Puentes - Apoyos

FACULTAD DE INGENIERÍA U.B.A. Departamento Departamento Construcciones y Estructuras

HORMIGÓN II 74.05-94.04

PUENTES APOYOS AP OYOS

DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS

HORMIGON II

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PUENTES – DISPOSITIVOS DE APO YO

APOYOS A POYOS Apoyos o Vinculos

Superestructura

FUNCIONES:

Apoyos o Vinculos

Infraestructura

• Unir Superestructura Superestructura con Infraestructura. Infraestructura. • Brindar las condiciones de vinculo vinculo con las cuales se diseñan las estructuras. • Soportar las acciones (Reacciones de Superestructura) y deformaciones impuestas. DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS

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APOYOS A POYOS Ap arat os mecáni mec áni co s metálicos antiguos Ap oyos oy os elasto elas to mér ic os Ap oy os mecáni mec áni co s tip t ip o POT, esféricos, deslizantes, etc DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APARATOS MECÁNICOS

Pendolas Pin restrictor desplazamiento DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APARATOS MECÁNICOS

Apoy os so br e ro di llo s



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APOYOS ELASTOMÉRICOS



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APOYOS MECÁNICOS



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APOYOS MECÁNICOS



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APOYOS MECÁNICOS APOYOS MECÁNICOS TIPO POT Los aparatos de apoyo mecánicos tipoPOTson aparatos de apoyo de disco de elastómero confinado. Entre las ventajas que ofrecen estos apoyos destacan: • Recuperación de las cargas verticales de baja a m uy elevada intensidad. • Transmisión de importantes esfuerzos verticales y horizontales con un volumen reducido. • Capacidad de movimiento de gran amplitud, en una o dos direcciones horizontales, con un bajo coeficiente de fricción y sin esfuerzo de reposición elástica. • Gran amplitud de rotación en cualquier eje horizontal, con un reducido momento resistente. • Gran resistencia a las cargas dinámicas

APOYOS ESFÉRICOS Los apoyos esféricos son los aparatos de apoyo más avanzados y sofisticados, facilitan una completa libertad estructural tanto en rotación como en deslizamiento horizontal. Los apoyos esféricos posibilitan una alta rotación de ± 3º (0.052 radianes) en cualquier plano. Los componentes estructurales de los apoyos esféricos Freyssinet están hechos de acero. Las caras externas de las placas de deslizamiento son de acero inoxidable de alta calidad revestido con una capa de politetrafluoretileno (PTFE).



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APOYOS ELASTOMÉRICOS Se trata de apoyos flexibles construidos con materiales sintéticos (Caucho Sintético o elastómeros). Vulgarmente, se los denomina “Apoyos de Neopreno”. El material base suele ser una combinación de diversos elastómeros y otros aditivos químicos (Vulcanización). Tiene las cualidades elásticas del caucho natural pero posee mejor resistencia que aquel contra corrosión y envejecimiento, especialmente en los procesos de oxidación acelerada ante la luz y la intemperie. DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS Ventajas: A) Economía:

Simplicidad de Diseño Facilidad de fabricación Bajo costo del material

B) Efectividad: (como medio de

Cargas Compresión:

Absorbe las irregularidades de las superficies de contacto

transmisión de cargas)

Cargas Horizontales C) Ausencia de Mantenimiento:

Se deforma rápidamente desde el comienzo del movimiento de las vigas. No hay necesidad de limpieza ni de lubricación. Todo el movimiento es absorbido por deformaciones de la goma



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APOYOS ELASTOMÉRICOS “ Apo yo Elastomér ico Arm ado ” Los apoyos elastoméricos armados están compuestos por múltiples laminas de material elastomérico separadas por placas de acero como “armaduras”. Las dimensiones del apoyo, el número de capas de neopreno y su espesor e igualmente el de las placas de acero, será dimensionado en función de las cargas a ser transmitidas a la infraestructura. La inclusión efectiva de las planchas de acero como “armaduras” implica un proceso de moldeo del apoyo con Vulcanización . DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS Porqué Armado?

La capacidad del bloque de goma para soportar Cargas Verticales se incrementa con el número de laminas de acero que se colocan DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS

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REACCIONES DE APOYOS La combinación de cargas a utilizar es: ESTADO SERVICIO I

DC

DW

LL+IM

BR

TU

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

DC = peso propio de los componentes estructur ales y accesorios no estructurales DW = peso propio de las superficies de rodamiento. IM = incremento por carga vehicular d inámica LL = sobrecarga vehicular BR = fuerza de frenado de los vehículos TU = temperatura uniforme DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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REACCIONES DE APOYOS Carga Vertical: Las acciones verticales a considerar en el apoyo son las reacciones de las vigas debido a las Cargas gravitatorias del Tablero (Qv).

QV =

Donde:

∑γ R

i

RD = Cargas Muertas

RL = Sobrecargas

Losa, Veredas, Defensas Vigas Principales Riostras extremas Carpeta Rodamiento Camión o Tandem (+IM) Carga Carril Carga Vereda


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REACCIONES DE APOYOS Carga Horizontal: La cuantificaremos como deformación en el sentido longitudinal del puente

• Variación de Temperatura L (m) Δl1 = × α (cm / m) × Δt (º C ) 2 donde α = coeficiente dilatación del Hormigón Δt = Variación de Temperatura = 30 ºC

• Efectos Reológicos No lo consideramos en el TP. DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS

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REACCIONES DE APOYOS Carga Horizontal: • Frenado BR = mayor de

Go

=

= 25% × PesoCamión × nº fajas BR2 = 5% × ( PesoCamión + Carril ) × n º fajas BR × t Δl 2 = Go × b × w BR1

Tensión Distorsión

F

=

b× w Δl 2 t

=

F b× w

×

t

Δl 2

Tipo Shore 50 Shore 60 Shore 70

Go (kg/cm2) 8 11 15



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APOYOS ELASTOMÉRICOS Cálculo del Neopreno Viga Principal Apo yo N eop reno Ver detalle Viga Principal t t

Eje de apoyo de la viga

b

w

= Bviga − 2cm 15cm ⎞ ⎟≤w≤b 5 × t t ⎠⎟ bmax

Limitaciones Geométricas:

1cm ≤ t t ≤ w

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APOYOS ELASTOMÉRICOS Verificaciones a realizar: 1. Tensiones Admisible. 2. Distorsión Máxima. 3. Deformación del espesor 4. Deslizamiento


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 1. Tensiones Admisible. Fijada la tensión admisible del Neopreno (σ) (70 a 120 kg/cm2) y calculada la dimensión bmax, se obtendrán las dimensiones en planta:

Areaneopreno

=

QV

σ adm

La geometría del apoyo puede ser circular, cuadrada o rectangular. Se suelen adoptar multiplos de 5cm. DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 2. Distorsión Máxima. Δl

γ

γ

Δl ≤ 0.5 × t

t

w

tg max (γ ) =

Δl t

= 0.5


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 2. Distorsión Máxima. El corrimiento total será:

Δl = Δl1 + Δl 2 Se deberá verificar que:

tg (γ ) =

Δl t

≤ tg max (γ ) = 0.5 Altura Total de Goma


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 3. Deformación del espesor

Δ ≤ 15%t

Δ

t

w

La deformación del espesor del Neopreno depende de la dureza material, la carga unitaria y del Factor de Forma.

T =

w×b

2 × (w + b) × t

k =

QV w×b

(kg

cm

2

)

Altura de Goma a deformar DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 3. Deformación del espesor Se pueden presentar dos casos después de entrar al ábaco: • Si las dimensiones adoptadas verifican, (Δt < 15% t) para cualquier dureza, conviene elegir la dureza más baja para tener menor deformación permanente en la Obra. • Si ninguna dureza cumple, debo modificar el apoyo. Para ello se puede modificar las dimensiones en planta aumentando w o utilizar Neoprenos Armados.



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APOYOS ELASTOMÉRICOS 3. Deformación del espesor El uso de neoprenos armados permite reducir las deformaciones de las placas de goma debido al confinamiento otorgado por los flejes metálicos. Chapa metálica soldada al neopreno

T 1; T 2 > T 2 t t 1 t

w

b DEPARTAMENTO DE C ONSTRUCC IONES Y ESTRUCTURAS


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 3. Deformación del espesor Si bien el material sintético tiene un Módulo de elasticidad bajo (E=6000 kg/cm²), tiene un módulo de Poisson elevado (G=10 kg/cm²), por eso se pueden controlar las deformaciones normales controlando las transversales.



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APOYOS ELASTOMÉRICOS 4. Deslizamiento Debido a los esfuerzos horizontales, el apoyo de Neopreno sufre una distorsión ( γ) en su altura, la cual no debe superar el limite de tg( γ)<0.5 (Verificación del corrimiento máximo). Además de poder deformarse el neopreno debe ser capaz de transmitir este esfuerzo sin deslizarse.



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APOYOS ELASTOMÉRICOS 4. Deslizamiento Para ello se realiza el cálculo del corrimiento admisible sin deslizamiento ( δ) que soporta el apoyo:

δ = 0.2 ×

R D × t t b× w

Debe verificarse que:

×

X Go

BR+TU

δ > Δl


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APOYOS ELASTOMÉRICOS 4. Deslizamiento Donde X es un factor que depende de la temperatura mínima. Temp. Minima (ºC)

X

-7

1.90

-10

1.88

-15

1.85

-20

1.75

-25

1.67

-30

1.50



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APOYOS ELASTOMÉRICOS 4. Deslizamiento Para evitar esta circunstancia, se puede proceder de alguna de las formas que se indican a continuación:

•

Disminuyendo el valor de G, utilizando un material de menor dureza. • Aumentando el espesor total de neopreno (t t altura neta de goma), respetando las proporciones geométricas establecidas anteriormente.



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PATOLOGÍAS



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PATOLOGÍAS



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PROYECTO



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SUSTITUCION APOYOS Deben preveerse espacios para alojar gatos hidraulicos

Si no hay espacio


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SUSTITUCION APOYOS

Gato hidraulico

Tdesvio Tsuspención carga

C

Se plantea una disposición de gatos hidráulicos y se analiza el viaje de cargas mediante bielas y tensores. Las cargas a considerar son los pesos muertos del tablero.

Qd = Rd



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RIOSTRA EXTREMA a r t s a o m i e r R t n x o E C

a r a t s m o e i r R t x n E i S



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RIOSTRA EXTREMA



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RIOSTRA EXTREMA



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