendicular (hacia adentro) es s1sinθ E, δ1sinθF, s1sinθ G respectivamente. Pero como θ A = θ G, θ B = θ F y θc = θ E y la suma de los 8 δ1sinθ de la mitad izquierda es hacia afuera y la suma de los δ1sinθ de la mitad derecha es hacia adentro, estos movimientos hacia afuera y hacia adentro se equilibran y El movimiento negativo en la dirección perpendicular es cero. .

Por lo tanto, el movimiento de la plataforma de puente curvo AG debido a la variación de la temperatura será a lo largo de AG, es decir, la línea de cuerda que une el eje del puente de un muelle a otro y el movimiento neto será de θ1cosθ.

Por lo tanto, el eje del cojinete debe estar en ángulo recto con la línea de cuerda AG como se muestra en la figura 9.14d. Sin embargo, cuando se usan cojinetes elastoméricos, no es necesario hacer tal consideración ya que estos cojinetes pueden moverse libremente en cualquier dirección.

Reacciones en muelles:

La figura 9.15 muestra el plano de una cubierta de puente curvo. Tanto la carga muerta de la plataforma como la carga viva (especialmente cuando es excéntrica hacia afuera) producen una torsión en la plataforma, lo que provoca una reacción adicional sobre la reacción normal en el borde exterior o en los cojinetes exteriores en B y D, pero el alivio de alguna reacción en A y C. Estos aspectos deben ser debidamente considerados en el diseño de rodamientos, subestructuras y cimientos.

Otro factor que induce una reacción adicional en B y D es la fuerza centrífuga de los vehículos en movimiento. La fuerza centrífuga que actúa a una altura de 1.2 m sobre la cubierta del puente causará un momento que es igual a la fuerza centrífuga multiplicada por la profundidad de la cubierta o la viga más 1.2 m, y esto inducirá una reacción adicional en B y D.

Diseño de Superestructura:

Tanto la carga muerta como la carga viva inducirán torsión en la plataforma. Esto no afectará mucho el diseño de la plataforma de losa sólida, ya que el tramo es menor y, como tal, el momento de torsión es menor. Sin embargo, la tensión de torsión se puede verificar y se puede proporcionar acero adicional si la tensión supera el valor permitido.

Además, las esquinas interiores A y C (donde la deformación podría tener lugar debido a la desviación de la plataforma) deben contar con un refuerzo superior como en las esquinas de ángulo agudo de un puente inclinado. En los puentes de vigas, la torsión debida a la carga muerta y viva empujará más carga en la viga exterior y dará alivio a la viga interior además de la distribución normal de la carga.

La flexión de la cubierta del puente en planta debido a la fuerza centrífuga lateral también debe considerarse debidamente.

La fuerza centrífuga también causará la torsión de la plataforma, que puede tomarse como igual a la fuerza centrífuga multiplicada por la distancia desde la c g. de la cubierta a 1, 2 m por encima de la cubierta. Este momento de torsión volverá a empujar más carga en la viga exterior y dará alivio a la viga interior. Por lo tanto, la viga exterior para un puente curvo tiene que llevar más carga que la viga exterior para un puente recto normal.

Para evitar el vuelco de los vehículos en movimiento debido a la fuerza centrífuga, se proporcionará una súper elevación en la cubierta del puente según lo indicado por la siguiente ecuación.

Peralte, e = V 2 / 225R (9.1)

Donde, e = Super elevación en metro por metro.

V = Velocidad en Km. por hora

R = Radio en metro.

La súper elevación obtenida de la ecuación 9.1 se limitará al 7 por ciento. Sin embargo, en las secciones urbanas con intersecciones frecuentes será conveniente limitar la super elevación al 4 por ciento. La super elevación puede proporcionarse en la losa de cubierta levantando la losa de cubierta hacia la curva exterior, como se muestra en la figura 9.16.

La super elevación requerida se puede lograr aumentando la altura de los pedestales hacia la curva exterior (manteniendo la profundidad de la viga igual para todos) como se muestra en la Fig. 9.16a o aumentando la profundidad de las vigas hacia la curva exterior (manteniendo la altura del pedestal igual para todos) como en la figura 9.16b, pero el primero es preferible al segundo desde el punto de vista económico y de construcción.

Diseño de Rodamientos:

Además de las consideraciones habituales para el diseño de los cojinetes, el efecto de la fuerza centrífuga y el momento de torsión se considerarán debidamente y el diseño de los cojinetes se realizará de la forma correspondiente.

El detalle de los cojinetes debe ser tal que la plataforma apoyada en los cojinetes esté restringida por el movimiento horizontal en la dirección transversal debido al efecto de la fuerza centrífuga además de la fuerza sísmica debido a las cargas muertas y vivas.

Diseño de subestructuras y fundaciones:

Al preparar el diseño de la subestructura, así como los cimientos, se debe tener en cuenta la reacción adicional en un lado del muelle debido a la torsión y la fuerza horizontal adicional en la parte superior del muelle debido a la fuerza centrífuga.