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¿Cómo se diseñan puentes y
viaductos con prefabricados?
Daniel Otálora BarrosMagíster en Ingeniería Civil
PreansaColombia
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1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de
prelosas, columnas, vigas y otros elementos.
CONTENIDO
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1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de
prelosas, columnas, vigas y otros elementos.
CONTENIDO
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Coeficiente de disipación de energía
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Conexión Columna-Cimentación
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Conexión Columna-Cimentación
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Conexión Columna-Cimentación
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Conexión Columna-Cimentación
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Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟏. 𝟓 %
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Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟐. 𝟓 %
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Conexión Columna-Cimentación - 𝚫 = 𝟑. 𝟓 %
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Conexión Columna-Cimentación
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1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de vigas,
prelosas y otros elementos.
CONTENIDO
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PCI Design Handbook
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CCP-2014
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PCI Design Handbook
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NSR-10
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1. Comportamiento estructural.2. Normativa actual.3. Consideraciones para el diseño estructural de
prelosas, vigas y otros elementos.
CONTENIDO
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Consideraciones prelosas:Pte. Autopista Sur con Av. Boyacá costado Occidental.
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Investigación Prelosas:
Tesis de maestría, Universidad De Los Andes, Comportamiento De Prelosas Para Puente Con Conectores De Cortante En Triacero, Barbosa y Riaño, 2006.
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Materiales
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Detalles del Refuerzo
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Configuración del Ensayo
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Diseños Propios de Prelosas:Uso del Concreto Propiedad Valor Unidad
Concreto de elementos
Prefabricados (Columnas)
f'c 35 Mpa
wc 2500 kg/m3
Ec 31799 MPa
Propiedad Valor Unidad
fy 420 MPa fu 630 MPa Es 200 GPa
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Refuerzo:
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Refuerzo:
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Refuerzo:
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Apoyos:
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Capa de Compresión:
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Almacenamiento Prelosas:
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Transporte Prelosas:
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Instalación Prelosas:
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Consideraciones para columnas, vigas y otros elementos:Construcción Industrializada:
• Permite la ejecución simultanea de elementos en un lugar distinto de la obra• Reducción de plazos finales por construcción paralela de pilas y estribos.• Reducción personal de obra y trabajo seguro.• Ahorro de apuntalamiento, cimbras y encofrado.• Minimiza interferencia con terceros (carreteras, sistemas férreos, canales, ríos, etc.).• Con prefabricado y pretensado se optimiza relación luz/altura de viga• Mayor y mejor control de calidad: mayores resistencias y mejores prestaciones de materiales.• Hormigones con baja relación agua/cemento que proporciona mayor compacidad y durabilidad
(impermeables).• Encofrados metálicos de alta calidad que permiten mayor cantidad de repeticiones.• Mejores acabados y terminaciones.
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ABC PHILOSOPHY (ACCELERATED BRIDGE CONSTRUCTION)
Esta filosofía de diseño-construcción comienza a gestarse en el año 1996 con lasinvestigaciones de M.N. Priestley (Q.E.D.) y J.F. Stanton (Universidad de Washington). Losobjetivos buscados por esta técnica son los siguientes:
❑ Reducir los plazos de construcción.❑ Minimizar las interrupciones de tráfico.❑ Reducir al máximo los trabajos in situ.❑ Incrementar la seguridad de los trabajos.❑ Reducir el impacto ambiental.❑ Mejorar el acabado de los elementos.❑ Proveer conexiones sísmicas entre los elementos prefabricados (dúctiles y altamente
tolerables a los desplazamientos).
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Una de las principales propuestas de esta teoría de diseño-construcción es la conexión deelementos prefabricados de hormigón mediante ductos, armadura y relleno posterior congrout.
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Ejemplos
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VIGAS I. PRETENSADO EN PLANTA VS POSTESADO EN OBRA
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Ventajas de pretensado en planta:❑ Materiales: Se minimiza concreto (en postensado es necesario realizar recrecidos para instalar los
anclajes). Se minimiza acero pasivo (en postensado, la zona de anclajes requiere una densidad dearmado importante). Mayor facilidad de disposición de ductos en extremos para construir riostrasin situ de unión de vigas.
PRETENSADO POSTENSADO
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❑ Errores de ejecución: El sistema de postensado siempre es más susceptible de sufrir patologías:• Hormigueros• Mala disposición de ductos en el interior de la pieza con resultado de trazados incorrectos.• Problemas al ejecutar el postensado por aplicar puntualmente una carga importante en los
anclajes.
PRETENSADO EN PLANTA O POSTESADO EN OBRADesventajas del postensado en obra:
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❑ Calidad: Control de ejecución, resistencias y acabados van a ser superiores en todo elementoejecutado en planta. Menores pérdidas de pretensado (fricción y penetración de cuña).
PRETENSADO EN PLANTA O POSTESADO EN OBRAVentajas de pretensado en planta:
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SECCIÓN PREFABRICADA TIPO CAJÓN CON CONTINUIDADVentajas:
❑ Menor canto que si fuera simplemente apoyado. Es necesario para esta disminución de canto disponer los vanos extremos de las estructuras continuas de menor longitud que los centrales
❑ Disminución de masa sísmica❑ Menos juntas constructivas, provocando una superficie de rodadura sin
interrupciones. ❑ Deflexiones y vibraciones menores. Mejor comportamiento dinámico.❑ Mejor distribución de masa sísmica, reduciendo los puntos de posible colapso e
impacto entre tableros adyacentes.
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FACTORES QUE DETERMINAN LA SOLUCIÓN ESTRUCTURAL A APLICAR. NORMALMENTE SON IMPUESTOS DESDE INICIO:
❑ PLANTA DE LA ESTRUCTURA
RECTA CURVA COMBINACIÓN RECTA-CURVA
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❑ ALZADO DE ESTRUCTURA
CANTO DE VIGA CONSTANTECANTO DE VIGA VARIABLE.
MAXIMO EN PILAS
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❑ ANCHO DE TABLEROMONOVIGA CAJÓN VIGAS CAJÓN SEPARADAS
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VIGAS CAJÓN ADOSADAS. (1 alma vertical)
MONOVIGA CAJÓN CON JABALCONES LATERALES
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❑ JUNTAS DE UNIÓN DE VIGA EN SECCIONES CENTRO DE VANO
DETALLE DE ALOJAMIENTOS DE APOYO VIGA Y DUCTOS PARA PASO DE BARRAS CORTAS Y
TENDONES DE UNIÓN
DETALLE DE MENSULAS DE APOYO PROVISIONAL
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DISPOSICIÓN DE VIGAS TIPO MARTILLO. SISTEMAS DE AMARRE PROVISIONAL
❑ ANDAMOS METÁLICOS PROVISIONALES
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❑ ANCLAJE A CABEZA DE PILAS MEDIANTE BARRAS VERTICALES
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VIADUCTO SOBRE EL EMBALSE DE “LA CIERVA”
Datos del tablero:
Luces: 30,00 + 40,00 + 3 x 60,00 + 40,00 + 30,00 + 30,00
Ancho: 11,00 m. (2 calzadas)
Altura de pilas: hasta 45 m.
AUTOVÍA DEL NOROESTE (ALCANTARILLA-CARAVACA) ,España
Vigas prefabricadas de ancho en cabeza 4,50 m y altura variable de 1,70 m a 2,60 m con trazado parabólico.
Losa “in situ” armada.Tablero de planta curva
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PLA N T A
A LZA D O
SE C C IO N T R A N SV E R SA L
P LA N T A , A LZA D O Y SE C C IO N
E -13
P -1
E -2
1.80
1.8010.9411.34
7 %0.20
0.32
1.50
21.008 26.00 28.00 34.025 28.00 22.008
3.00 3.00 3.00 3.00V A N O -1 V A N O -2 V A N O -3 V A N O -4 V A N O -5 V A N O -6
4.55
1.25
3.00
2.002.002.002.00
2.00
E -5E -4E -3E -2E -1
V -1
V -2
V -3 V -4
V -5
V -6
R =15
7.87
m
R =188.15 m
3.05
E-13 TRAMO: O´DONELL N-IV M-45 U.T.E. Madrid, España
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VIADUCTO SOBRE AUTOVÍA DE LOS PIRINEOS (HUESCA)
JABALCONES TRIANGULARES CERRADOS
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Paso superior sobre Ctra. Castellón (Zaragoza)
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U.T.E. PUERTA SEVILLA , España
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S17-N3 M-50 UPGRADE DUBLIN (IRLANDA)
NORMA BRITISH
STANDAR
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PASARELA EN PAMPLONA. ESPAÑA
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