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EJEMPLOS: ESTUDIO DE DOS CASOS

La finalidad de este apartado es analizar el comportamiento de los puentes flotantes frente a acciones verticales y horizontales, así como frente a un modelo simplificado de oleaje. Para llevar a cabo este análisis se han estudiado dos ejemplos “tipo” de puente flotante. El objetivo ha sido, en ambos casos, analizar su comportamiento con el fin de obteneruna serie de resultados que permitan conocer la respuesta estructural de este tipo de puentes, así como determinar los parámetros de mayor influencia y un rango de variación de éstos adecuado de cara a optimizar el diseño de la estructura y minimizar en lo posible sus esfuerzos y, sobretodo, sus movimientos. Inicialmente, se ha diseñado una sección transversal adecuada a los requerimientosfuncionales de un puente de estas características, útil en ambos ejemplos. La sección constituye un cajón de hormigón cuyas dimensiones y características geométricas de detallan a continuación.

Fig. 28. Dimensiones de la sección (m)

Área Inercia resp. eje horizontal Inercia resp. eje vertical Radio giro resp. eje horizontal Radio giro resp. eje vertical

8.51 m2 4.43 m4 127.24 m4 0.7215 m 3.8660mTabla 5. Características geométricas de la sección

Posteriormente, se dimensionan las dos tipologías de pontones flotantes sobre las que descansan sendos puentes. En ambos casos se trata de cajones de hormigón armado cuyo interior está constituido por celdas huecas que les proporcionan flotabilidad. Las dimensiones se obtendrán, para cada caso, atendiendo a criterios de equilibrio yestabilidad. Los modelos a analizar son, en primer lugar, un puente con tablero continuo apoyado sobre las pilas que descansan en una serie de cajones flotantes aislados. Por otra parte, el segundo caso ha consistido en un puente formado 53

por un tablero estructuralmente asimilable a una serie de vigas biapoyadas sobre les pilas, que a su vez van a parar a un único pontón continuo. Una vez finalizadala definición geométrica de las estructuras, se estudiará su comportamiento estructural utilizando un programa de cálculo, Robot Millenium v. 17.0, que proporciona las tensiones y deformaciones de la estructura. A partir de los resultados obtenidos se realiza un análisis crítico de éstos y se determinan los parámetros de mayor relevancia, así como su influencia.

4.1

Condiciones deflotabilidad

Previo al estudio de los puentes, debe considerarse su flotabilidad, y la forma en la que ésta afecta al diseño de la estructura. Para ello se realiza un pequeño recordatorio de las ecuaciones que rigen el equilibrio de un cuerpo parcialmente sumergido, que es asimilable a los flotadores de los puentes. Esta teoría se basa en el Principio de Arquímedes, según el cual el empuje verticalascendente al que se ve sometido un cuerpo en un medio líquido es igual peso del fluido desalojado por éste. Dado un cubo de área B x L y altura h como el que se muestra a continuación, las ecuaciones de equilibrio son las siguientes:
mg + P1A = P2 A mg + ρgxA = ρg( x + h)A ⇒ m = ρhA

(55)

donde:

P1 = ρgx

P2 = ρg(x + h)

Fig. 29. Esquema de presiones sobre un cuerpo sumergido en un fluido54

En el caso de los cajones de los puentes flotantes, el cuerpo está parcialmente sumergido en el líquido, por lo que P1 vale 0, y la variable m, referida a la masa, incluye el peso propio del pontón, el del tablero, y el resto de cargas permanentes que actúan sobre el puente. Por lo tanto:
P1 = 0 P2 = ρgx

(56)

Entonces, la ecuación de equilibrio resultante es la siguiente:
Wcajón+ R CP = E 0.3·b·L·h·γ H + R CM = b·L·x·γ H2O

(57)

De forma análoga, puede calcularse el desplazamiento vertical que sufre el cajón cuando se lo somete una carga vertical. En este caso, el Principio de Arquímedes señala que el valor de la fuerza aplicada es igual al volumen de agua desalojado por el cuerpo en su recorrido. En este caso, para una carga Q aplicada en el centro del cubo...