Puentes Losa

Este tipo de puentes son usados especialmente para luces menores a los 7 metros en puentes carreteros y 5 metros tratándose de puentes ferroviarios , pudiendo llegarse a luces de 12 metros con hormigón armado y hasta los 35 metros con losas de hormigón preesforzado, y son de una gran ayuda espacialmente cuando se están reutilizando antiguos estribos , en las figuras siguientes se puede observar algunas características más importantes de este tipo de puente.

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Figura Vista en perspectiva del puente losa

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Tipos de puentes losa.

Los puentes losas pueden formar uno de los tres tipos siguientes:

1) Uno o mas tramos de losa simplemente apoyados sobre estribos y/o pilares. Este tipo se denominan losas simples, y puede observarse en la figura anterior o en la figura:

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Figura Puente de losa maciza de concreto armado de varios tramos

2) Una losa continua extendiéndose sobre tres o más apoyos pero sin que esta forme una sola sección con estos. Este tipo de losa se denomina losa continua y puede ser de espesor uniforme o variable y en este último caso la variación de espesor puede ser lineal o parabólica.

3) Una losa continua y además la cual este unida con sus apoyos, en uno o más tramos, constituyendo una losa en pórtico. En este caso el espesor es mayormente variable salvo que se trate de losas de luces inferiores a 6 metros por cada tramo.

En el presente capítulo solo se tratará el primer tipo, las losas simples recordando al estudiante que los otros dos tipos pueden ser tratados como un caso de puentes continuos y como un pórticos respectivamente.

Características Generales.

Los puentes losas requieren por lo general más acero y más concreto que otros puentes, pero su encofrado es mucho más sencillo, siendo algunas veces mayor la economía representada por la facilidad de ejecución del encofrado que el costo de la mayor cantidad de material.

A medida que se incrementa la luz del puente, también la diferencia entre la cantidad de los dos tipos de materiales va aumentando y no así la diferencia del costo del encofrado, existiendo así por lo tanto un limite económico para el empleo de los puentes losas. Este limite depende del costo relativo de los materiales (acero, cemento principalmente) al costo del encofrado. Es por eso que el limite esta entre los 7 a 12 metros, como se indico anteriormente.

Dispositivos de apoyos.

El apoyo fijo y el móvil de una losa pueden estar constituidos no solamente por un apoyo de neopreno sino también pueden ser constituidos por una plancha de calamina o cartón, preferiblemente cubiertos con brea, que aislé la losa de la cajuela del estribo o pilar, para evitar así la continuidad.

El apoyo fijo se diferencia del móvil en que la losa se ancla al estribo o pilar mediante varillas de acero (Dowelz) colocadas en hileras paralelamente al cuerpo del estribo. Estas varillas son suficientes para anclar la losa impidiendo movimientos horizontales de la misma pero que no transmite momentos.

Puentes Esviajados.

Se dice que el tablero de un puente tiene esviaje ó que está construido en esviaje, cuando la forma en planta del tablero no es rectangular. Esto quiere decir que la horizontal de los apoyos del tablero forman un ángulo distinto a 90 grados, con el eje longitudinal del tablero.

En la mayor parte de los casos modernos los puentes son esviajados, no presentando mayores problemas ni inconvenientes si éstos están compuestos por vigas, en cambio cuando se trata de losas simplemente apoyadas los esfuerzos que en ellas se presentan difieren de los de las losas rectas, aumentando esta diferencia con el ángulo de esviaje.

Los tableros con planta curva también tienen las mismas dificultades, las cuales aumentan mientras menor sea el radio de curvatura y mayor la longitud de los tramos.

En el caso de losas simplemente apoyadas las cargas se transmiten a los apoyos extremos tratando de seguir el camino mas corto para llegar a ellos.

Se puede observar entonces que los planos de esfuerzo máximo no son paralelos al eje del camino con lo que la deformación de la losa esviajada tenderá a la de una superficie alabeada. En la siguiente figura se muestra esquemáticamente la variación de reacciones en función de los diversos ángulos de esviaje.

La determinación exacta de estas variaciones de reacción es muy difícil, sin embargo a continuación se presenta un procedimiento simplificado que permite soluciones rápidas y racionales. Tratándose de tramos con varias losas esviajadas, la reacción sobre las pilas se va compensando tendiendo a la uniformidad.

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Si el esviaje es hasta de 20°, para el cálculo se considerará como luz la que se mide a lo largo de la línea central en el eje del camino precediéndose luego como si la losa fuese recta, incrementando las reacciones en las esquinas de los ángulos obtusos entre 0 y 50 % sobre la reacción media en proporción al ángulo de esviaje.

Si el ángulo de esviaje está comprendido entre 20° y 50° se tomará como luz de cálculo, la distancia perpendicular a la cara de los apoyos acotada con Lc en la figura 5.5, precediéndose luego como si la losa fuese recta, con lo que se define su espesor y armadura pero como no es recomendable disponer la armadura AS, perpendicularmente a la cara de los estribos porque no se cubren las solicitaciones de torsión en las esquinas con ángulos agudos, lo que se hace es proyectar esta armadura para lo que se multiplica el área de acero AS , por la secante al cuadrado del ángulo de esviaje con lo que se obtiene la armadura AS1 paralela al eje del camino.

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En este caso, las reacciones en las esquinas de los ángulos obtusos se incrementan entre 50 y 90 % sobre la reacción media y proporcionalmente al ángulo de esviaje comprendido entre 20° y 50°.

Para esviajes mayores a 50° no se debe emplear losa, aunque sean muy cortos los tramos, recomendándose en este caso las vigas T, las cuales provocan reacciones mayores en correspondencia con el ángulo obtuso pero en menor proporción que las losas, despreciándose este incremento en el cálculo.

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Figura Losa esviajada entre 20º - 50º y la disposición de la armadura

A continuación se desarrollara un ejemplo del diseño de un puente losa considerando el ángulo de esviaje.

Diseño de la losa.

El diseño de los puentes losa debe efectuarse basándose únicamente en los momentos producidos por cargas, no siendo necesario comprobar en la losa el esfuerzo cortante, ni la adherencia, y el diseño se hace basándose en las formulas dadas anteriormente para el ancho efectivo.

El calculo de los momentos debe hacerse separadamente para el peso propio y la carga viva , tomando en ambos casos una faja de losa de un ancho de unidad.

Si las losas se hallan bajo relleno, el ancho efectivo debe de aumentarse en 2 veces la altura del relleno, teniendo en cuenta que este reparte su carga a 45º manteniéndose siempre limites máximos de ancho efectivo en función del ancho de la losa y del numero de líneas de transito.

Para la estimación del peso propio el espesor de la losa puede tomarse aproximadamente como Lc/20 para losa mayores de 6.0 m. y Lc/15 para luces menores ó usar las fórmulas recomendadas por la AASHTO en la tabla 8.9.2 , en la sección 8.