T ESPE 032703 A

DISEÑO DE SÚPER ESTRUCTURA DE PUENTES ISÓSTATICOS
METÁLICOS FERROVIARIOS EN EL ECUADOR. CASO VIGAS TIPO I DE
ALMA LLENA.

Resumen.
En el siguiente artículo se presenta dos ejemplos de cálculo de súper estructuras de
puentes ferroviarios en acero. El primer diseño se la hace de forma manual en una hoja
electrónica de Excel en la tipología de súper estructura de tablero superior con vigas I
de almallena para una luz de 22.00 metros; y el segundo ejemplo práctico es una
aplicación del programa comercial SAP2000 con una aplicación para el mismo puente
diseñado de forma manual con la hoja electrónica en Excel, esto con la finalidad de
comparar resultados y comprobar los dos métodos.
1. Introducción.
En el Ecuador la mayor parte de puentes ferroviarios se encuentran en la línea de 466
km,Durán – Quito, con 90 puentes considerados obras de arte mayor, dentro de estos
90 puentes 85 son de Acero; y dentro de de los de Acero la tipología estructural más
utilizada en la superestructura es la de vigas tipo I de alma llena con tablero superior e
inferior.

Figura 1. Puente ferroviario con vigas de alma llena y tablero superior ubicado en el
tramo Sibambe Alausí.

1.1 Acero Estructural parapuentes ferroviarios.
El desarrollo del acero como material ha sido muy grande a finales del siglo XX. Los
procesos metalúrgicos químicos y físicos han desarrollado importantes avances y
mejoras en varias de las propiedades del acero. Los aceros de calidad estructural de alta
resistencia y baja aleación HSLA, por sus siglas en inglés (high-strength low-alloy) han
sido usados por muchos años en eldiseño y construcción de puentes ferroviarios.
Recientes investigaciones y progresos relacionados con el alto desenvolvimiento del
acero HPS (high perfomance steel) han provisto a este material de importantes mejoras.
Entre las mejoras de las propiedades del acero están:


Resistencia.



Ductilidad.



Resistencia a la fractura.



Resistencia a la corrosión.



Soldabilidad.

Losrequerimientos de diseño con respecto al acero; contenidos en este apartado están
basados conforme a los presentes requerimientos de las especificaciones del código
ASTM:
Tabla 1 Tipos de acero estructural según código ASTM.
ACEROS ESTRUCTURALES CÓDIGO ASTM

DESIGNACION ASTM

Fy- Limite de fluencia
Fu- Límite
Mínimo
Elástico Mínimo
psi

kg/cm2

psi

kg/cm2

Rangos de Espesor.
Para planchas y
barras
(in)hasta 6
hasta 4

Para planchas y barras
(cm)
hasta 15.24
hasta 10.16

Aplicable a
Perfiles
Laminados

A36
36000
2530.8 58000 4077.4
Todos
A709, Grado 36
36000
2530.8 58000 4077.4
Todos
A588 (Nota 2)
50000
3515
70000
4921
hasta 4
hasta 10.16
Todos
A709, Grado 50W (Nota2)
A588 (Nota 2)
46000
3233.8 67000 4710.1
desde 4 hasta 5
desde 10.16 hasta 12.70
Ninguno
A588 (Nota 2)
42000
2952.6 63000 4428.9
desde5 hasta 8
desde 12.70 hasta 20.32
Ninguno
A572, Grado 50
50000
3515
65000 4569.5
hasta 4
hasta 10.16
Todos
A709, Grado 50
A572, Grado 42
42000
2952.6 60000
4218
hasta 6
hasta 15.24
Todos
A852 (Nota 2)
70000
4921
90000
6327
hasta 4
hasta 10.16
Ninguno
A709, Grado HPS70W ( Nota 2 )
70000
4921
85000 5975.5
hasta 4
hasta 10.16
Ninguno
Nota1: Estos datos fueron actualizados en Enero 2000
Nota 2: A588o A709, Grado 50W, A852 y A709, Grado HPS 70 W poseen una resistencia a la corrosión atmosférica en todos los ambientes
substancialmente mejor que los aceros de carbón con o sin cobre. En muchas aplicaciones estos aceros pueden mantenerse sin pintar.

El tipo de acero que escogerá el diseñador se basará principalmente en las condiciones
ambientales y climatológicas a las que estará sometida laestructura de acero.

En el Ecuador particularmente los puentes de estructura metálica se encuentran
sometidos a agentes externos adversos; que los afectan con problemas de corrosión y
oxidación; por lo que la tipología de acero más conveniente es el acero ASTM A588
grado 50W; y es el que se utiliza para el ejemplo práctico que se presenta en el presente
trabajo.
Tabla 2. Composición química del...