Diseño de puente no convencional: estructura reticulada híbrida de altura variable construida por voladizos sucesivos

Abstract

Los puentes reticulados híbridos son estructuras no convencionales de uso poco común a nivel global cuyo diseño no está cubierto por las normas actuales. En el Perú se han aplicado en algunos lugares, pero aún predominan estructuras convencionales, aun cuando su costo es mayor en comparación con los no convencionales. La presente tesis aplica a este tipo de puentes, la tecnología constructiva de los voladizos sucesivos y propone su aplicación en los suelos rocosos del Perú en zonas de selva de baja sismicidad. En el presente estudio se modelan, analizan y diseñan los elementos de un puente reticulado hibrido considerando su construcción desde dos frentes empleando grúas ligeras. La brida inferior es una sección cajón de acero, la brida superior es el tablero de concreto postensado, las montantes y diagonales tubos de acero, mientras las uniones son de tipo hibrido. Se describe los criterios empleados en el modelamiento de las etapas constructivas para las condiciones de apoyos, nudos y elementos. Además, se profundiza en el comportamiento del concreto a largo plazo debido a las acciones de fluencia (creep) y contracción (shrinkage) en la brida superior. Se exponen las acciones actuantes en la estructura en cada etapa del proceso constructivo presentando los resultados del análisis estructural, luego se realiza el diseño de los elementos metálicos y de concreto. Finalmente, se realiza la cuantificación de los materiales y una estimación de los costos del puente, y se compara con puentes realizados en el Perú de acuerdo a su costo por metro lineal.

Hybrid truss bridges are unconventional structures rarely used worldwide, whose design is not covered by current standards. In Peru, they have been used in some locations, but conventional structures still predominate, despite their higher cost compared to unconventional ones. This thesis applies successive cantilever construction technology to this type of bridge and proposes its application in rocky soils of the Peruvian rainforest with low seismic activity. This study models, analyzes, and designs the elements of a hybrid truss bridge, considering its double-sided construction using lightweight cranes. The lower flange is a steel box, the upper flange is a post-tensioned concrete deck, the uprights and diagonals are steel tubes, and the joints are hybrid. The criteria used in modeling the construction stages for the conditions of supports, nodes, and elements are described. In addition, the long-term behavior of concrete due to creep and shrinkage in the upper flange is explored in depth. The structural actions affecting the structure at each stage of the construction process are presented, followed by the design of the steel and concrete elements. Finally, the materials are quantified and the bridge's costs are estimated, comparing it with bridges built in Peru based on their cost per linear meter.