Puente Arco-Network, una alternativa elegante y eficiente. ING. LOUISE DELGADO

Temario Breve Historia y Definicion Investigadores Celebres Arcos en Japon Actualidad Aplicación de Arco tipo Network Sistema Estructural Eficiencia Comparativos Ventajas y Desventajas Pandeo Recomendaciones para Diseño Proceso Constructivo Ejemplos

Breve Historia Puentes arcos de piedras desde de los Sumerios en Mesopotamia, A.C. Etruscos en Italia, año 800 A.C. Civilización Romana, arcos de piedra se generalizan y adquieren carácter de construcción habitual hasta el siglo XVIII.

Breve Historia – Primeros Arcos Atirantados El puente de ferrocarril Windsor se encuentra en Windsor, Berkshire, Inglaterra se terminó de construir en Fue diseñado por Brunel Isambard Kingdom. Concebido como un puente reticulado, el vinculo entre el arco y la viga tirante se realizo con tres elementos metálicos. Posee dos carriles para vías férreas y es el más antiguo puente de ferrocarriles de hierro forjado del mundo, todavía en el servicio regular.

Breve Historia - Definición de Arco Network “Los Puentes en arcos tipo Network, son puentes en arco con péndolas inclinadas que se cruzan entre si múltiples veces. “(Per Tveit, Julio 1966”

Breve Historia - Puente tipo Nielsen Octavius F. Nielsen, Patente de Arco de Concreto. Péndolas inclinadas no se intersectan entre si. Se construyeron aprox. 60 puentes hasta Puente de Castelmoron, Francia, 145 m, 1933

Puente en Arco tipo Network Prof. Em. Dr. Ing. Per Tveit, Noruega. Tesis de graduación en 1955 Primer puente, “Steinkjer” - Noruega Puente en arco más esbelto del mundo hasta 2010

Puente en Arco tipo Network Dr. Ing. Frank Schanack, Alemania. Tesis de doctorado en 2008 Investigación detallada para el diseño de Puentes Tipo Arco Network. Diseñador del puente Villa Maria (Arco Network) en Argentina

Arco tipo Network en Japon Se basaron en el Puente Fehmarn Sound, Isla Germana de Fehmarn er Puente “Aki”, 1968 Mas de 50 puentes Arriostramiento tipo Vierendeel, red rómbica de péndolas, secciones de arco grandes

Actualidad Proyectos en Alemania, República Checa, Polonia, Noruega, EE.UU., Perú, Nueva Zelanda, Rumania, etc. Puente Brandanger-sund, 220m, Noruega (Arco mas esbelto del Mundo)

Actualidad Río Carbón, Perú, 2007, 120 m (Eduardo Heenings)

Actualidad Villa María, Argentina, 2011, 120m

Actualidad En Estudio: Puente Peatonal Nieva (Rio Nieva), Amazonas, 2016, 193m

Aplicación de Arco tipo Network Para luces entre 50 a 250 m Sobre ríos caudalosos y de flujo permanente En intercambios viales con alto transito de vehículos En terrenos llanos con poco espacio por debajo del puente (optimización de galibo) Con terrenos de accesos en las márgenes ligeramente libres y planos.

Sistema Estructural de puente tipo Arco Network Predominancia de Fuerzas axiales. Aprovechamiento eficiente del acero de alta resistencia Favorece el uso de cables presforzados Herzog Tveit 1980

Eficiencia Estructural de puente tipo Arco Network Definiendo eficiencia estructural en puentes como la relación entre la capacidad de carga y el peso de la superestructura, el puente tipo Network tiene alta eficiencia Disminución de los efectos de Flexión, alta rigidez

Comparativo de Costo de Puentes Arco Para la comparación se uso como referencia el Puente del Ejercito ubicado en Lima y el Puente Carbon ubicado en Cusco. Puente del Ejercito 30 millones Long. = 110 m – 2 vías (2 Arcos) Puente Carbon 8 millones Long. = 120 m – 1 via (1Arco)

Ventajas del Puente Arco Network Pequeñas Deformaciones Buen comportamiento sísmico (rígido y ligero) Peralte de superestructura reducida ( cm) Rampas cortas al puente, estribos bajos Alta seguridad ante pandeo del arco Alta seguridad por alta redundancia de la estructura Gran esbeltez de los elementos, aspecto transparente y elegante Menos área con protección ante corrosión Alta durabilidad del tablero tirante preesforzado

Desventajas del Puente Arco Network Mayor Exigencia en el detalle de las conexiones Exigencia de análisis estructural en el proceso constructivo. En puentes muy largos esbeltos la vibración lateral debe ser contralada con aisladores-amortiguadores, principalmente en puentes peatonales. El Proceso constructivo debe ser planeado con mayor exigencia.

Pandeo del Arco Existen dos tipos principales de pandeo, pandeo lateral y pandeo en el plano Antiguamente, el método habitual de comprobar la estabilidad de arcos era el método de la longitud equivalente de pandeo. Se basa en la determinación de la longitud de la semionda seno del modo de pandeo, que se utiliza para el cálculo de la carga de pandeo de EULER. La solución exacta de la carga de pandeo de una barra biarticulada es conocida, y se aplica a otras estructuras determinando las semiondas seno en los modos de pandeo. En la actualidad los software computacionales realizan análisis mas complejos para estimar el pandeo. En forma analítica el Dr. Ing. Per Tveit y el Dr. Ing. Frank Schanack, han deducido formulas que estiman con bajo error el pandeo elástico en el plano del arco, el primero mas preciso que el segundo.

Recomendaciones para Diseño de Arco Network ARCO: Directriz del arco es circular Flecha entre 14% a 17% de la luz del puente

Recomendaciones para Diseño de Arco Network ARCO: Sección transversal compacta Recomendable Eje Mayor el vertical

Recomendaciones para Diseño de Arco Network PENDOLAS (SCHANACK & BRUNN): Distancias constantes en el Arco Angulo péndola-tangente de arco constante entre 55° y 60° No recomendable ángulos bajos por que pierde rigidez La cantidad de péndolas recomendadas es la que permita que las distancias en el arco varíen entre 2m a 4m.

Recomendaciones para Diseño de Arco Network RED DE PENDOLAS: Teniendo en cuenta la gran cantidad de péndolas, los esfuerzos axiales en ellos son pequeños. Para las péndolas se pueden usar cables o barras, esto dependerá mucho del sistema de fijación en los nudos de encuentro con el arco y la losa tirante e incluso del falso puente para construcción. Los cables que se cruzan deben fijarse entre ellos para evitar vibraciones y golpes.

Recomendaciones para Diseño de Arco Network TABLERO: Debido a que se encuentra entre arcos rígidos la luz efectiva es la luz transversal. Se recomienda el uso de losas simples de concreto presforzado parcialmente. El uso de losa de concreto permite,mantener el centro de gravedad del puente en zona inferior. Debido a su poca luz efectiva y rigidez del conjunto estructural, se usa losas con esbelteces del orden de 1/28 de la luz.

Recomendaciones para Diseño de Arco Network ARRIOSTRAMIENTO DE ARCOS: Se puede usar tipo reticulado o tipo vierendel El fin es reducir el pandeo lateral y generar estabilidad fuera del plano del arco. Reducir la dimensión de la sección del arco

Algunas Consideraciones constructivas para tener en cuenta en el diseño CONEXIONES ARCO-PENDOLA Y UNIONES EMPERNADAS DEL ARCO: Debido a que son necesarias muchas péndolas conectadas al arco, es necesario aproximar un espaciamiento apropiado dejando suficiente espacio para las planchas de unión de la sección del arco.

Algunas Consideraciones constructivas para tener en cuenta en el diseño ESPACIO PARA CABLES DE PRESFORZADO EN VIGAS TIRANTES Debido a que las péndolas deben atravesar con algún sistema de sujeción la viga tirante es necesario permitir un espacio entre cables de presforzado que permitan el paso de las péndolas.

Algunas Consideraciones constructivas para tener en cuenta en el diseño UNION PENDOLAS Y LOSA El tipo de unión dependerá principalmente del tipo de construcción del falso puente.

Procedimientos Constructivos para puente arco network construido in-situ. Se recomienda no usar uniones soldadas para evitar errores durante la construcción del arco metálico. Se recomienda unir tramos metálicos, los cuales serán descendidos por un puente colgante provisional Para la construcción de los arranques del arco, se recomienda generar una rotula temporal, para que permita alineamientos durante las construcción.

Procedimientos Constructivos para tablero de puente arco network construido in-situ. Si el cruce es un rio y se construye en temporada de estiaje, se puede usar un falso puente apoyado. Si la topografía y las características del rio o intercambio vial no permite el uso de falso puente apoyado, se puede usar las péndolas para suspender un falso puente conformado por un emparrillado liviano.

Algunos Puentes Tipo Arco Network Puente Brandangersund, Noruega L=220m

Algunos Puentes Tipo Arco Network Puente Nakajima-Gawa, Japon, L=160 m

Algunos Puentes Tipo Arco Network Puente Bugrinsky, Rusia, L=380 m

Algunos Puentes Tipo Arco Network Puente Shin-Hamadera, Japon, L=265 m

Por su atención Muchas