Un puente ortotrópico o tablero ortotrópico es típicamente uno cuyo tablero fabricado consiste en una placa de acero estructural reforzada longitudinalmente con nervaduras o transversalmente, o en ambas direcciones. Esto permite que el tablero fabricado soporte directamente las cargas vehiculares y contribuya al comportamiento de carga general de la estructura del puente . El tablero ortotrópico puede ser parte integral de una cuadrícula de elementos de estructura del tablero, como vigas transversales del piso y vigas longitudinales, o estar soportado sobre ellas. Todas estas diversas opciones para los elementos de refuerzo, por ejemplo, nervaduras, vigas del piso y vigas principales, se pueden intercambiar, lo que da como resultado una gran variedad de paneles ortotrópicos.
Los tableros con diferentes rigideces en las direcciones longitudinal y transversal se denominan "ortotrópicos". Si las rigideces son similares en las dos direcciones, el tablero se denomina "isotrópico". [1]
El sistema de cubierta, placa y costillas de acero se puede idealizar para fines analíticos como una placa anisotrópica ortogonal , de ahí la designación abreviada “ortotrópica”.
Los elementos de refuerzo pueden cumplir varias funciones simultáneamente. Mejoran la resistencia a la flexión de la placa para permitirle soportar cargas locales de las ruedas y distribuir esas cargas a las vigas principales. También aumentan el área transversal total de acero en la placa, lo que puede aumentar su contribución a la capacidad de flexión general del tablero (es decir, la placa del tablero actúa como un ala superior en un cajón o viga en I ). Finalmente, los refuerzos aumentan la resistencia de la placa al pandeo .
Los mismos efectos estructurales también se aplican a la losa de hormigón en un puente de vigas compuestas , pero el tablero ortotrópico de acero es considerablemente más liviano y, por lo tanto, permite diseñar puentes de mayor longitud de tramo de manera más eficiente.
La resistencia al uso de una plataforma ortotrópica se relaciona principalmente con su costo de fabricación, debido a la cantidad de soldadura que implica. Además, debe ser prefabricada en lugar de ensamblarse en el sitio, lo que ofrece menos flexibilidad que las plataformas de hormigón in situ. Las plataformas ortotrópicas han sido propensas a problemas de fatiga y delaminación de la superficie de desgaste, que, al igual que la plataforma, también suele ser de un material muy delgado para reducir el peso. [2]
En 1948, el ingeniero alemán Dr. Cornelis de MAN Corporation obtuvo la patente alemana n.º 847014. El manual de diseño de MAN se publicó en alemán en 1957. En 1963, AISC publicó su manual basado en las prácticas de diseño norteamericanas.
En todo el mundo existen miles de puentes con tableros ortotrópicos. A pesar de los ahorros y las ventajas (se puede ahorrar hasta un 25% de la masa total del puente reduciendo el peso del tablero, ya que las reducciones de peso se extienden a cables, torres, pilares, anclajes, etc.), en Estados Unidos sólo había unos 60 puentes de este tipo en uso a finales de 2005. [update]Alrededor del 25% de los puentes ortotrópicos de Estados Unidos se encuentran en California, incluido el puente San Mateo-Hayward , que es uno de los primeros puentes importantes de Estados Unidos que se construyeron con un tablero ortotrópico.
Algunos puentes de gran tamaño soportados por cables, además de los de mayor longitud ( puentes atirantados y puentes colgantes ), no serían factibles sin tableros ortotrópicos de acero. Los puentes de vigas cajón más largos o de mayor longitud ( puentes de arco inclinado , puentes móviles y dos puentes flotantes noruegos) utilizan tableros ortotrópicos.
El viaducto de Millau , un puente atirantado en Millau, Francia, tiene la superficie de tablero de acero ortotrópico más grande de cualquier puente individual. El menor peso bruto total de la superestructura permitió el lanzamiento del puente desde ambos extremos del viaducto de Millau.
El tablero ortotrópico del puente Akashi Kaikyō permitió a los japoneses construir el tramo más largo, de aproximadamente 6.000 pies (1.800 m), o un 50% más largo que el puente Golden Gate.
Los tableros ortotrópicos permiten una profundidad de tablero muy baja, lo que reduce la inclinación de las pendientes de aproximación y, por lo tanto, sus costos. La forma también se usa ampliamente en puentes levadizos y otros puentes móviles , donde se pueden lograr ahorros significativos en el costo de los elementos mecánicos al usar un tablero más liviano. El puente ferroviario El Ferdan sobre el Canal de Suez de Egipto es el puente giratorio más largo del mundo. El puente Erasmus tiene un tablero ortotrópico tanto para su puente atirantado como para su tramo levadizo. El puente Danziger de Nueva Orleans es un puente levadizo vertical muy grande .
El Mumbai Trans Harbour Link , también llamado Atal Setu, es el primer puente de acero ortotrópico de la India. Conecta el sur de Mumbai con la JNPT (Nhava Sheva) de Navi Mumbai y ha reducido el tiempo de viaje entre Mumbai y Pune, Navi Mumbai, Goa y otras ciudades del sureste de Pune.
Es posible reequipar un puente diseñado originalmente con un tablero de hormigón o no estructural para utilizar un tablero ortotrópico más liviano, lo que se ha hecho para preservar o extender la vida útil de carga de puentes clave o emblemáticos en todo el mundo.
El puente Lions Gate Bridge se utilizó por primera vez en América del Norte en 1975, en el puente Lions Gate Bridge en Vancouver , que se completó en 1938 con un diseño excepcionalmente ligero. La plataforma de hormigón original del viaducto norte de 670 m (2200 pies) del puente Lions Gate Bridge fue reemplazada por una plataforma ortotrópica más liviana y más ancha, realizada en secciones utilizando una serie de cierres cortos del puente. [3] Las plataformas ortotrópicas en voladizo permitieron que el puente Tamar permaneciera abierto mientras se reemplazaba la plataforma principal en 1999. Un ambicioso reemplazo ortotrópico de toda la estructura suspendida original de la parte colgante principal del puente Lions Gate Bridge se llevó a cabo entre 2000 y 2001 y se completó sin interrupción en el tráfico de las horas pico, lo que dio como resultado que el puente de 63 años, no diseñado para durar, recibiera una nueva vida. [4]
Otro ejemplo notable, el puente Golden Gate de San Francisco , terminado en 1937, originalmente usaba una plataforma de hormigón . La sal transportada por la niebla o la neblina llegó a las barras de refuerzo , causando corrosión y desconchado del hormigón . Entre 1982 y 1986, la plataforma original del puente, en 747 secciones, fue reemplazada por paneles de acero ortotrópico más ligeros y resistentes durante 401 noches sin cerrar la calzada por completo al tráfico. [5] El proyecto no solo restauró el puente a su estado óptimo, sino que también redujo el peso de la plataforma en 12.300 toneladas (11.160 toneladas métricas ).
: impactos de las regiones frías en el transporte y la infraestructura
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Publicación n.º FHWA-IF-12-027
Ejemplos de puentes famosos con tableros de acero ortotrópicos
Puente Ortotrópico de Erasmo = Erasmusbrug ( Brug = puente en holandés)
Pont Gustave-Flaubert (Pont = puente y ortótropo = ortótropo en francés )
Alemán: Erasmus-Brücke ( Brücke = puente y orthotrop = ortotrópico en alemán)
El puente Juscelino Kubitschek (en portugués: Ponte Juscelino Kubitschek) (Ponte = puente en portugués)
Italiano Ponte sullo Stretto di Messina (Ponte = Puente en italiano)
Puente de Nordhordland = Nordhordlandsbrua ( Brúa = puente en noruego)