PUENTES

Autor: ALVAREZ SERENO JOSE DE JESUS.
Año: 2003.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: SALA DE GRADOS DE LA ETSECCPB.
Centro de realización: EDIFICI D2 CAMPUS NORD.

Resumen: El objetivo de esta investigación es evaluar la eficiencia de amortiguadores viscosos con comportamiento lineal y no lineal, como dispositivos de control de la respuesta sísmica de un puente arco de gran claro. Para desarrollar esta idea se realizó ex profeso el dimensionamiento de un puente de concreto con tablero superior, con un claro similar al del actual récord del mundo. Se elaboró el respectivo modelo analítico considerando el comportamiento no lineal por flexión de los arranques del arco y de los extremos de las pilas. Se obtuvieron sus propiedades dinámicas y se evaluó la vinculación tablero/arco, seleccionándose aquella que permite el deslizamiento del tablero sobre el arco en dirección longitudinal, ya que elimina la transferencia de fuerzas de inercia de la superestructura al arco, proporcionando así una primera medida de protección al elemento principal del puente. Se llevaron a cabo una serie de análisis dinámicos tridimensionales no lineales, sometiendo el modelo a los registros de diez eventos sísmicos con diferente duración y contenido de frecuencias; los registros se escalaron linealmente a una aceleración máxima del terreno de 0.5s. Se evaluó primeramente la respuesta del modelo sin amortiguadores y se encontró que los sismos que originaron las mayores demandas de ductilidad en los elementos con comportamiento no lineal eran los que tenían las mayores velocidades máximas del terreno, excediendo la capacidad rotacional de dichos elementos. En seguida se llevó a cabo un estudio paramétrico encaminado a determinar las propiedades de los amortiguadores que optimizasen el comportamiento sísmico del modelo, variando la posición y las características de los dispositivos amortiguadores. Este estudio permitió determinar los dispositivos más eficientes, que proporcionan una sobrada protección parcial a la subestructura en el plano del modelo; se trata de amortiguadores con comportamiento no lineal que conectan los extremos del tablero con los estribos y que presentan unas características tales que hacen posible su manufactura con la tecnología actual. La estrategia de protección propuesta, que consiste básicamente en permitir el deslizamiento relativo entre arco y tablero, y en el control de la respuesta longitudinal de la superstructura colocando amortiguadores en sus extremos y conectando con los estribos, muestran ser una alternativa prometedora en la protección sísmica de puentes existentes, al encontrarse que las demandas rotacionales en los arranques del arco prácticamente no se incrementaron respecto al modelo sin amortiguadores, y que se redujeron notablemente en los extremos de las pilas. Finalmente, se discute sobre la conveniencia de emplear la velocidad máxima del terreno como medida de la peligrosidad en la predicción de la respuesta de puentes con periodo largo, la influencia de la fluctuación de la fuerza normal durante el movimiento sísmico y los efectos esperados al considerar la variabilidad espacial.

Autor: Nieto Mouronte Félix.
Año: 2005.
Universidad: A CORUÑA.
Centro de lectura: E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Centro de realización: E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

Resumen: En la actualidad las técnicas de diseño no convencional, como el diseño basado en análisis de sensibilidad o el diseño óptimo han sido poco utilizadas en el diseño de puentes de gran vano. Sin embargo, se vienen proyectando puentes, tanto colgantes como atirantados, con longitudes de vano cada vez mayores. Por ello es fundamental el aplicar técnicas de diseño no convencional con el fin de alcanzar la máxima eficacia, tanto en el proceso de diseño como en la ejecución de estas estructuras. Uno de los aspectos que más condicionan el diseño de puentes colgantes es su comportamiento frente a la acción del viento. En el documento se explican aspectos generales sobre con el flameo en puentes de gran vano ya que es el fenómeno aeroelástico que establece condiciones más exigentes en el proyecto de puentes colgantes. En esta investigación se ha formulado la obtención analítica de los análisis de sensibilidad considerando masa variable de las frecuencias naturales y modos propios de vibración de la estructura como paso previo al cálculo, tambien analítico, de las sensibilidades de la velocidad y la frecuencia reducida respecto a las siguientes variables de diseño; inercia a flexión vertical del tablero, inercia a flexión lateral del tablero, inercia a torsión del tablero y área de la sección transversal del tablero. Además, se ha formulado también la obtención analítica de los análisis de sensibilidad de la respuesta aeroelástica respecto a los espesores de un tablero de sección en cajón aerodinámico. Un aspecto de gran importancia es el interpretar adecuadamente la información facilitada por los análisis de sensibilidad. Con este fin se han definido conceptos como el de velocidad de cambio y frecuencia reducida de cambio, entre otros. El problema del diseño óptimo de puentes considerando restricciones de tipo aeroelástico tiene un grandísimo coste computacional, y por tanto sólo puede ser resuelto en un tiempo razonable si se emplean técnicas de paralelización. En este trabajo de investigación se ha desarrollado el código DIOPTICA que emplea programación distribuida para resolver en un cluster de ordenadores personales el problema de diseño planteado. Se presentan los resultados obtenidos al calcular los análisis de sensibilidad aeroelásticos para dos puentes colgantes reales: el puente sobre el Great Belt y el puente sobre el estrecho de Messina. En el documento se comentan las conclusiones más importantes obtenidas para cada uno de esos ejemplos. Se presentan tambien los resultados obtenidos al resolver el problema del diseño óptimo del puente sobre el estrecho de Messina. Se han resuelto tres problemas distintos: El problema C en el que se optimiza la sección transversal del cajón central, el problema L en el que se optimiza la sección transversal de los cajones laterales y finalmente el problema CL en que se obtiene el diseño óptimo de los tres cajones de manera simultánea. Las mejoras en el diseño son muy importantes llegándose a alcanzar un ahorro en el material del tablero de un 33 % respecto al diseño inicial, que es el que ha servido como base para el concurso de proyecto y obra convocado en el año 2004. Finalmente se presentan las conclusiones extraidas del trabajo de investigación y se comentan diversas líneas de investigación futuras.

Autor: MANJÓN MIGUEL JOSÉ LUIS.
Año: 2006.
Universidad: BURGOS.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR.

Resumen: La actual forma de construir los puentes, utilizando de forma casi general el hormigón y el acero, con tipologías estructurales y metodologías constructivas absolutamente diferentes de las utilizadas hace apenas un siglo, prácticamente ha desplazado la fábrica de piedra o de ladrillo como método de construcción, de tal forma que en la actualidad, los profesionales de la construcción, ya sean ingenieros civiles o arquitectos, tienen un gran desconocimiento de los métodos de cálculo aplicables a este tipo de estructuras, así como de las diferentes formas de construir con estos materiales. Esta situación, deriva en el hecho de que resulta muy difícil, incluso para el profesional de la construcción, datar de forma más o menos precisa un puente de fábrica, ateniéndose a los datos que como técnico es capaz de percibir de la estructura. La datación precisa podría realizarse mediante la investigación y consulta de fuentes bibliográficas y documentales, si bien este método adolece de diversos defectos, entre los que cabe destacar su larga duración en el tiempo y que algunas fuentes están incompletas o desaparecidas. Lo que se pretende es establecer criterios de datación que a modo de guía, permitan una datación fiable aplicando conocimientos técnicos actuales, y con una inversión de tiempo corta, De este modo, surge la inquietud de realizar el estudio que se presenta en esta Tesis Doctoral, cuyo objetivo principal es, analizar con detalle y en profundidad las características de un grupo o muestra de puentes de fábrica, para a continuación establecer y definir criterios de datación que se incluirían en tres grupos principales, a saber, criterios de datación basados en aspectos morfológicos, criterios de datación basados en aspectos geométricos, y criterios da datación basados en el estudio de los materiales que componen el puente. Dentro de cada uno de estos grupos de criterios de datación, se han incluido otros más específicos, de tal modo que dentro de los criterios de datación morfológicos se incluye el estudio de la forma de los espolones y tajamares, la forma de los arcos y bóvedas, y la rasante o perfil longitudinal del puente. En los criterios de datación basados en aspectos geométricos se ha tenido en cuenta la relación entre los espesores de las bóvedas y su luz, la relación entre las anchuras de las pilas y la luz de los vanos contiguos, la anchura de las bóvedas y su relación con la longitud el puente, así como la capacidad de desagüe de cada puente comparada con el caudal de avenida estimado. Finalmente, en los criterios de datación basados en el estudio de los materiales que componen el puente, se ha tenido en cuenta la composición química de los morteros, en base a su análisis mediante la difracción de rayos X y la fluorescencia de rayos X, así como la fábrica que compone las bóvedas, tímpanos, antepechos y mechinales, con especial atención a la presencia de marcas de cantería. Para la realización del estudio se ha tomado una muestra de puentes que englobase a un río completo, tomándose en este caso el río Arlanza por la elevada concentración de puentes de fábrica que existen a lo largo de su trazado, por el hecho de ser una cuenca aún sin regular (en estos momentos se está construyendo la presa de Castrovido), y por que salvo su último tramo, que discurre por tierras palentinas, es en su práctica totalidad una cuenca uniprovincial, siendo el Arlanza un río puramente burgalés. Con esta Tesis Doctoral han quedado abiertas diferentes líneas de investigación, entre las cuáles cabe citar el estudio de puentes ya inexistentes en la cuenca del río Arlanza, pero documentados, a fin de conocer si podrían incluirse en los criterios generales que se han definido; la extrapolación de los criterios de datación a otras cuencas, con objeto de establecer criterios generales que podrían aplicarse a un contexto espacial de mayor tamaño; y la puesta a punto de la aplicación de la difracción de rayos X y la fluorescencia de rayos X como métodos de datación fiables y rápidos.