Clasificación y Dimensionamiento de Tableros de Puentes: Hormigón, Mixtos y Metálicos

Tipología y Cálculo de Tableros Rectos

El tablero consta de la plataforma y las aceras, siendo la plataforma la superficie apta para el tráfico.

Clasificación por Materiales

Según el material, los tableros pueden ser:

• Hormigón
• Metálico
• Mixto

Clasificación Estructural

Desde el punto de vista estructural, se distinguen:

• Vanos Isostáticos: Tableros que son estáticamente independientes uno de otro (respecto al tablero de las pilas, también son independientes).
• Vanos Hiperestáticos: Los tableros son dependientes uno de otro desde el punto de vista estático.

Se establece o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos:

• Si hay independencia: Viga Continua.
• Si hay dependencia: Pórtico.

Tableros de Hormigón

Se suelen emplear en luces cortas y medias.

Tableros en Vigas Doble T

Son prefabricados. Es la solución más común en vanos isostáticos. Se les puede dar continuidad, aunque se siguen comportando como isostáticos con el peso propio, y se comportan como continuos con las sobrecargas.

Ventajas e Inconvenientes

• Ventajas:
  • Prefabricación.
  • Fabricación alejada del puente.
  • Ahorro de cimbras y encofrados en obra.
  • Facilidad constructiva.
• Inconvenientes:
  • Estética.
  • Necesidad de grandes medios de transporte.
  • Al no dar continuidad, los momentos a resistir son mayores, lo que lleva a mayores secciones.

Tipos de Losa

La losa puede ser:

• Adosada: No se utiliza.
• Superpuesta: La losa se sitúa sobre las cabezas de la viga y, por lo tanto, se puede construir fácilmente con encofrado perdido.

Pueden ejecutarse mediante:

• Encofrado perdido entre vigas (doble T): Obliga a vigas extremas en los bordes.
• Encofrado perdido con armaduras en celosía: Permite tener voladizos.
• Losas de espesor completo: No suele ser habitual.

Tableros de Vigas Artesa

Son prefabricados, con sección en U. Se están utilizando a modo cajón, ensanchando la parte inferior. A estas se les llama monoartesa. Su diferencia con las de doble T es que pueden trabajar como viga continua completa, ya que es muy fácil darles continuidad.

• Si trabaja en isostática: Luces de 40-45 m.
• Si trabaja en forma continua: Luces de 60-70 hasta 90 m.

Es en aquellos puntos donde el momento es nulo donde interesa hacer las uniones, porque es donde menos sufre la estructura.

Ventajas y Desventajas

• Ventajas:
  • Mejor respuesta estructural.
  • Posibilidad de dar continuidad más fácilmente.
  • Menor número de aparatos de apoyo.
• Desventajas:
  • Mayor peso, lo que requiere mayores medios auxiliares y medios de transporte.

Tableros de Sección Cajón

Es una sección in situ, lo que implica que las vigas serán continuas.

Ventajas

• Gran cabeza de compresión inferior y superior.
• Gran rigidez a torsión.
• Gran rigidez transversal.
• Gran rigidez de giro.

Rangos de Luces

• Luces con canto constante: 25 a 70 m.
• Luces con canto variable: >70 m hasta 200 m.

Tableros de Sección Losa

Se hace in situ. Rango de luces: 20-40 m.

Tipos

• Armada.
• Pretensada.
• Maciza (canto).
• Aligerada (canto > 1,20 m).

Ventajas y Desventajas

• Ventajas:
  • Menor canto a igualdad de luz que las prefabricadas.
  • Se adaptan mejor a trazados curvos.
  • Genera mayor libertad en las pilas.
• Desventajas (frente a prefabricados):
  • Proceso constructivo más complejo.
  • Mayor duración en la construcción.
  • Afección inferior por cimbra.

Resumen de Criterios de Selección y Dimensionamiento

Criterios de Selección en Función de la Luz

• Hasta 45 m: Isostática o continua, prefabricada o in situ.
• De 45 a 65 m: Continua, prefabricada o in situ.
• A partir de 65 m: Continua y sección cajón.

Disposición de las Vigas

• En ferrocarriles: Vigas y alas debajo de las vías. Las cargas se transmiten con poco recorrido horizontal y, por tanto, se evitan losas resistentes.
• En carreteras: La carga se distribuye uniformemente.

Relación entre Carga Permanente (PP+CN) y Sobrecarga (SC)

La relación entre carga permanente y sobrecarga es importante porque determina la oscilación de los momentos flectores principales que actúan en las vigas. Esta relación es crucial para elegir la tipología adecuada.

Tipo de Viga a Utilizar

Las vigas pueden ser de dos tipos principales: Doble T o Artesa.

Variables Clave para el Dimensionamiento de un Tablero

Las variables más importantes son:

1. Luz del tablero.
2. Separación entre vigas: Depende del canto y del espesor de la losa. El espesor suele ser un mínimo de 0,25 m. La tendencia actual es colocar el menor número de vigas y, por tanto, lo más separadas posible.
3. Arriostramiento vertical: Actualmente en España, por facilidad constructiva, se ha impuesto evitar las riostras.
4. Clase de pretensado:
   • Pretensado: Cables rectos o quebrados, pero no parabólicos.
   • Postesado: Requiere dejar vainas.
5. Vinculaciones entre vanos de vigas prefabricadas: Las vinculaciones entre vanos en los tableros de vigas pueden ser de tres tipos:
   • Tableros simplemente apoyados.
   • Tableros semicontinuos.
   • Tableros continuos.

Tableros Mixtos (Acero y Hormigón)

Las vigas son de acero y la losa de hormigón. Estos dos materiales deben estar unidos, siendo necesario calcular el número de conectores. Estos materiales se comportan de forma diferente, lo cual genera esfuerzos tensionales. Su cálculo es más complejo.

Elementos Constitutivos

• Losa superior de hormigón.
• Viga inferior metálica.
• Rigidización longitudinal y vertical de la viga metálica.
• Arriostramiento transversal para rigidizar la sección.

Sección Bijácena

Consta de dos vigas metálicas doble T. Se utiliza hasta 40 m en isostática y hasta 100 m en continua.

Ventajas

• Simultaneidad y calidad.
• Transporte sencillo.
• Maquinaria sencilla.
• Facilidad de uniones.
• Se adapta con mayor facilidad a otros sistemas constructivos.
• Máximo aprovechamiento del ala inferior.

Los diafragmas rigidizan y controlan la deformabilidad tanto en servicio como en construcción. En el caso de luces pequeñas, la solución bijácena no es óptima, y se utiliza la multijácena.

Sección Cajón Mixto

Presenta una ventaja en puentes curvos y de grandes luces (>50 m). La esbeltez es mayor que en las bijácenas. Hay que tener especial cuidado en:

• El dimensionamiento y respuesta de la chapa inferior (riesgo de pandeos locales, requiere rigidización).
• La distorsión del cajón.

Tableros Metálicos

En este caso, la losa también es metálica.

Ventajas

• Menor peso.
• Mayor calidad y uniformidad.
• Mayor resistencia.

Se emplean en puentes de grandes luces. Es necesario estudiar tanto la chapa superior como la inferior.