Diseño alternativo del puente 486-ES Laraquete considerando una configuración de vigas isostáticas de hormigón pretensado.

Abstract

Desde la década de 1990, la Ingeniería Chilena ha tenido un fuerte predominio en la construcción de puentes rectos basados en una tipología con vigas isostáticas de hormigon pretensado, debido a la alta experiencia, y los buenos resultados que han reflejado estos tipos de puentes. Entre las principales características, resaltan su eficiencia estructural, durabilidad, facilidad constructiva, y los reducidos tiempos de ejecución al poder construirse gran parte de sus elementos en taller. El presente estudio se enfoca en el diseño alternativo del puente integral 486-ES Laraquete, considerando una configuración de vigas isostáticas de hormigon pretensado. Los objetivos principales están orientados en diseñar de manera completa el puente y realizar un análisis comparativo entre la tipología diseñada v/s la tipología integral. La caracterización del puente con vigas isostáticas se realiza a partir de la información disponible del puente 486-ES Laraquete (geometría e informe geotécnico). La modelación considera las mismas cargas estáticas que el puente integral, mientras que las cargas dinámicas se cuantifican a través de un análisis modal espectral de la estructura, de acuerdo con el Manual de Carreteras (2021). El diseño de los elementos estructurales se realiza según las disposiciones actuales del Manual de Carreteras (2021) y las indicaciones de la norma AASHTO Standard (2002), debido a que fue la utilizada para el puente integral. En base al análisis comparativo, se observan ventajas por parte de la superestructura del puente con vigas isostáticas debido que al tener juntas de dilatación y apoyos elastoméricos, la superestructura es capaz de trabajar a tensiones potencialmente más bajas que la estructura integral. No obstante, los costos asociados a los materiales de ambos puentes, reflejan una clara ventaja por parte del puente 486-ES Laraquete, pues, debido a la mala calidad del suelo de fundación, el puente basado en una configuración de vigas isostáticas supera en un 39% los costos asociados a los materiales del puente integral.

In Chilean engineering, since the decade of the 1990's, there has been a strong predominance of construction of straight bridges based in a tipology that uses isostatic prestressed concrete beams, due to the high levels of experience with this technique, and the good results it has given. Among their main features stand out: their structural efficiency, durability, easiness in construction, and the reduced times of execution due to the fact that a big part of the elements needed can be built in a workshop. The following study focuses in the alternative design of the integral bridge "486-ES Laraquete", considering a configuration of isostatic prestressed concrete beams. The main objectives are oriented in fully designing the bridge, and making a comparative analysis between the designed tipology and the integral tipology. The characterization of the bridge with isostatic beams is made using the available information of the 486-ES Laraquete bridge (geometry and technical report). The modeling considers the same static stresses than the integral bridge, while the dynamic stresses are quantified through a spectral modal analysis of the structure, in accordance to the "Manual de Carreteras" (2021). The design of the structural elements is made in accordance to the current methods found in the "Manual de Carreteras" (2021), and the indications found in the AASHTO Standard norm (2002), because it was used in the design of the integral bridge. From the comparative analysis, it can be said that there are advantages of the superstructure of the bridge with isostatic beams, because having expansion joints and elastometric supports, gives the superstructure the ability of working with potentially lower stresses compared to the integral structure. Nevertheless, the costs associated to the materials of both bridges, reflect a clear advantage of the integral 486 ES Laraquete bridge, because, due to the low quality of the fundation soil, the costs of the bridge based in a configuration of isostatic beams surpass in a 39% the costs associated to the materials of the integral bridge.