CÁLCULO DE DIAFRAGMAS de PUENTES

[chechorate]

Hola a todos, yo aprendí a dimensionar los diafragmas de puentes para soportar únicamente su peso propio, pero hace unos días un docente me dijo que algunos autores diseñan al peso propio unicamente pero otros los diseñan para cargas horizontales y bueno otro análisis totalmente distinto al que yo conozco, por favor si es que alguien tiene un ejemplo de un cálculo completo de un diafragama súbalo al foro, o por lo menos ayúdenme con algún libro de puentes que hable ampliamente sobre los diafragmas, muchas gracias.

chechorate

[roxedhm]

Estimado Chechorate:

Los diafragmas pueden estar obligados a soportar cargas laterales por viento o sismo. Un ejemplo de diseño por cargas de viento esta en el capitulo 14 del manual de Montana:
http://www.mdt.mt.gov/publications/manuals.shtml

El final del Cap. 6.1 del antiguo Manual de Puentes de Missouri tiene una discusion sobre diseño de diafragmas en puentes de acero. Puedes ver referencias aca:
http://foros.construaprende.com/cap-de- ... t2991.html

Entiendo que en Bolivia las cargas sismicas no son en general tan importantes. Seguramente el viento es el critico.

Cuando he diseñado diafragmas, he considerado cargas vivas, aunque el diafragma no este en contacto con el tablero. Si encuentro un ejemplo lo subo.

En puentes curvos los diafragmas pasan a ser elementos principales, igual que las vigas, y se requiere normalmente un analisis por emparrillado plano.

Saludos

[chechorate]

Muchas gracias roxedhm, veré lo que mandaste, y ojalá puedas subir un ejemplo en caso de que lo tengas, mas una vez gracias.

Chechorate

[CARLOS]

Estimado amigo roxedhm: tengo una inquietud cual es el correcto planteamiento de las vigas diafragmas, en la universidad me dijeron que deberia aislarse de la losa (20cm abajo de la losa), pero sin embargo en algunas bibliografías (colombianas) encuentro en sus detalles que adjuntas estas estan monoliticamente unidas a la losa (creo que difinitivamente cambian su comportamiento), si asi fuera el caso o no cual seria el correcto planteamiento de las vigas diafragmas extremas cuando se tiene un puente esviado si se plantea armar la losa perpendicular a las vigas (adjunto un gráfico)

y disculpen las consultas pero me embargan las dudas

saludos

[roxedhm]

Estimado Carlos:

Mi opinion es que los diafragmas sean monoliticos con la losa. Son mas sencillos desde el punto de vista constructivo, tienen mayor rigidez y hacen trabajar mejor a la seccion en conjunto.

En el caso de los diafragmas extremos, esto tiene la ventaja adicional de mejorar el comportamiento sismico transversal.

Puedes ver el detalles tipicos en el anexo 5A del BDM del WSDOT (27 MB!!!:
http://www.wsdot.wa.gov/fasc/Engineerin ... ns/BDM.htm

En puentes metalicos, solo he visto diafragmas separados de la losa. En general esto funciona bien, pero para los diafragmas extremos, ahora yo preferiria una seccion monolitica con la losa, usando conectores en la parte superior. Esto probablemente mejoraria el comportamiento sismico.

Saludos

[jfjdm]

Estimado Carlos:

Mi opinion es que los diafragmas sean monoliticos con la losa. Son mas sencillos desde el punto de vista constructivo, tienen mayor rigidez y hacen trabajar mejor a la seccion en conjunto.

En el caso de los diafragmas extremos, esto tiene la ventaja adicional de mejorar el comportamiento sismico transversal.

Puedes ver el detalles tipicos en el anexo 5A del BDM del WSDOT (27 MB!!!:
http://www.wsdot.wa.gov/fasc/Engineerin ... ns/BDM.htm

En puentes metalicos, solo he visto diafragmas separados de la losa. En general esto funciona bien, pero para los diafragmas extremos, ahora yo preferiria una seccion monolitica con la losa, usando conectores en la parte superior. Esto probablemente mejoraria el comportamiento sismico.

Saludos

En eso no estoy del todo de acuerdo, en puentes de vigas metálicas los diafragmas no deberían estar unidos a la losa, pues eso limita su funcionamiento, que más apropiadamente debería ser controlar el movimiento diferencial entre vigas, que en puentes de gran longitud puede llegar a ser importante (he calculado hasta 20cm entre vigas en 40m de luz), y al estar el diafragma unido a la losa traslada parte de esa función a la misma losa, que necesitaría ser más robusta, de tal manera de soportar flexión y torsión.

Saludos

[jfjdm]

Estimado amigo roxedhm: tengo una inquietud cual es el correcto planteamiento de las vigas diafragmas, en la universidad me dijeron que deberia aislarse de la losa (20cm abajo de la losa), pero sin embargo en algunas bibliografías (colombianas) encuentro en sus detalles que adjuntas estas estan monoliticamente unidas a la losa (creo que difinitivamente cambian su comportamiento), si asi fuera el caso o no cual seria el correcto planteamiento de las vigas diafragmas extremas cuando se tiene un puente esviado si se plantea armar la losa perpendicular a las vigas (adjunto un gráfico)

y disculpen las consultas pero me embargan las dudas

saludos

La AASHTO limita a colocar esviados los diaframas hasta 20º, de alli en adelante hay que colocarlos perpendiculares, en las losas monolíticas debería ir igual el armado, en las prefabricadas no necesariamente y dependen del método constructivo.

Saludos

[jfjdm]

Estimado Carlos:

Mi opinion es que los diafragmas sean monoliticos con la losa. Son mas sencillos desde el punto de vista constructivo, tienen mayor rigidez y hacen trabajar mejor a la seccion en conjunto.

En el caso de los diafragmas extremos, esto tiene la ventaja adicional de mejorar el comportamiento sismico transversal.

Puedes ver el detalles tipicos en el anexo 5A del BDM del WSDOT (27 MB!!!:
http://www.wsdot.wa.gov/fasc/Engineerin ... ns/BDM.htm

En puentes metalicos, solo he visto diafragmas separados de la losa. En general esto funciona bien, pero para los diafragmas extremos, ahora yo preferiria una seccion monolitica con la losa, usando conectores en la parte superior. Esto probablemente mejoraria el comportamiento sismico.

Saludos

Subo unas páginas del libro de John Lothers, Cálculo Superior de Estructuras de Acero, algo viejito, pero que no habla de códigos sino del comportamiento estructural, allí se ve claramente como se comportan los diafragmas.

Saludos

[roxedhm]

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En eso no estoy del todo de acuerdo, en puentes de vigas metálicas los diafragmas no deberían estar unidos a la losa, pues eso limita su funcionamiento, que más apropiadamente debería ser controlar el movimiento diferencial entre vigas, que en puentes de gran longitud puede llegar a ser importante (he calculado hasta 20cm entre vigas en 40m de luz), y al estar el diafragma unido a la losa traslada parte de esa función a la misma losa, que necesitaría ser más robusta, de tal manera de soportar flexión y torsión.

Saludos[/quote]

Estimado jfdm:

Cuando hablo de diafragmas extremos, hablo de diafragmas en los apoyos. En esa zona no hay deflexion diferencial.

Estos diafragmas sobre apoyos pueden sufrir daños por sismo transversal al eje del puente. Ver el siguiente reporte:
http://peer.berkeley.edu/publications/p ... 1/0115.pdf

En todo caso, en puentes de 4 o mas vigas, posiblemente no haya mayores problemas. En puentes de 02 vigas, si se deberia revisar el comportamiento de los diafragmas, y considerar la posibilidad de conectarlos a la losa.

Saludos

[jfjdm]

En eso no estoy del todo de acuerdo, en puentes de vigas metálicas los diafragmas no deberían estar unidos a la losa, pues eso limita su funcionamiento, que más apropiadamente debería ser controlar el movimiento diferencial entre vigas, que en puentes de gran longitud puede llegar a ser importante (he calculado hasta 20cm entre vigas en 40m de luz), y al estar el diafragma unido a la losa traslada parte de esa función a la misma losa, que necesitaría ser más robusta, de tal manera de soportar flexión y torsión.

Saludos[/quote]

Estimado jfdm:

Cuando hablo de diafragmas extremos, hablo de diafragmas en los apoyos. En esa zona no hay deflexion diferencial.

Estos diafragmas sobre apoyos pueden sufrir daños por sismo transversal al eje del puente. Ver el siguiente reporte:
http://peer.berkeley.edu/publications/p ... 1/0115.pdf

En todo caso, en puentes de 4 o mas vigas, posiblemente no haya mayores problemas. En puentes de 02 vigas, si se deberia revisar el comportamiento de los diafragmas, y considerar la posibilidad de conectarlos a la losa.

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En los apoyos tenés rotaciones diferenciales y deflexiones longitudinales, con o sin sismo, por lo que tenés que revisar por atiezadores longitudinales. El texto que puse indica esto con claridad.


Saludos

[jfjdm]

Si hay algo con que no me puedo quedar es con la duda.

Revisando mis textos he podido confirmar que la mayoría de los libros de los EEUU o no hacen referencia a los diafragmas o usan la teoría que explica el libro de Lothers, sin embargo, buscando literatura europea también he encontrado que ellos (los europeos) recomiendan que los diafragmas sean monolíticamente conectados a la losa. Más especificamente, el libro "Design Guide for Composite Highway Bridges" de David Iles de 2001, Reino Unido, habla de la ventaja de estas conexiones para mejorar la capacidad dinámica ante cargas de viento, y que deberían ser calculados para resistir el momento causado por una reacción de la viga Fr (factorada) x la distancia entre vigas (6.3.3), según la norma inglesa.
Por supuesto los puentes se vuelven más robustos, pero más rígidos.

Saludos

[roxedhm]

En los apoyos tenés rotaciones diferenciales y deflexiones longitudinales, con o sin sismo, por lo que tenés que revisar por atiezadores longitudinales. El texto que puse indica esto con claridad.

Estimado jfdm:

En primer lugar, si te agradecería que subas las tres páginas del Lothers en un archivo empaquetado, porque no he podido bajarlo.

En relacion al texto citado, puedo comentar que la tendencia en EE.UU. (y en el Perú) es a no usar atiezadores longitudinales. La complejidad de fabricacion en general no compensa la supuesta economia de material.

Como menciona el art. 10.16 “COST EFFECTIVE DESIGN” del “Structural Steel Designer's Handbook”:

“9. Longitudinal stiffeners should be considered for plate girders only for spans over 300 ft.”

Esto obviamente esta fuera del rango habitual de diseño de puentes de viga metalica.

Supongamos que se necesitan los atiesadores longitudinales. Los apoyos de los puentes pueden ser continuos o simples.

En los apoyos continuos, tienes momento negativo, y los atiesadores longitudinales van en la parte inferior. Puedes colocar el diafragma sin interferencias.

En los apoyos simples, el momento es positivo, pero es tan bajo, que puedes prescindir de los atiezadores longitudinales a unos 50-100 mm del diafragma sin ningun problema.

Por tanto, en estricto sentido no tendrias necesidad de revisar los atiesadores longitudinales.

Las rotaciones diferenciales en los apoyos son bajas y no deberian generar problemas en los diafragmas respectivos. Los diafragmas intermedios tienden a reducir mas estas rotaciones diferenciales, al hacer trabajar a las respectivas secciones como conjunto.

Una vez hice un calculo conservador de las rotaciones diferencias para un puente de 40 mt. Los esfuerzos de torsion generados en el diafragma eran sumamente bajos. A más de esto, los puentes integrales tienen diafragmas extremos monoliticos, y no manifiestan problemas a causa de ello.

Para terminar, solo quisiera comentar que me parece una idea que conviene analizar. Por ejemplo, se podria conectar solo la mitad central del diafragma a la losa.

De repente alguien calcula y dice que no funciona. Bueno... Pero es una busqueda de algo nuevo, que en otra ocasion puede resultar. De hecho, eso es parte del espiritu de la ingenieria.

Saludos