Puentes curvos atirantados

Resumen

En la actualidad, se está extendiendo el uso del puente con directriz curva en planta como solución, por un lado, a las cada vez más restrictivas condiciones a la hora de desarrollar las directrices de los puentes, y por otro, a las nuevas exigencias arquitectónicas sobre los puentes. Asimismo, el puente atirantado se ha vuelto una opción muy frecuente para luces medias y grandes, donde resulta muy competitivo económicamente frente a otras opciones como la del puente colgante. Estas 2 realidades, han conducido a numerosos ingenieros a diseñar puentes de directriz curva con una configuración atirantada. En esta tesis se estudia el comportamiento del puente curvo atirantado, analizando la respuesta de los diferentes sistemas estructurales que lo componen. El objetivo esencial, es mostrar los aspectos más relevantes del funcionamiento de estos sistemas estructurales, desde los más simples a los más complejos, mediante análisis teóricos y cálculos parametrizados que permitan llegar a conclusiones que esclarezcan el diseño y cálculo de un puente curvo atirantado. Para los cálculos estructural realizados en la tesis, se ha desarrollado un paquete de programas de software en el lenguaje de programación Mathematica. Dentro de este paquete, se desarrolla el cálculo completo de la estructura, desde el preproceso, pasando por la resolución numérica de la estructura, hasta la presentación de los resultados gráficos. El método de cálculo implantado ha sido el de los elementos finitos, utilizando elementos de 7 grados de libertad que tienen en cuenta el alabeo de la sección del tablero. El puente se ha dividido en 2 subsistemas estructurales: el subsistema tablero, que incluye el tablero y los estribos, y el subsistema Pila‐Tirantes, que incluye la torre, los tirantes que permiten compensar las cargas horizontales sobre la cabeza de la pila y los tirantes que conectan la cabeza de la pila con el tablero. Los estudios principales realizados sobre estos sistemas estructurales son: - Análisis de la viga curva cargada fuera de su plano, biapoyada y multiapoyada. Se realiza un estudio detallado del comportamiento de la viga curva bajo diferentes condiciones de contorno, analizando sus mecanismos para resistir las solicitaciones flectoras y torsoras inherentes a su morfología. - Estudio de la viga curva frente a cargas concéntricas a su plano. Siendo este tipo de carga una de las características fundamentales de este tipo de puentes, se crea una clasificación del tipo de comportamiento mostrado por el tablero a partir de las condiciones de contorno impuestas por el diseño de este y las propiedades mecánicas de la sección. También se investiga diferentes disposiciones de tirantes a lo largo de la cabeza de pila, según razones geométricas y solicitantes sobre el tablero.  Se examina detalladamente el diseño de la sección del tablero, desde puntos de vista como el geométrico, el mecánico y el funcional. Se hace especial hincapié en la conexión descentrada de la sección del tablero y el tirante de sujeción. II - Se desarrolla teórica y matemáticamente, la directriz funicular y antifunicular del tablero de los puentes curvos atirantados, para cualquier tipo de disposición de tirantes en la pila. - Se analiza y se crea un método de diseño y cálculo para el subsistema Pila‐Tirantes, que permite identificar desde las fases más tempranas las exigencias sobre este sistema y como se pueden satisfacer de la mejor manera posible. También se desarrollan las formas antifuniculares que eliminan las solicitaciones más perjudiciales para la torre. - Se unen todas las conclusiones obtenidas, para el desarrollo de diferentes soluciones para hipotéticos puentes, que permiten observar los resultados de los diferentes estudios.