DISEO DE PUENTES ORTOTROPICOS

CAPITULO 1INTRODUCCIN

1.1. INTRODUCCIN A PUENTES METALICOS DE TABLERO ORTOTROPICO

Muchas construcciones magnficas y modernas de puentes del mundo usan los sistemas de acero ortotrpico como uno de los bloques bsicos estructurales estandarizados para las cargas de transporte en las cubiertas y para la tensin de los elementos delgados de la placa en la compresin.

Las planchas reforzadas de acero hace mucho se usaban en las aplicaciones de las construcciones de acero. Son difundidos especialmente en la industria de construccin naval y para las obras hidrulicas, tales como los depsitos, la puerta y los castillos. El primer puente de acero ortotropico (OSD) era desarrollado por los ingenieros alemanes en 1930, tal tablero era construida en 1936. En los Estados Unidos crean un sistema anlogo era construido denominado tablero de la batalla, porque, crean que era fuerte como el buque de guerra.

En general, el sistema OSD consiste en una placa de acero fina y plana, endurecido por una serie de nervios longitudinales muy prximos entre s, con el apoyo de vigas de piso transversales ortogonales. La cubierta tiene considerablemente diferentes caractersticas de rigidez en la direccin longitudinal y transversal. El tablero se considera que es anisotrpico estructuralmente. El nombre "ortotrpico" surge de una forma abreviada de la descripcin estructural tcnica.

Segn Teora y Diseo puentes ortotrpicos (Troitsky, 1987), "Porque diafragmas y vigas de piso son ortogonales y porque en los dos sentidos de sus propiedades elsticas son diferentes o anisotrpico, todo el sistema se conoca como ortogonal-anisotrpico, o, en pocas palabras, ortotrpicos. "Ingenieros alemanes se les atribuye la creacin de la palabra" ortotrpica "y una patente se registr en 1948 (Sadlacek, 1987).

Figura 1-1 Componentes del Sistema de Puente Viga de acero cubierta Ortotrpico mostrando (a) Abrir costillas y (b) Cerrado costillas (AISC, 1963. American Institute of Steel Construction

Los puentes OSD se usaban habitualmente en los Estados Unidos para las condiciones especiales del diseo. Una condicin para las estructuras largas del intervalo, donde la minimizacin de la carga muerta principal, tal como nuevo Tekoma el Narrous-bridge. Un segundo ejemplo es de las vigas cajn que contienen elementos de placa de compresin delgados que requieren refuerzo, como el Alfred Zampa Memorial Bridge (en la Figura 1-2)

Adems, minimiza influencias principales de transporte en el futuro. OSD abastece la superficie llana continua del viaje, largo contra la desaparicin del hielo de las sales con las articulaciones mnimas para prevenir el derrame y proteger otros componentes del puente.

Figura 1,2 Segmento Korobchatoy de la viga Ortotropica para Alfredo Zempa Memoriel-Bridzh, que quita el Segmento del tablero en el Lugar

Adems, los proyectos de los detalles crticos no dirigen la carga muerta o la fuerza definitiva, y es ms rpido, la carga viva (de las ruedas separadas, en algunos casos). En cualquier elemento, donde las bandas cclicas vivas de la tensin de la carga dominan sobre el diseo, el cansancio ser el estado del lmite.

Los instrumentos analticos eran limitados en su capacidad de determinar la cantidad de los estados de la tensin en estos detalles, y la base de datos temprano-experimentales de la resistencia y a fatiga era limitada.

Una ventaja clara para OSD es que es el sistema muy sobrante, y la fracturacin insignificante a menudo es ms grande que el disgusto, que se observar y ser documentado, y no la amenaza seria a la fuerza o la integridad de la estructura.

Figura 1-3 Cubierta Ortotrpica el Enlace Costilla-para-Vigas de piso (RF), mostrando el Detalle, Destinado al corte, del Levantamiento de la tensin.

Las superficies de desgaste aplicadas a OSD tambin han mostrado problemas de rendimiento en el pasado con grietas, ahuellamiento, empujar, y/o exfoliacin, que se ha traducido a menudo en mantenimiento preventivo y el rejuvenecimiento.

Estos problemas generalmente se han atribuido a un control inadecuado de la construccin, la degradacin del medio ambiente relacionado con los materiales, o el diseo flexible de la cubierta de acero. Este es tambin un sntoma de la falta de experiencia anterior. Mejoras de investigacin y desarrollo y diseo en general recientes, como el grosor de la placa de cubierta mnima de 14 mm a 16 mm (9/16 de pulgada a 5/8 de pulgada) se han ocupado de las causas de muchos de estos fracasos anteriores.

Adems, los conceptos de diseo actuales han demostrado su eficacia en muchos puentes de OSD modernos en los Estados Unidos y en el extranjero. Hay dos grandes categoras de materiales de superficie que se utilizan en la actualidad:

(a) los sistemas de pavimentos bituminosos incluyendo asfaltos lentiscos, asfaltos modificados y sistemas de asfalto reforzado(b) sistemas de superficies de polmero, incluyendo resinas epoxi, metacrilatos y poliuretanos.

Aunque, muchos materiales de revestimiento bituminoso no obligatorios de acero utilizados en puentes ortotropicos son 50 mm (2 pulgadas) o mayor grosor, mientras que la mayora de los materiales de revestimiento de polmero son 20 mm (3/4 de pulgada) o de menor grosor. El clima generalmente dicta qu tipo de superficie se va a seleccionar desde superficies bituminosas son ms sensibles a los cambios de temperatura. Ambos tipos superficie de desgaste han demostrado una vida til de ms de 30 aos..

1.2. ORGANIZACIN DEL SISTEMA OSD

La ingeniera de puentes OSD, incluyen el anlisis, diseo, detallado, fabricacin, pruebas, inspeccin, evaluacin y reparacin. comienza con la discusin de algunas de las diversas aplicaciones de construccin de puentes de OSD para proveer de fondo con ejemplos de estudios de caso. proporciona criterios bsicos para el establecimiento de una seccin transversal del puente OSD rentable y til con detalle la geometra que se ha utilizado en los ltimos proyectos en todo el mundo. proporciona la informacin necesaria para el anlisis de ingeniera del puente OSD, incluyendo el comportamiento y la aplicacin de tcnicas refinadas fundamental. aborda los detalles de diseo tales como materiales, proteccin contra la corrosin, proporciones mnimas, y la geometra de conexin. proporciona la fabricacin bsica, soldadura y procedimientos de montaje de los componentes del puente OSD, ilustrados por fotografas de prcticas de taller.

CAPITULO 2.APLICACIONES DEL PUENTE

2.1. EL FONDO GENERAL

Por falta general de experiencia de cubierta de acero ortotrpico (OSD) puentes en los Estados Unidos. Se tiene por objeto poner de relieves algunos de los proyectos de xito notables en todo el mundo. Los buenos resmenes de proyectos de puentes de OSD se pueden encontrar en las referencias por Troitsky (1985), Huang et al (2008), Hoorpah (2004), Korniyiv (2004), y Choi et. Al. (2008). A pesar de que cada rgano de gobierno de todo el mundo ha adoptado las diferencias sutiles en trminos de diseo y de la prctica que detalla, la coherencia relativa como el conocimiento colectivo ha sido compartida en una forma sin precedentes.

La mayor ventaja de la construccin OSD se realiza cuando se utiliza en puentes de tramo largo, ya que es relativamente ligero, y puede funcionar en accin compuesta con los miembros longitudinales principales. OSD tambin son excelentes candidatos para puentes en zonas ssmicas donde se puede reducir las fuerzas de inercia ssmicas en los embarcaderos y las fundaciones y son capaces de someterse a deformaciones dctiles sin fallas repentinas. OSDs son tambin altamente deseables en puentes mviles donde se proporcionan un rendimiento duradero con mayor facilidad de movimiento. ODS se han utilizado en puentes de ferrocarril, donde el menos mantenimiento, se desea la solucin ms durable.

En resumen, el diseo OSD puede proporcionar una solucin rentable en las siguientes condiciones:

Puentes de tramo largo Puentes mviles Puentes en zonas ssmicas Puentes en donde se requiere la construccin rpida Puentes donde se requiere una mayor vida til Condiciones de clima fro donde el concreto es difcil elenco en el lugar

Dado que muchas de las aplicaciones existentes de construccin ortotrpicas son de larga vida, todos ellos son diseos muy especiales en trminos de la seccin transversal del puente y la configuracin de la superestructura.

Una serie de proyectos de puentes ortotrpicos notables se discuten en base en las categoras generales: viga de placa Puentes, Puentes viga cajn, Puentes colgantes, Puente mviles. Aunque hay muchos tipos diferentes de puentes que utilizan la construccin ortotrpica, se hizo hincapi en que el diseo bsico del OSD es bastante similar en todos los casos.

2.2. PUENTES TRABE ARMADA

Puentes OSD de este tipo fueron construidos originalmente en la dcada de 1930 bajo el nombre de "estructuras de piso battledeck". Una placa de cubierta se suelda a la parte superior de las secciones longitudinales I, T, o WF. Las secciones actuaron como costillas y estaban espaciados hasta 0,838 m (33 pulgadas) de centro a centro, en funcin del espesor de la placa de cubierta. Tres ejemplos de ortotrpicos puentes de viga de placa utilizados en los Estados Unidos son el camino Crietz sobre el puente de la I-496 en Lansing, MI, (1969), BART Puente No. A-096 en Berkeley, CA, (1972), y el Puente de 680-580 prueba en Dublin, CA, (1965). El 680-580 puente fue construido como un puente experimental para verificar el desempeo de los dos tramos de cubierta con diferentes detalles de acero y superficies de desgaste (Figura 2-1).

Figura 2-1 El dibujo de la seccin transversal y la fotografa del puente 680-580 en Dubln, California durante la construccin

En general, se seleccionan puentes multi-viga en corto para aplicaciones que abarcan medianas debido a su redundancia y por la facilidad de puesta en escena futuro. Por lo tanto, el coste global de tales puentes puede ser competitivo, a pesar de que la cubierta puede ser ms cara que el reparto comparable en lugar concreto.

2.3. PUENTES VIGA CAJN

La viga cajn se encuentra tpicamente para proporcionar una solucin menos complicada y ms elegante para abordar estos problemas. Las dos vigas cajn estn conectadas en los laterales y en voladizo interiores en el motor fuera de borda. Esto se hace para extender la anchura de la calzada y para equilibrar la carga en las cajas. Un ejemplo es el Puente de Dusseldorf-Neuss (1951). Los anchos de caja son 7.315m por 0,152 m (24 pies por 6 pulgadas).

El puente lleva seis carriles de trfico pesado a travs de la Baha de San Francisco y el asfalto epoxi originales superficie de desgaste todava est funcionando bien despus de 45 aos de servicio.

Figura 2-2 Representacin de la Puente de San Mateo-Hayward mostrando la profundidad variable de Vigas y el tablero Ortotrpico de Acero

Construccin OSD se encuentra ms a menudo en las secciones de viga cajn debido al requisito para rigidizar, componentes de placa delgadas de ancho. Caja de acero secciones transversales con un resultado OSD en una superestructura muy ligero, permitiendo a menudo para el montaje y puesta en marcha en la construccin de grandes secciones de la viga.

2.4. PUENTES ATIRANTADOS

La ligereza de los puentes transversales ortotrpicos los hace excelentes candidatos para su uso en tramos suspendidos para reducir al mnimo la carga muerta en el sistema de superestructura global. Esto incluye atirantados, suspensin, y puentes de arco. Las secciones transversales que se han utilizado incluyen viga placa, caja de mltiples celdas viga, sola viga cajn celular, y muchas combinaciones de rigidez cerchas.

Este puente ha demostrado ser un diseo libre de problemas bajo continuo trfico interestatal pesado en un entorno urbano (Abrahams y Hirota, 2004). La superficie de asfalto EPOXI que lleva original de un buen desempeo, pero hizo requerir reemplazo despus de aproximadamente 20 aos, debido al desgaste normal. Inspeccin reciente revel que de los 155.000 pies cuadrados de rea de OSD, esencialmente no hay dao por fatiga visible (HDR 2008)

Figura 2-3 Foto del Puente de Fremont sobre el ro Willamette en Portland, Oregn. La cubierta superior es una cubierta de acero ortotrpico para el cuerpo entero de la Unidad de vano principal.

2.5. CUBIERTA DEL PUENTE

OSD se han introducido en los Estados Unidos como una opcin para reemplazar el envejecimiento de hormign lleno de rejilla de acero o cubiertas de hormign armado sobre puentes colgantes.

En ambos proyectos, unidades de cubierta prefabricados se instalaron rpidamente durante el cierre del puente de la noche. El diseo emplea la solucin econmica de la utilizacin de las costillas en forma de U sin costosos recortes en las intersecciones de FB. La superficie de desgaste en la cubierta viaducto tambin ha demostrado su eficacia, superior a la vida til prevista (Buckland, 2004).

Figura 2-4 Foto area del puente de Lions Gate muestra la cubierta con segmentos de cubierta ortotrpica que es levantada en Place

2.6. PUENTES MVILES

En segundo lugar, ofrecen la carga planta entera (cuando se levanta el puente) a las vigas directamente a travs de la placa de cubierta con muchas menos dificultades que sus homlogos, la rejilla abierta y las cubiertas de rejilla rellenos de hormign. Tambin se reducen las fuerzas internas en los muones. OSD ha utilizado con xito en muchos tipos diferentes de puentes mviles, tales como puentes de elevacin, basculante, rampas de articulacin, puentes flotantes, y tramos de swing.

CAPITULO 3TIPOS DE SECCIONES DEL PUENTE

Se proporciona criterios bsicos para el establecimiento de un costo seccin transversal eficaz y til de la cubierta de acero (OSD) del puente, que incluye tanto la seccin transversal global (global) y los detalles de la seccin del panel (locales). Criterios para el diseo detallado de la geometra del panel, como la costilla y el piso del haz proporciones, el espaciado y palmo, se discuten. Los criterios de este captulo se proporcionan para la disposicin de diseo preliminar.

La Figura 3-1 muestra un ejemplo de como la seccin, con paneles modulares haciendo que el recinto. Las posibilidades son bastante amplias dependiendo del ingenio del diseador. Sin embargo, los detalles recomendadas de panel modular s se establecen tanto en base a la experiencia acumulada en todo el mundo a travs de las pruebas de laboratorio con xito y en el servicio del rendimiento.

Figura 3-1 Ejemplo de la Seccin Puente OSD viga cajn para Construccin Modular. Tenga en cuenta la repeticin de cada sub-grupo de la seccin.

3.1. DISPOSICIN GENERAL

Soluciones econmicas a menudo implican grandes secciones de campo, ya que son ms ligeras que las soluciones concretas comparables. El diseador debe consultar potenciales fabricantes para su entrada si desean explorar diseos que pueden estar fuera de los lmites de la construccin de puentes de acero convencional.

El OSD permite el desarrollo de secciones de puentes de varias vigas modulares que son rpidamente construible.

Adems, una vez que las vigas se han erigido, se establece una plataforma de trabajo segura, proporcionando un fcil acceso para los trabajadores sin necesidad de atar y de la puesta en escena de los materiales.

Desde los puentes de OSD tienen una cantidad relativamente grande de rea de superficie de acero con potencial de corrosin, capacidad de servicio debe ser considerado en el desarrollo de la seccin transversal de puente. Por esta razn, se prefieren secciones cerradas que minimizan el rea expuesta.

3.2. PANEL DE DETALLES ORTOTROPICOS

Las costillas se pueden hacer discontinua para encajar entre los FBs; Sin embargo, la corriente prctica suele hacerlos continua a travs de corte "ventanas" en las placas web de los FBs (tal conexin discontinua no se permitira para los estndares actuales de soldadura de los Estados Unidos). OSDs sometidos a cargas de las ruedas directos son tpicamente endurecieron con nervios cerrados.

Figura 3-2 Costilla comn para cubiertas ortotrpicas, con las costillas abiertas y cerradas

Los FBs son generalmente hechos de planchas de acero soldadas entre s o un perfil laminado en la forma de una seccin en T invertida, y el ala superior est formada por la placa de cubierta. FBs estn generalmente espaciadas 3,05 a 6,1 m (10 a 20 pies), dependiendo del sistema de costilla empleado. Obviamente, el aumento de la separacin FB requiere menos de los costosos (RF) intersecciones-costilla-a vigas de piso.

Tramos ms largos de costillas se han utilizado en algunos casos (Wolchuk, 2004), pero el rendimiento de este tipo de diseos bajo trfico pesado no ha sido bien probada. Es difcil controlar los esfuerzos de fatiga en las intersecciones libres de derechos para tramos largos de las costillas. Una consideracin adicional para FB espaciado es la distancia transversal de las vigas principales (es decir, FB palmo).

3.2.1. ABIERTOS SISTEMAS COSTILLA

Costillas abiertas se pueden hacer de barras planas (ms comunes), formas de bulbo, T-secciones invertidas, o ngulos (Figura 3-2). Por lo general, varan en tamao de 9mm por 203mm a 25mm por 305mm (3/8 pulgadas por 8 pulgadas a 1pulgada por 12pulgadas) a lo largo de la seccin transversal del puente, y estn espaciados aproximadamente 305mm a 406mm (12 pulgadas a 16 pulgadas) en el centro. Longitudes lapso de los sistemas de costillas abiertas son por lo general en el rango de 1,52m a 3,05m (5 a 10 pies).

3.2.2. CERRADO COSTILLA SISTEMAS

Lo ms comn entre los muchos tipos de costillas cerradas son la trapezoidal, en forma de U, y las costillas en forma de V .La seccin ms comnmente utilizado es la costilla trapezoidal. Se ha encontrado que es el ms til por los ingenieros y la industria del acero en todo el mundo. El sistema cerrado costilla es el sistema preferido para abrir relativa costillas para un nmero de razones. En primer lugar, tiene mucho mayor a la flexin y rigidez a la torsin.

3.2.3. COSTILLA

Es tpicamente durante el diseo preliminar (es decir, antes de la ejecucin de cualquier anlisis o pruebas) que la separacin de costilla, palmo, y la rigidez, as como el espesor de la placa de cubierta, deben ser seleccionados. Reglas generales de lmites a estas proporciones se proporcionan en el Euro cdigo (ECS 1992). Esto limita flexin local de la placa de la cubierta y diferenciales desplazamientos entre las costillas de carga de las ruedas para aumentar la longevidad en el vistiendo superficie y reducir las tensiones en el (RD) de soldadura-costilla a la cubierta.

Figura 3-3 Orientacin sobre la costilla mnima rigidez como una funcin de la costilla cruzada dispuesta en el Eurocdigo (ECS, 1992)

Como una ayuda para el diseo de tamao y de estrs clculos preliminares, propiedades de la seccin de las costillas trapezoidales cerradas. Hay, profundidades de costillas varan de 203 mm a 356 mm (8 pulgadas a 14 pulgadas), espesor de pared vara de 6 a 11 mm (1/4 de pulgada a 7/16 de pulgada), y la anchura nervadura superior vara de 292 mm a 387 mm (11 1/2 pulgadas a 15 1/4 pulgadas) con una anchura de brida inferior fijo de 165 mm (6 1/2 pulgadas).

Figura 3-4 Proporciones cubierta ortotrpica en proyectos recientes de todo el mundo, incluyendo la banda bsica y vigas de piso. Dimensiones como se muestra en el grfico.

CAPITULO 4

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y ANLISIS

La informacin necesaria para el anlisis de ingeniera del puente de cubierta de acero ortotrpica (OSD). Se centra en el tema de comportamiento a la fatiga y la evaluacin de esfuerzos de fatiga utilizando el mtodo de anlisis de elementos finitos (FEA).

Se proporciona una revisin superficial de la placa de teora de la flexin, las ecuaciones de Huber, y el Mtodo Esslinger Pelikan para el tratamiento analtica simplificada de la OSD para la comprensin de los antecedentes y el desarrollo del comportamiento terico de OSD basado en mtodos de anlisis clsicos (directos).

4.1. PRCTICAS EN CONSTANTE EVOLUCIN

Este enfoque para reducir al mnimo el material pareci satisfacer los requisitos de diseo en un momento en problemas de fatiga no se entienden completamente. El resultado fue que las placas de la cubierta que abarcan 305 mm (12 pulgadas) entre las costillas podra ser tan delgada como 9 mm (8.3 pulgadas).

En la dcada de 1950, la prctica de usar OSD avanzado, al igual que el acero estructural, que era tpicamente 227,7MPa (grado 33ksi) en ese momento. Ms recientemente, Grado 345 (Grado 50) de acero comenz a ser utilizado a partir de la dcada de 1990, sin embargo, las secciones de costillas apenas han cambiado, mientras espesor de la placa de cubierta est en aumento.

Figura 4-1 Las primeras versiones de formas de corte de salida del alivio de tensin para la costilla en forma trapezoidal que muestra el uso y flujo de estrs a travs de mamparosPara estos diseos iniciales, la longitud de la escotadura se determin principalmente por ensayo y error y estaba destinada a minimizar los efectos fuera de plano sobre costilla y FB engendrado por la rotacin de costilla alrededor del eje horizontal transversal.

A menudo mencionado por los profesionales de OSD es el "Efecto Ostapenko", que supuso que la ampliacin de la cara inferior de costilla debido al efecto de Poisson fue la causa de raz de craqueo.

Figura 4-2 Corte Horizontal de esfuerzos a travs del mamparo que muestra la tensin y la compresin de Campo Interino diagonal

Figura 4-3 Comn Cracking que pueden ocurrir en la Corte de salida cuando se utiliza este mamparo.

Estos estudios no eran necesariamente exhaustivos para los estndares de investigacin, pero llevaron a las revelaciones de que no podra haber sido concebidos por el uso de tcnicas de anlisis simplificados. Los estudios indicaron que: Donde (siguiente anlisis simplificado) la tensin longitudinal (lr) en la soldadura RF sera la compresin, independientemente de la posicin de la rueda en relacin con la lnea central de la nervadura, la respuesta real de la costilla podra ser de traccin o de compresin, dependiendo de la rueda transversal posicin aplicada en las bahas adyacentes a la membrana. La traccin y tensiones de compresin podran alternar en cada cara de cada tallo costilla, dependiendo de rueda posicin transversal.

Figura 4-4 Costilla-para-Vigas de piso (RF) Conexin Mostrando la Mejora suave terminacin del recorte y Subraya pertinentes que deben considerarse en la articulacin

Los practicantes que desarroll este diseo se determinaron que, como regla general, cuando la profundidad de la FB y la profundidad de costilla tienen una relacin d/h> 2, el diseo tendra xito. Obviamente, esta relacin se basa en las rigideces de las costillas especficos y FB espaciado. Es claro que la preocupacin es reducir al mnimo fuera de plano los esfuerzos de flexin en la web FB, y que, si la relacin d / h ser inferior a 2, esto debe ser subsanada por una ms rgida y ms pesado costilla que girar menos.

Adems, un diafragma intermedio que se extendera la carga a ms costillas se puede utilizar. Las ventajas y desventajas de este tipo de diseo sin recorte se describen a continuacin:

Figura 4-5 Bosquejo de Costilla-para-Vigas de piso (RF) Altura de conexin y de la Seccin Mostrando exagerada deformacin fuera del plano de la flexin de la costilla y Vigas de piso cuando no del recorte se utiliza

USO FUTURO DE LA COSTILLA INTERNA

Hay una creencia generalizada en la industria que los mamparos no proporcionan suficientes beneficios y problemas actuales, tales como:

Ellos son costosos de fabricar y presentar terminaciones abruptas, que deben ser aliviados mediante la molienda si el anlisis indica como tal. Las fallas de las soldaduras que fijan el mamparo no son capaces de ser inspeccionado y grietas podran eventualmente convertirse en el tallo. La alineacin no est asegurada con el FB, ya que la costilla y la placa de cubierta se unen antes de la colocacin de FB, posiblemente, la introduccin de desplazamientos y tensiones secundarias adicionales.

4.2. MECANISMOS DE COMPORTAMIENTO

4.2.1. DEFORMACIN LOCAL CUBIERTA PLACA - SISTEMA 1

Distribucin de la carga comienza con la transferencia de carga de las ruedas locales de la placa de cubierta para las paredes de los nervios de soporte. La respuesta est influenciada por la separacin de las paredes de los nervios y el espesor relativo (rigidez a la flexin) de la placa de cubierta y las costillas. Se observa que las tensiones generadas a partir de este mecanismo se localizan y por lo tanto sensible al tamao de la carga parche rueda y cualquier dispersin de carga que puede ocurrir a travs de la superficie de desgaste.

4.2.2. PANEL DEFORMACIN - SISTEMA 2

Por el momento, el sistema ms complicado de analizar es el Sistema 2. El anlisis de este sistema requiere una comprensin de la conducta de dos vas de distribucin de carga del panel OSD cuando se somete a carga fuera del avin, que es un problema complejo. Las primeras soluciones de ingeniera que utilizan OSDs tenan un fundamento ideolgico de la teora de la elasticidad de placas

Esta ecuacin representa el equilibrio esttico de una placa de espesor uniforme con propiedades ortogonales y de torsin, Dnde: Dx = placa de flexin rigidez en la direccin x Dy = placa de flexin rigidez en la direccin y H = rigidez torsional efectiva de la placa p (x, y) = la carga en cualquier punto en el plato con coordenadas de (x, y)

Para resolver las tensiones, suponiendo Dx, Dy, y H se puede estimar, es necesario encontrar w (x, y), el desplazamiento vertical en la direccin z que satisface la solucin homognea y particular de la carga p (x, y). Los momentos por unidad de longitud se le dan a travs de:

Dnde:

= Coeficiente de Poisson en cada direccin respectiva.

La ecuacin diferencial se presta a soluciones de la serie de Fourier. Soluciones rigurosas de esta ecuacin para OSDs son tareas realmente desalentadoras cuando FB representan tantas discontinuidades en la continuidad o lmites inciertos con las que es necesaria la compatibilidad, pero cuyo desplazamiento no se entiende fcilmente. Recientemente, Higgins (2003, 2004) aplicado con xito esta tcnica solucin para el clculo de los momentos y flexiones de los sistemas de cubierta de rejilla llenas, que est soportado por FEA y los resultados experimentales.

COSTILLAS ABIERTAS

La placa de cubierta se trata como un haz, es decir, la placa se le da rigidez en la direccin corta, de la costilla a costilla. Deflexin y de flexin (120 MPa a 178,7Mpa [25,9ksi]) y los criterios de cizallamiento rigen, dando un espesor de 9 mm (3/8 de pulgada) durante un 305 mm (12 pulgadas) de espacio de costilla, por un 53,4kN (12 kip) carga de la rueda. La carga de la rueda se distribuye a los nervios adyacentes como en un rayo sobre bases elsticas. En resumen, los conceptos de ortotropcos son abandonados en favor de la compatibilidad parcial entre las vigas. Rigidez transversal global se ignora; lneas de influencia para vigas se invocan.

COSTILLAS CERRADAS

La rigidez torsional de la placa de cubierta se rige por G, K, y tal como se define por la siguiente ecuacin:

Donde G es el mdulo de cizallamiento para el acero, K es un factor que representa las propiedades fsicas y geometras de la nervadura tales:

Donde Ar = rea encerrada por la costilla cerrada; u = toda la longitud de la placa de costilla cerrada; a = ancho de la costilla donde se une a la placa de cubierta; tr = espesor de la placa de costilla; tp = espesor de la placa de cubierta; e = espaciamiento entre las costillas tallos de las costillas adyacentes; es decir, un espaciamiento + e = costilla; = un nmero menor que 1 que representa la reduccin de la rigidez a la torsin debido a la flexibilidad de la placa de cubierta. El Manual de Diseo de Puentes de Acero Ortotrpico Placa de cubierta (AISC, 1963) ofrece largas frmulas para la evaluacin de este factor para cuatro geometras cerradas las costillas.H = distribuye rigidez a la torsin por unidad de anchura de la cubierta.

La rigidez transversal de la placa de la cubierta y las costillas se ignoran. Esslinger / Pelikan resuelve la ecuacin diferencial Huber y desarroll grficos para momentos longitudinales para diversas cargas y vanos. Los ajustes se realizan a momentos basados en la rigidez FB, de la misma manera como se hace para las costillas abiertas.

4.2.3. NERVIO LONGITUDINAL DE FLEXIN - SISTEMA 3

El Sistema 3 proporciona los momentos de costillas y tijeras que resultan de la flexibilidad FB. Los FBs flexibles causan un aumento en los momentos de costillas positivos y una disminucin en los momentos de costillas negativos, as como una disminucin en el momento FB positivo.

El Mtodo Pelikan-Esslinger dirigida parcialmente este problema y proporciona una tcnica para la evaluacin directa de los cambios en la costilla y momentos basndose en su relativa flexibilidad.

4.2.4. VIGAS DE PISO EN PLANO FLEXIN - SISTEMA 4

Los recortes con geometra selecta han demostrado experimentalmente que las tensiones fuera del plano pueden mantenerse por debajo de 17,25MPa (2,5MPa), o el 25% de la tensin en el plano (Williamsburg y Bronx-Whipruebasone). Por lo tanto, el foco en el comportamiento en el plano puede estar justificado en algunos casos. Para simplificada anlisis 2-D, un enfoque equivalente Vierendeel modelo fue propuesto por Haibach y Plasil (1983) y ha sido adoptado en el actual Eurocdigo (ECS, 1992). En este modelo, la cuerda superior es equivalente a la placa de la plataforma real. El acorde es entonces clavado en postes verticales que constan de dos partes.

Figura 4-6 Vierendeel Modelo para el anlisis simplificado de un Vigas de piso Cubierta Ortotrpico que muestra la distribucin cualitativa de la fuerza de corte a travs del diente (adaptado de Corte, 2007)

4.2.5. VIGAS DE PISO DISTORSIN - SISTEMA 5

Durante la ltima dcada, las pruebas de laboratorio en los Estados Unidos y el uso de la FEA arrojan luz sobre los efectos en el comportamiento a lo largo del FB y cmo la rigidez de la FB y la placa de cubierta de interactuar en formas que son a menudo en oposicin. Por ejemplo, un aumento en el grosor FB puede mejorar rangos de estrs RDF, pero podra exacerbar ellos en el corte o en las soldadas en todo detalle.

Los mecanismos locales que repercuten en toda la costilla / FB detalles a lo largo del FB o el diafragma son: Fuera de la distorsin avin de rotacin de costilla En distorsin plano de cortante horizontal En distorsin plano de desplazamiento vertical del diente.

Fuera de distorsin plano de rotacin de la costilla: La Figura muestra las concentraciones resultantes de la rotacin costilla en apoyo. Este comportamiento fue una de las primeras preocupaciones de la industria, pero se ha descontado como el ms importante, ya que se completaron los estudios que se han mencionado.

En distorsin plano de cortante horizontal: Existen efectos cortantes horizontales internamente en cualquier miembro de flexin donde hay fuerzas de cizallamiento transversal al eje del miembro. De mecnica bsica, esto est representado por la cantidad VQ / I. En OSDs, donde existen discontinuidades en virtud de la costilla que pasa a travs de la abertura web FB, estos efectos toman una forma peculiar que se ilustra en la parte en la Figura, cuando est presente un mamparo.

Figura 4-7 Bosquejo de Costilla-para-Vigas de piso (RF) Altura de conexin y de la Seccin Mostrando exagerada deformacin fuera del plano de la flexin de la costilla y Vigas de piso cuando un corte se utiliza

El efecto VQ / I provoca la flexin del diente, lo que crea concentraciones de esfuerzos cerca de la base y en la placa de cubierta. Las concentraciones indicadas son ms graves en el detalle de la escotadura debido a que el diente es mucho ms dbil en el plano que el detalle en la figura 4-8. Se hace notar que la Figura 4-8 y la Figura 4-9 son exageraciones destinados a ilustrar la VQ / I mecanismos, que en Europa se denomina, en cambio, como el efecto Vierendeel.

Figura 4-8 La deformacin de la cubierta, Vigas de piso, y Costilla Como resultado de la VQ / I Efectos sobre el diente Vigas de piso, sin corte abierto. Elevadores de tensin se muestran en la parte inferior de la costilla redondeado

Figura 4-9 La deformacin de la cubierta, Vigas de piso, y Costilla Como resultado de la VQ / I Efectos sobre el diente Vigas de piso, con corte. Elevadores de tensin se muestran cerca de la cima de la Transicin del recorte redondeado

Se observa que cuanto mayor es el recorte se hace, peor es la tensin en la placa de la cubierta se convierte, mientras que las tensiones en el tallo disminuyen costilla.

En distorsin plano de desplazamiento vertical del diente El tamao de la escotadura y el espesor de la FB impacto de las tensiones en el RDF resultante de este mecanismo de distorsin tambin. Para limitar los desplazamientos verticales de la placa de cubierta, la dimensin del diente total restante Dt debe ser tan grande como sea posible con el menor cortado como sea posible usando un radio mnimo despus de la terminacin, de acuerdo con las resistencias de fatiga requeridas a costilla y en las superficies de FB. Una gruesa diente FB reduce este efecto, mientras que puede aumentar fuera del plano efectos de cantidades ms pequeas.

Figuran 4-10 aplicaciones de una carga de ruedas a la costilla con un corte y el desplazamiento del diente vertical resultante

4.2.6. COSTILLA DISTORSIN - SISTEMA DE 6

Este fenmeno muy importante fue completamente ignorado hasta hace poco. En un sistema cerrado costilla, la rotacin de la nervadura, cuando la rueda est en el tramo medio y excntrico con respecto al eje de la nervadura, hace que el nervio de torcer alrededor de su centro de rotacin con el consiguiente desplazamiento lateral en el tramo medio. El FB, sin embargo, representa un lmite fijo (en el plano de rotacin). Mediante la observacin de las curvaturas en la figura 4-11, es evidente que una menor profundidad de corte a cabo creara efectos ms graves en la terminacin de corte.

Figura 4-11 Costilla Efectos de distorsin que muestran los distintos puntos de la distorsin en la (RF) Conexin Costilla-para-Vigas de piso

Para hacer el detalle recorte funciona bien en combinacin con un mamparo, el FB y mamparo hara tanto requieren terminaciones lisas para hacer frente a los efectos de la distorsin vertical. Si bien esto satisface las consideraciones tericas, problemas de fabricacin difciles se prevn en el lado de cierre para realizar la molienda necesaria.

4.2.7. SISTEMA MUNDIAL 7

Este mecanismo implica el desplazamiento de la viga ortotrpica del sistema de panel principal, ya que se extiende entre los puntos de soporte global. Esto puede ser evaluado utilizando mtodos convencionales de anlisis estructural. Para una estructura de tramo suspendido, estas tensiones pueden incluir las demandas locales de la viga que se extiende entre los puntos de anclaje de cable, as como las demandas globales de flecha del cable.

4.3. ANCHO DE VIGENCIA

La placa ortotrpica, cuando hizo un componente integral del sistema de superestructura del puente, se somete a tensiones tanto de respuesta local y global, como se indic anteriormente. El estado lmite bajo investigacin debe ser coherente con las hiptesis formuladas en la definicin del ancho efectivo.

Un ejemplo de esto es el caso de la losa de hormign anchura efectiva en una viga de acero compuesta; para el servicio y Fatiga estados lmite de la losa se considera plenamente eficaz, mientras que para los estados lmite Fuerza la losa tiene una eficacia reducida.

Figura 4-12 brida Anchos eficaces para Ortotrpico paneles de cubierta y gua de Diseo Grfico (Wolchuk y Mayrbaurl, 1980)Para el anlisis simplificado, la anchura efectiva de la cubierta, incluyendo la placa de cubierta y las costillas, en calidad de la brida superior de un componente de la superestructura longitudinal o una viga transversal puede tomarse como:

L / B 5: totalmente eficaz L / B