PUENTES Ing . Henry Par i s CIV 1833 Cap i tu lo 8 - 1

Distribuidor ALCASA - Ciudad Guayana - Venezuela

TABLERO CELULAR DE CONCRETO 8

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1 - INTRODUCCION

Los tableros de vigas cajón de concreto armado (box girder) también llamadoscelulares por constituir un marco cerrado con particiones ó celdas internas, son aquellosconstituidos por un cajón de concreto armado, conformado por una tapa superior y otra inferior delosa de concreto y lateralmente losas verticales ó inclinadas también de losa de concreto.

VIGA CAJON CON ALMAS EXTERIORES INCLINADAS

VIGA CAJON CON ALMAS EXTERIORES RECTAS

Fig. 8-1

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Los primeros puentes con tableros de viga cajón de concreto fueron fabricados en Europa,consistiendo originalmente en luces sencillas isostáticas con voladizos laterales en cada extremode la luz. El objeto de tales voladizos era el de actuar como contrapeso, produciendo momentosnegativos en los apoyos para reducir el momento positivo central.

Otra utilización importante de los tableros con vigas cajones es en el caso de puentes tipoGerber, que consisten en luces simples isostáticas con dos volados laterales donde se apoyantableros simples actuando similarmente como si fuera un contrapeso, pudiendo lograrse en estaforma luces considerablemente mayores.

En los Estados Unidos se construyó el primer puente con viga cajón de concretoarmado el año de 1.937, y en Venezuela el autor diseñó el primer cajón continuo de concretoarmado, de sección variable recta, para el Distribuidor El Pulpo en el año de 1,956. A partir de esaépoca comenzaron a proyectarse muchos puentes con este tipo de solución, tanto de concretoarmado como postensados, ubicados en general en pasos a dos niveles y en distribuidores detránsito como en el Distribuidor Baralt.

Tramo IsostáticoTramo Isostático Tramo Suspendido VoladoVolado

PUENTE GERBER TIPICO

Fig. 8-2

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En los Estados Unidos se construyó el primer puente con viga cajón de concreto armadoel año de 1.937, y en Venezuela el autor diseñó el primer cajón continuo de concreto armado, desección variable recta, para el Distribuidor El Pulpo en el año de 1,956. A partir de esa épocacomenzaron a proyectarse muchos puentes con este tipo de solución, tanto de concreto armadocomo postensados, ubicados en general en pasos a dos niveles y en distribuidores de tránsitocomo en el Distribuidor Baralt.

Viaducto Colon - Caracas

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La incorporación del concreto postensado en los tableros de puentes permitió elincremento de las luces de las vigas cajón, permitiendo también la utilización de estructuras másdelgadas y por lo tanto más livianas. Basada en esta tecnología, hoy en día se ha desarrollado apartir de 1.950 en Alemania, la construcción de puentes por voladizos sucesivos, cuya seccióngeneralmente tiene la forma de cajón unicelular, habiéndose logrado luces mayores de 240 mts.

La popularidad de esta solución se fundamentó en las siguientes características:

• Relativa poca altura del tablero para casos de gálibos limitados

• Gran versatilidad en las dimensiones de las secciones

• Apariencia muy agradable y limpieza de lineas

• Capacidad de alojar y ocultar los servicios públicos

• Gran rigidez torsional de la sección para puentes en curva

• Posibilidad de puentes con luces considerablemente mayores

• Solución comparativamente mas económica que tableros de losa ó en T

• Mínimos costos de mantenimiento

La simplicidad estructural de los puentes en viga cajón, particularmente en estructurascontinuas para luces medianas a grandes, ha sido ampliamente demostrado. La eficiencia de susección transversal tanto para momentos longitudinales negativos y positivos como paratorsionales es evidente.

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Puente constituído por vigas cajón prefabricadas y colocadas en sitio

Al ser el cajón cerrado, en zonas de altas solicitaciones por fuerza cortante permite lavariabilidad de la sección en planta por aumento del espesor de las vigas longitudinales, sin quesea visible exteriormente. También es posible variar el espesor de la losa inferior hacia el apoyo,en zonas de momentos negativos.

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La gran rigidez transversal en combinación con la rigidez torsional en estos puentes,elimina también la necesidad de diafragmas intermedios, tan importantes en puentes de vigas T.

Prácticamente todos los puentes de este tipo diseñados en Venezuela, lo han sidosiguiendo las Normas y Especificaciones de la AASHTO, las cuales desde 1.949 se encuentran envigencia y eran ya utilizadas por el Departamento de Carreteras del Estado de California.

2 - GEOMETRIA

2.1 Limitaciones

Es importante mencionar que la Especificaciones de la AASHTO limitan el número dealmas de una viga cajón de 4 a 10 unidades, la separación entre almas de 2.00 y 3,35 mts, y elancho libre de calzada entre 9.75 y 20,12 mts. para cada viga cajón multicelda. La luz de losextremos volados de la losa superior de calzada debe estar limitada a la mitad de la separaciónentre vigas en los tableros de concreto armado vaciados en sitio.

2.2 Luces

Los puentes de viga cajón de concreto armado vaciados en sitio, han sido construidos conluces en un rango de hasta 70 mts. , pero lo usual para pasos a dos niveles fluctúa entre 30 y 45mts., aunque las luces simples isostáticas deben estar limitadas a 45 mts. debido a la excesivadeflección que puede ocurrir por peso muerto. Pasado este límite es preferible la utilización devigas cajón postensadas que utilizan materiales de mayor resistencia y serían en este caso maseficientes.

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La construcción de tableros vaciados en sitio en concreto postensado pueden llegar a tenerluces considerables en el orden de hasta 140 mts. y si se trata de puentes postensados construidospor medio de la técnica de voladizos sucesivos, se puede llegar a luces en el orden de los 250 mts.y mas.

Es imposible establecer cánones económicos para puentes construidos con el sistemaconvencional de concreto armado ó con sistemas postensados actuales por estar muy cercanos suslímites. Incide en tal consideración el hecho que en nuestro país las tecnologías de postensadorequieren la utilización de patentes, anclajes, gatos hidráulicos, tensores de aceros especiales, etc.,importados de otros países, lo cual resulta hoy en día muy honeroso para nuestrasdisponibilidades económicas.

Dependiendo de circunstancias locales de erección y vaciado, tal vez podría estimarse queen donde no hayan limitaciones de gálibo ni de cimbras, las vigas celulares en concreto armadopueden resultar más económicas que las celulares postensadas dentro de la limitaciones de luz,pudiendo aún competir con los puentes de vigas pretensadas convencionales tipo I para lucesgrandes.

Cuando existe la posibilidad de diseño de puentes de tres ó mas luces, donde los tramosextremos puedan ser aproximadamente 3/4 de la luz central para servir de contrapeso a la misma ydiseñando la sección variable recta ó parabólica, sin lugar a dudas esta alternativa constituirá unasolución de diseño muy interesante tanto desde el punto de vista económico y estético comoestructural.

2.3 Altura de la SecciónLa relación de la altura de la sección con respecto a la luz del tramo D/L asegura una

rigidez adecuada para limitar las deflecciones y por lo tanto las condiciones de servicio de unpuente celular de concreto armado.

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Esta relación según la mayoría de los libros de texto que tratan este tema, debe ser parasecciones de altura constante igual a D/L = 0 .060 para luces simples y D/L = 0 .055 para luces

continuas. En tableros postensados esta relación puede disminuir a relaciones D/L = 0 .045 y D/L= 0.040 respectivamente.

En el caso de tableros hiperestáticos de sección variable en concreto armado ó postensado,la relación anterior puede ser D/L = 0 .02 a 0 . 0 3 en el eje de la luz del tramo central y en los

apoyos puede ser D/L = 0 .05 a 0 .08 . Lógicamente estos son valores de tanteo que varían segúnlos parámetros de diseño particulares tales como calidad del concreto, cargas vivas, etc.

2.4 Separación entre Almas

La separación entre las almas en cajones celulares normales puede variar entre 2.00 y 3.35mts. dependiendo de las limitaciones de altura que puedan haber en un sitio dado. A mayorseparación entre almas internas, se requerirá mayor altura de la sección y la losa de calzadasuperior y la del intradós inferior, también aumentarán su espesor.

Usualmente el número y separación de las almas puede ser reducido al volar la losa decalzada superior a ambos lados. Generalmente la luz de estos volados se aproxima a la mitad de laseparación entre almas, no debiendo exagerarse su luz para no incrementar su espesor, tratando enlo posible de que sea similar al espesor de la losa de calzada interna. También es usual que elespesor de la losa volada sea variable y vaya disminuyendo hacia los extremos externos.

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3 - PARTICULARES DEL TABLERO

3.1 Losa de Calzada

La función de la losa superior de calzada consiste en: a) soportar la carga viva que transitapor el puente transmitiéndola a las almas y b) actuar como ala de compresión de las almaslongitudinales. Generalmente no se considera la simultaneidad de los esfuerzos en ambasdirecciones a un mismo tiempo.

La losa se considera en el diseño como si actuara para flexión en un solo sentido. Cuandola losa encuentra con un diafragma de apoyo, ó pasa por encima de diafragmas intermedios, estasometida a esfuerzos de flexión como si actuara en dos sentidos en una distancia corta, por ello seusa colocar un acero adicional longitudinal directamente debajo del acero superior transversal de lalosa, a fin de evitar agrietamientos transversales en estos sitios.

3.1.1 Acero de Refuerzo

La losa de calzada generalmente requerirá mínimo cuatro capas de acero conformadas en lasiguiente forma: dos capas transversales, perpendiculares al sentido de las vigas principales ó altráfico, el cual acero sirve para trasmitir las cargas vivas a las almas y constituyen el acero principal(+) y (-) de la losa propiamente dicha, generalmente van corridas en toda la losa. Luego hay doscapas de acero longitudinal y perpendicular al anterior también arriba y abajo, el cual es un acerode distribución y actúa como acero para absorber los esfuerzos por temperatura y contraccióndel concreto.

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Las armaduras principales de las vigas longitudinales del puente, van colocadas en la losade calzada por debajo de la armadura superior de la losa de calzada (para momento negativo) ó enla losa del intradós (para momentos positivo) por encima de la armadura transversal inferior dedicha losa. Algunos proyectistas y según las circunstancias concentran parte de la armadurasprincipales en las almas de las vigas.

Las armaduras transversales de la losa de calzada, aunque pueden llevar dobleces a 45°para disminuir su área, sin embargo, usualmente resulta mas económico desde el punto de vista decolocación, poner las cabillas corridas en las capas superiores e inferiores de la losa.

Acero Principal Transversal Losa

EstribosChaflán

Estribos

Acero Distribución Losa

REFUERZO TIPICO LOSA CALZADA

Fig. 8-4

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3.1.2 Recubrimientos

La losa de calzada se encuentra bien protegida por las celdas de la viga cajón por lo cual elrecubrimiento en la capa inferior de refuerzo puede ser de 2.5 cms. El acero de la capa superior dela losa debe estar mejor protegido, por lo cual su recubrimiento neto no debe ser inferior a 4.00cms. para cualquier condición ambiental, recomendándose un mínimo de 5.00 cms. en ambientesmarinos.

3.2 Acartelamientos y Chaflanes

Los tableros en vigas cajón tienen la posibilidad de incrementar su capacidad de absorberesfuerzos cortantes al poder acartelar las almas en planta, en las zonas cercanas a los apoyosdonde las fuerzas de corte son mayores, lo cual está contemplado en las normas, con la limitaciónde que el acartelamiento debe tener una longitud de desarrollo igual ó mayor a 1/5 L, y el anchodel acartelamiento no debe ser mayor a 1.5 veces el ancho bw del alma.

Similarmente con el objeto de aumentar la capacidad de absorción de momentos en la zonade apoyos, es posible acartelar la losa intradós verticalmente hacia el apoyo para aumentar suespesor y su área, con la recomendación de que la longitud de este acartelamiento debe ser mayora 1/5 L

3.2.1 Chaflanes Horizontales

Es práctica usual la utilización de chaflanes en las esquinas horizontales donde la losasuperior y la del intradós se unen al alma de la vigas, a los diafragmas y a las vigas internas deapoyo.

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ACARTELAMIENTOS

1/5 L Cartelas por Fuerza Cortante

Cartelas por Momento Apoyo1/5 L

Fig. 8-5

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Se estima que estos chaflanes longitudinales son deseables porque permiten un flujo suavede los esfuerzos alrededor de estas esquinas, cuando la carga viva en la estructura provocadeflecciones diferenciales entre las almas adyacentes. Estos chaflanes deben tener mínimo 10 x 10cms. y aunque las inferiores de la losa intradós no se consideran indispensables, las superioresentre la losa de calzada y las almas son normativos en la especificaciones de la AASHTO.

3.2.2 Chaflanes Verticales

El uso de chaflanes en la intersecciones verticales entre las almas, diafragmas y vigasinternas de apoyo son menos importantes por considerarse que los esfuerzos en estas esquinasson despreciables. Son deseables en las esquinas agudas en puentes esviados por razonesconstructivas, pero innecesarios en las esquinas rectas ú obtusas.

3.3 Encofrados Internos

Las formaletas para encofrar la losa superior de las celdas, pueden ser de maderasoportadas por puntales también de madera. Hay la posibilidades en este caso de retirar dichosencofrados después del vaciado de la losa a través de ventanas dejadas al efecto, sin embargo estoresulta costoso y de difícil ejecución, por lo cual en algunos casos se dejan como encofradosperdidos.

Modernamente es preferible utilizar como encofrado inferior de la losa, losetasprefabricadas de concreto armadas, las cuales van a soportar el concreto vaciado de la losa yformaran parte integral de la misma. Estas losetas van armadas con una malla electrosoldada yprovistas de ganchos de anclaje que aseguren la adherencia entre dicha loseta y la porción de losaa vaciar posteriormente. A tal efecto se han realizado pruebas de laboratorio para verificar eltrabajo conjunto de ambos elementos, habiéndose encontrado resultados satisfactorios.

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Encofrado Internocon Loseta de Concreto

Encofrado Interno convencional de madera

loseta anclajes

ENCOFRADO INTERNO CELDASFig. 8-6

3.4 Tableros Oblicuos

Los tableros de puentes oblicuos con oblicuidades hasta 20° es preferible colocar el aceroprincipal de la losa paralelamente a los estribos y pilas, calculando el área de acero con la luzoblicua. Debe indicarse claramente en los planos si la separación entre cabillas es medida a lolargo del eje del puente ó normal al eje de las cabillas.

Para oblicuidades de 20° a 50° el refuerzo principal transversal de la losa debe ir colocadoperpendicularmente a las vigas principales y calculado con la luz recta. Esta cuantía de acerodeberá ser incrementada por la secante cuadrada del ángulo de oblicuidad. En lassecciones triangulares extremas solo se colocarán cabillas rectas como se muestra en la figura. Serequieren detalles especiales en las esquinas con ángulos agudos cuando hay oblicuidadespronunciadas a fin de que queden adecuadamente reforzadas.

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0° a 20° Armadura Paralela al Angulo

20° a 50° Armadura Perpendicular al Eje

REFUERZO TRANSVERSAL PUENTES ESVIADOSFig. 8-7

3.5 Losa Intradós

La losa intradós ó losa inferior del cajón tiene por función servir como ala de compresiónpara momentos negativos en puentes continuos, ó en tramos isostáticos (tableros suspendidos enpuentes Gerber) servir para alojar la capa inferior del acero principal longitudinal de la viga cajón.Esta losa de intradós permite en general a los puentes de viga cajón, ser considerablemente masesbeltos y delgados y de luces mayores que los tableros con vigas T.

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El espesor de la losa intradós está limitado según las normas actuales a un 1/16 laseparación libre entre las almas de la viga con un mínimo de 14 cms. Se usará el mayor de estosvalores. La losa inferior requerirá un acero mínimo de 0.4 % del área de la sección del ala en elsentido longitudinal y de 0.5 % del área de la sección del ala en la dirección transversal. El acerotransversal debe estar distribuido en toda la losa en ambas caras y anclado con ganchos a 90° a lasalmas exteriores. La separación de estas armaduras no debe exceder 45 cms.

3.6 Diafragmas

La necesidad de diafragmas intermedios en este tipo de tablero ha estado cuestionada pormuchos ingenieros estructurales, sin embargo, las especificaciones indican que la separaciónmáxima entre diafragmas deberá ser de 18.00 mts. a menos que se jutofique lo contrario. Estoobliga a colocar en por lo menos un diafragma intermedio central en la mayoría de los casos ypara los rangos de luces usuales.

El tablero debe estar dotado de diafragmas en los apoyos a fin de lograr la transferenciaapropiada de cargas transversales de viento, etc., a la infraestructura. En puentes en curva lanecesidad de diafragmas intermedios y su separación es motivo de consideraciones especiales,pues estos aumentan la rigidez torsional de la sección.

3.7 Drenajes Interiores

Es muy importante prever drenajes en la losa inferior que permitan la salida al exterior delagua que pueda quedar del curado del concreto, del agua que pueda colarse a través de la placasuperior, de cualquier fuga que pueda ocurrir en tuberías internas de servicios públicos y laproveniente de la condensación interna. La falta de tales drenajes puede provocar sobrecargasimportantes no previstas en el cálculo del peso muerto del puente.

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Estos drenajes deben tener un mínimo de 10 cms. de diámetro y deben estar ubicados encada celda adyacente a pilas ó estribos. Los diafragmas transversales deben estar dotados tambiénhuecos que permitan el paso del agua horizontalmente y cuyo tamaño no debe ser menor enningún caso a 15 cms.

3.8 Bocas de Visita

En tableros con luces importantes en los cuales es indispensable ubicar servicios públicos,es usual dejar un paso que permita visitar internamente los cajones con el objeto de revisión ymantenimiento de tales servicios. Es practica corriente dejar una boca de visita a través deldiafragma de apoyo y el paramento del estribo para poder acceder a las celdas para su inspección,en su defecto podría hacerse a través de un acceso por la acera o la losa de calzada comoalternativa menos conveniente.

3.9 Secuencias de Vaciado

1 11

2 2

3

SEQUENCIAS DE VACIADO DEL CONCRETO

Fig. 8-8

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El vaciado del concreto en este tipo de puentes ha sido ejecutado ubicando las juntas deconstrucción en los puntos de inflexión por peso muerto. Vaciando la losa inferior intradós y lasalmas del cajón en la zona central de la luz primero y luego en segunda etapa, las seccioneslaterales desde el punto de inflexión hasta los apoyos. La losa de calzada superior se vacía en unatercera etapa como una operación continua hasta los apoyos. La razón de este procedimiento es elde evitar cuando se vacían primeros las zonas de apoyos, momentos prematuros debidos alasentamiento de cimbras, encofrados y acortamiento del concreto, etc.

Transversalmente el tablero se puede ejecutar en tres etapas sucesivas: a) losa inferior deintradós, b) las almas del cajón y c) la losa de calzada, ó en dos etapas: a) losa inferior de intradósy almas de la viga en una sola operación hasta los chaflanes y b) en una segunda etapa loschaflanes y la losa superior. Esto permite el encofrado y armado de la losa superior, pero obliga auna junta longitudinal de construcción.

Esta junta de construcción permite la remoción de encofrados laterales de la etapa anteriory su reutilización, también permite que el peso del concreto de la losa de calzada se apoye en lasalmas ya vaciadas, proporcionando un apoyo confiable. Permite remover todos los encofrados,escombros y suciedades que puedan haber quedado del vaciado anterior y finalmente, se evitacualquier grieta horizontal que podría ocurrir por el asentamiento del concreto del alma, losainferior y cimbras respectivas en la unión de ambos vaciados.

La superficie de la junta horizontal de construcción no debe ser rematada, sino por elcontrario, debe quedar gruesa como una superficie protuberante con depresiones y salientes, a finde que cuando se vacía el concreto posterior de la losa haya una buena adherencia. Usualmenteantes del vaciado del nuevo concreto se limpiará la superficie y se tratará con aditivos ó en sudefecto con lechada rica en cemento que garantice la perfecta adherencia entre ambas superficies.

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3.10 Refuerzo Adicional

Como la losa de calzada y su cartela es vaciada algún tiempo después del vaciado de lalosa intradós y las almas, en ese intervalo de tiempo pueden ocurrir asentamientos de la fundaciónde la cimbra, compresión de los elementos del encofrado, etc., que generarán momentos negativosen la estructura incompleta (la losa inferior y almas).

Debido a esta solicitación se pueden producir esfuerzos de tensión y agrietamientos en elalma, a menos que se coloque un refuerzo adicional inmediatamente por debajo de la junta deconstrucción en el tope del alma. El área de este refuerzo debe ser 10% del área de acero negativoprincipal ó 2 cabillas # 8. Se acostumbra colocar estas barras separadas unos 10 cms. una debajode la otra, a fin de permitir el cómodo paso del vibrador durante el vaciado.

4 - DISEÑO DEL TABLERO

El diseño del tablero se regirá estrictamente por las normas vigentes de la AASHTO, lascuales son para tramos simples ó continuos, con sección constante ó variable y para un mínimo detres celdas por viga cajón. Las vigas cajón de celda sencilla ó doble se utilizan preferentemente enpuentes que utilizan la técnica de voladizos sucesivos,

4.1 Procedimiento de Diseño

El procedimiento de diseño de un tablero con vigas cajón de concreto armado es muysencillo y no difiere fundamentalmente de los tableros en viga T, sin embargo, tiene normasespecíficas en cuanto a ciertos detalles y cuantías de acero, especificados en la normascorrespondientes.

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Puede resumirse como sigue:

1.- Selección del Número de Celdas a utilizar para el ancho del puente

2.- Cálculo de la Losa y Voladizo de calzada para las luces del cajón

3.- Estimación de las Solicitaciones por Peso Muerto Inicial y Ulterior

4.- Estimación de Solicitaciones por Carga Viva Impactada e Incrementada

5.- Cálculo de las secciones de concreto por Flexión y Fuerza Cortante.

7.- Verificación de las Deflecciones por Peso Muerto y Carga Viva Totales

9.- Diseño de Diafragmas Interiores y de Apoyo

4.2 Selección del Número de Celdas

Las especificaciones de la AASHTO en la edición 1.989 y 1.993 establece en laformula para la distribución de cargas para momentos de flexión en vigas cajón, que el número devigas NB debe ser:

4 ≤ NB ≥ 10

lo cual automáticamente limita el número de celdas entre 3 y 9 unidades.

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En las mismas especificaciones se establece que S la separación entre vigas debe fluctuarentre:

2.00 mts. ≤ S ≥ 3.35 mts.

También establece que el valor numérico del ancho de calzada W entre rodapiés debe estarcomprendido entre los valores:

9.76 mts. ≤ S ≥ 20.13 mts.

4.3 Losa y Voladizo de Calzada. Losa Intradós

Antes de proceder al cálculo del cajón y a fin de poder establecer las solicitaciones porPeso Muerto, es indispensable calcular la losa y el volado de calzada para determinar susespesores. Estos cálculos se harán por los métodos usuales explicado en temas anteriores.

De igual forma se debe seleccionar el espesor de la losa intradós de acuerdo a laespecificación correspondiente. Es importante observar, que en muchos casos la losa intradós sepuede variable en las cercanías de los apoyos con el objeto de incrementar su espesor y por lotanto su área a compresión.

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4.4 Momentos de Inercia

Una vez dimensionada la sección transversal de la viga cajón, es indispensable calcular elmomento de inercia de la sección, pues este valor se aplicará en varias oportunidades durante eldiseño del puente, especificamente en el análisis estructural y en el cálculo de deflecciones. En elejemplo se muestra el procedimiento del cálculo.

4.5 Pesos Muertos

Al calcular la inercia de la sección transversal de la viga cajón, obtenemos el área de lasección la cual nos permitirá evaluar el peso propio del tablero. A dicho peso propio habrá queañadirle todos aquellos ítems que puedan incrementar dicho peso propio como son: Carpeta deRodamiento Asfáltica, Aceras, Barandas ó Defensas, Alumbrado, Servicios Públicos incorporadosal tablero, etc.

4.6 Distribución de Carga Viva

Los primeros puentes en viga cajón fueron diseñados como estructuras formadas porvigas T y por lo tanto se utilizaban las fórmulas correspondientes por Teoría Elástica. Hoy en díaeste criterio se ha modificado y es práctica corriente diseñar la superestructura completa como sifuera una sola unidad y no como formada por varias vigas individuales. Esto puede ser hechocuando la relación de la luz al ancho del puente no exceda el valor de 2.

El método de diseño unitario permite distribuir todo el acero de refuerzo uniformemente através de todo el ancho de las losas de la estructura, lo cual resulta económico y ventajoso por lasimplificación en la colocación de las armaduras.

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La fracción de trocha que se le asigna a cada alma interior es según la AASHTO d S /4.27donde S es la separación entre vigas. En las vigas exteriores S es remplazado por We que es elancho de la viga exterior, o sea, la distancia entre el eje de la viga interna y el borde de la losa. Si labaranda, acera ó brocales son colocados después de vaciada y curada suficientemente la losa decalzada, su peso se puede asumir como uniformemente distribuido en todas la vigas.

4.7 Cálculo de Secciones de Concreto

El cálculo de la sección de concreto se simplifica mucho al considerarse todo el tablerocomo si fuera una unidad tanto para momentos positivos como negativos. En la zona demomentos positivos la losa a compresión será mas efectiva por contar con mayor longitud por losvolados laterales.

MOMENTO POSITIVO MOMENTO NEGATIVO

SECCION EFECTIVA DEL CAJON COMO T

Fig. 8-8

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En la zona de momentos negativos, ó sea, en los apoyos tendremos menor capacidad porser la losa del intradós a compresión de menor longitud y generalmente de menor espesor, encuyo caso esto se puede subsanar aumentando el espesor de la losa a medida que nos acercamosal apoyo, como puede verse en la Fig. 8-8

4.8 Esfuerzos Cortantes

El ancho de las almas en los apoyos es escogido de acuerdo con la magnitud de lassolicitaciones por fuerza cortante. Es por esta razón que generalmente en los apoyos internoscomo vimos anteriormente, las vigas tienen un acartelamiento horizontal que permite absorbermayores esfuerzos cortantes.

Generalmente la totalidad de los esfuerzos cortantes son absorbidos por estribos tipo Ucon los ganchos dirigidos hacia fuera del alma y colocados verticalmente ó inclinados a 45°.

4.9 Deflecciones y Contraflechas

Las deflecciones por peso muerto deben ser determinadas con la mayor exactitud a fin depoder darle a los encofrados la contraflecha necesaria. Debido a la fluencia la deflección no secompleta sino hasta pasados de 4 a 5 años del vaciado del puente. Para el cálculo de la deflecciónse utiliza el momento de inercia de la sección de concreto bruta, sin que intervengan los aceros porconsiderarse que el momento de inercia de la sección transformada es un refinamientoinnecesario.

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Inmediatamente que se desencofra un puente ocurre una deflección instantánea que puedeestar entre 1/3 y 1/4 del valor de la deflección total calculada. Esta operación de desencofrado esbastante delicada y crítica y debe ser ejecutada con sumo cuidado, pues la estructura debe irtomando paulatinamente y sin brusquedad las deflecciones mencionadas.

Como la deflección del concreto aumenta con el tiempo, se estima que su valoraproximado es de 3 veces el valor de la flecha instantánea. La flecha por Carga Viva no se toma encuenta por ser su magnitud pequeña y variable de acuerdo a la posición de la carga rodante. Esinteresante conocer las deflecciones aproximadas correspondientes a diferentes edades:

25% al descimbrar puentes continuos

33% al descimbrar puentes simples

70% a los 6 meses

82% al año

90% a los 2 años

93% a los 3 años

95% a los 4 años

100% al final

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Es importante que el concreto obtenga una resistencia específica antes de remover lacimbra donde se apoya. Para puentes corrientes con condiciones de diseño y de construcciónnormales se sugiere que la obra falsa ó cimbra sea mantenida en sitio por lo menos 15 a 20 díasdel último vaciado de la losa de calzada y que el concreto haya obtenido por lo menos el 80% desu resistencia última de diseño.

La contraflecha es la corrección que se le hace al alineamiento vertical de las formaletaspara compensar los movimientos anticipados debidos al vaciado, durante la etapa de curado ydespués que la obra falsa es removida. La contraflecha es indispensable para evitar no solo unperfil indeseable de la estructura al cabo de los años, sino que queden flechas ó lagunas quemolestan al tráfico y producen defectos en el drenaje del tablero.

EJEMPLO DE PUENTE EN VIGA CAJON APORTICADOPara ilustrar el procedimiento de cálculo de un tablero celular en viga cajón de concretoarmado, hemos escogido como ejemplo un puente aporticado de dos luces iguales de 30.00mts. c/u apoyadas en una monocolumna central. No se efectuará el análisis de la estructura,sino se indicaran solamente solicitaciones finales de dicho análisis, a los efectos de diseño.

Se incluye ejemplo típico en Hoja de Cálculo tipo EXCEL™

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Ejecución de puente en viga cajón por voladizos sucesivos postensados