Propuesta de Reforzamiento Del Puente Talavera y Libertadores Ubicados en Malecon Checa en San Juan de Lurigancho.pdf

PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DEL PUENTE TALAVERA Y LIBERTADORES UBICADOS EN MALECON CHECA EN SAN JUAN DE LURIGANCHO – LIMA (autor Dr(c) Ing Jorge Cabanillas – DISEPRO EIRL)

E

l pasado 16 de marzo del 2017,

se desplomó el puente peatonal Talavera, que cruzaba el río Rímac a la altura de la cuadra 17 del Malecón Checa, en San Juan de Lurigancho. La caída de esta estructura se registró en momentos en que los técnicos del Ministerio de Energía y Minas se disponía a realizar un corte de la línea eléctrica en la zona a fin de apoyar a la Municipalidad de Lima en las obras de reforzamiento de este puente. Para entender el funcionamiento de este tipo de puente atirantado hemos realizado el análisis de la estructura en servicio y una propuesta para el reforzamiento del mismo.

APLICACIÓN DE LOS PUENTES ATIRANTADOS. - con el avance de la tecnología el abanico de posibilidades a aumentado, aunque los puentes atirantados tienen que competir con los puentes rectos cuando deben cubrir luces menores a los 100m. MORFOLOGIA LONGITUDINAL. - los puentes atirantados previstos para sujetar el peso propio del tablero más la carga viva (sobrecarga) deben tener vanos de compensación, la relación entre el vano principal y el de compensación dependerá de un conjunto de variables como condiciones funcionales, topográficas, geotécnicas y por supuesto estéticas. En el caso del puente Solidaridad – Talavera la condición de rigidización más eficaz para el sistema de atirantamiento se obtendrá realizando vanos de compensación cortos, del orden de 0.3 a 0.4 del vano principal.

DISPOCION DE LOS TIRANTES. - se mantiene tres tipos de disposiciones clásicas en los tirantes, en arpa, abanico e intermedio, el puente Solidaridad – Talavera tiene una disposición en Arpa. La solución en arpa solo adquiere un buen funcionamiento cuando la pila es muy rígida o cuando el vano de compensación está anclado rígidamente al terreno, en otros casos el contrapeso del tiro desequilibrado del vano principal, cuando este es el único sobrecargado (tablero en voladizo), se hará menos eficaz debido a la deformación a flexión de la pila, que es destinada a transmitir las cargas de los tirantes posteriores anclados en puntos fijos.

EL TIRANTE. - dentro de un puente atirantado, el tirante es el elemento de comportamiento más singular, debido a que su rigidez a flexión es nula lo que determina que la geometría que adopta cuando está sujeto entre dos puntos es la catenaria debido a su propio peso.

Donde T es la proyección vertical de las fuerzas Fa y Fb sobre el tirante, igual en los dos extremos, dado que la solicitación exterior (carga puente) es vertical; el peso total del tirante será: 𝑤 𝑝= 𝐿 𝑐𝑜𝑠𝛼

La forma de la catenaria, se manifiesta en su flecha f, el peso del cable por metro lineal y las fuerzas Fa y Fb de sus extremos están totalmente relacionadas.

Una distancia vertical del punto M a la cuerda de la parábola (y) queda:

LA PARABOLA. - utilizar ecuaciones de la catenaria resulta excesivamente complicado. Hay que trabajar por aproximaciones sucesivas y no resulta operativo. Es recomendable suponer que el antifunicular del cable sigue la trayectoria de la parábola, lo cual se aproxima extraordinariamente a la catenaria siempre que la relación entre f, flecha vertical en el centro de luz y L, distancia entre los puntos de apoyo sea menor a 0.15, lo cual se produce siempre en los puentes atirantados, debido al nivel de tensiones que están sometido los tirantes.

En su posición central x=L/2 tendremos:

La proyección horizontal del peso w es w/cos α , se considerara constante a lo largo de todo el cable, debido que la tangente al cable en cualquier punto forma con el eje x un Angulo muy próximo a α. Los puntos A y B que cuelga el cable parabólico aparecerán dos fuerzas Fa y Fb dirigidas según la tangente del cable en aquellos puntos, como el cable no tiene ninguna rigidez en momento flector en cualquier punto del cable es cero. 2

−

𝑤 (𝐿 − 𝑥) 𝑤 𝐿 (1 − 𝑥) = 𝑇. 𝑦. 𝑐𝑜𝑠𝛼 + 𝑐𝑜𝑠𝛼 2 𝑐𝑜𝑠𝛼 2

𝑇𝑦𝑐𝑜𝑠𝛼 =

flexión de peso propio de una viga en voladizo atirantado es imposible pero si se puede hacer que los desplazamientos verticales de los puntos de fijación de los tirantes sean nulos, en este caso la ley de momentos flectores de peso propio es igual a la de una viga continua apoyada en los puntos de fijación del tirante con el tablero, si se calcula el tablero en voladizo quitando el apoyo extremo (como sucedió con el puente Solidaridad Talavera), bajo la acción de su peso propio aparecerá en cada uno de los apoyos ficticios una reacción R. Las acciones del tirante sobre el tablero son las fuerzas Fa y Fb cuyas componentes sobre el Tirante son T y verticales P/2, siendo P el peso total del tirante, para anular las acciones verticales debemos dar a T el valor de: 𝑃 2 𝑇= 𝑠𝑒𝑛𝛼

𝑤 𝑥(𝐿 − 𝑥) 𝑐𝑜𝑠𝛼 2

𝑤 𝐿2 𝑇𝑦𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 8

𝑅+

El valor de la componente vertical H será: 𝑃 2 𝐻= 𝑡𝑎𝑔𝛼 𝑅+

𝑇𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝐻 Tenemos: 𝑓=

1 𝑤 𝐿2 𝐻 𝑐𝑜𝑠𝛼 8

Por lo tanto: 𝐻= 𝑇=

𝑤 𝐿2 𝑃𝐿 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 8 𝑓 8𝑓

𝐻 𝑃𝐿 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 8𝑓𝑐𝑜𝑠𝛼

La longitud de la parábola entre los puntos A y B queda: 𝑠 = 𝐿[

1 8 𝑓 2 + ( ) 𝑐𝑜𝑠 3 𝛼] 𝑐𝑜𝑠𝛼 3 1

Si colocamos esta expresión en función de las cargas que actúan sobre los tirantes tendremos: 𝑠 = 𝐿[1 +

𝑃2 𝑐𝑜𝑠 4 𝛼 ] 24𝐻 2

CALCULO EN LOS TIRANTES OARA ANULAR LA FLEXION DEL PESO PROPIO EN UN PUENTE ATIRANTADO. – anular la

Esta componente vertical produce flexiones en el tablero, como consecuencia del acortamiento del mismo, son en general pequeñas y deben ser consideradas. De hecho, cada vez que se introduce una acción H, se cambia la fuerza T en todos los tirantes ya tensados, por lo que debemos hacer los ajustes en cada paso. La fuerza que se introduce en los gatos van dirigidas según la tangente del tirante y no según la cuerda del mismo, por lo tanto, las fuerzas de tensado serán: Fa (inferior) 𝐹𝑎 = 𝑇 −

𝑃 𝑅+ 𝑃 2 − 𝑃 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝑠𝑒𝑛𝛼 = 2 𝑠𝑒𝑛𝛼 2

Fb (superior) 𝐹𝑏 = 𝑇 +

𝑃 𝑅+ 𝑃 2 + 𝑃 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝑠𝑒𝑛𝛼 = 2 𝑠𝑒𝑛𝛼 2

Con estos valores totales de las acciones sobre el tablero y sobre el pilar serán:

Tablero:

V=0 𝑃

(𝑅 + ) 2 ⁄ H= 𝑡𝑎𝑔𝛼

Pilar:

V=R+P 𝑃

H=

(𝑅 + ) 2 ⁄ 𝑡𝑎𝑔𝛼

Tensión en cables y Deformada