Cubierta ortotrópica

Un puente ortotrópico o una placa ortotrópica suele ser aquel cuya plataforma fabricada consiste en una placa de acero estructural reforzada longitudinalmente con nervaduras o transversalmente, o en ambas direcciones. Esto permite que la plataforma fabricada soporte directamente cargas vehiculares y contribuya al comportamiento de carga general de la estructura del puente. La plataforma ortotrópica puede ser integral o estar soportada sobre una rejilla de miembros estructurales de la plataforma, tales como vigas de piso transversales y vigas longitudinales. Todas estas diversas opciones para los elementos de refuerzo, por ejemplo, nervaduras, vigas de piso y vigas principales, se pueden intercambiar, lo que da como resultado una gran variedad de paneles ortotrópicos.

Las plataformas con diferentes rigideces en dirección longitudinal y transversal se denominan 'ortotrópicas'. Si las rigideces son similares en las dos direcciones, entonces la plataforma se llama "isotrópica".

El sistema de plataforma, placa y nervaduras de acero puede idealizarse para fines analíticos como una placa ortogonal-anisotrópica, de ahí la designación abreviada "ortotrópica".

Discusión

Los elementos de refuerzo pueden cumplir varias funciones simultáneamente. Mejoran la resistencia a la flexión de la placa para permitirle soportar cargas locales de las ruedas y distribuir esas cargas a las vigas principales. También aumentan el área de la sección transversal total del acero en la placa, lo que puede aumentar su contribución a la capacidad de flexión general de la plataforma (es decir, la placa de la plataforma actúa como un ala superior en una viga cajón o de viga I). Finalmente, los rigidizadores aumentan la resistencia de la placa al pandeo.

Los mismos efectos estructurales también se aplican a la losa de concreto en un puente de vigas compuestas, pero la plataforma ortotrópica de acero es considerablemente más liviana y, por lo tanto, permite diseñar puentes de luces más largas de manera más eficiente.

La resistencia al uso de una plataforma ortotrópica se relaciona principalmente con su costo de fabricación, debido a la cantidad de soldadura involucrada. Además, debe ser prefabricado en lugar de ensamblado en el sitio, lo que ofrece menos flexibilidad que las plataformas de concreto in situ. Las plataformas ortotrópicas han sido propensas a sufrir problemas de fatiga y a la delaminación de la superficie de desgaste, que, al igual que la plataforma, también suele ser de un material muy delgado para reducir el peso.

Invención

Un ingeniero alemán, el Dr. Cornelis de MAN Corporation, obtuvo la patente alemana nº 847014 en 1948. El manual de diseño de MAN se publicó en 1957 en alemán. En 1963, AISC publicó su manual basado en las prácticas de diseño norteamericanas.

Puentes de tablero ortotrópico

Existen miles de puentes de plataforma ortotrópica en todo el mundo. A pesar de los ahorros y ventajas (se puede ahorrar hasta un 25% de la masa total de los puentes reduciendo el peso de la plataforma, ya que las reducciones de peso se extienden a cables, torres, pilares, anclajes, etc.), Estados Unidos sólo tiene alrededor de 60 plataformas de puentes de este tipo. en uso a finales de 2005. Alrededor del 25% de los puentes ortotrópicos en los EE. UU. se encuentran en California, incluido el puente San Mateo-Hayward, que es uno de los primeros puentes importantes en los EE. UU. construido utilizando una plataforma ortotrópica.

Algunos puentes muy grandes con soporte por cable, además de la línea de registro actual (puentes con pilas y puentes de suspensión) no serían factibles sin cubiertas ortrópicas de acero. Los puentes más largos o récords de la caja, puentes inclinados; puentes de arco; puentes móviles y dos puentes flotantes noruegos utilizan cubiertas ortotrópicas.

El Viaducto de Millau, un puente atirantado en Millau, Francia, tiene la mayor superficie de cubierta de acero ortotrópico de todos los puentes. El menor peso bruto total de la superestructura permitió el lanzamiento del puente desde ambos extremos del viaducto de Millau.

La plataforma ortotrópica del puente Akashi Kaikyō permitió a los japoneses construir el tramo más largo de aproximadamente 6.000 pies (1.800 m), o un 50% más largo que el puente Golden Gate.

Las plataformas ortotrópicas permiten una profundidad de plataforma muy reducida, lo que reduce la pendiente de las pendientes de aproximación y, por tanto, sus costes. La forma también se usa ampliamente en puentes basculantes y otros puentes móviles donde se pueden lograr ahorros significativos en el costo de los elementos mecánicos cuando se utiliza una plataforma más liviana. El puente ferroviario El Ferdan que cruza el Canal de Suez de Egipto es el puente giratorio más largo del mundo. El Puente Erasmus tiene un tablero ortotrópico tanto para su puente atirantado como para su tramo basculante. El Puente Danziger de Nueva Orleans es un puente levadizo vertical muy grande.

El Mumbai Trans Harbour Link, también llamado Atal Setu, es el primer puente ortotrópico con plataforma de acero de la India. Conecta el sur de Mumbai con el JNPT de Navi Mumbai (Nhava Sheva) y ha reducido el tiempo de viaje entre Mumbai y Pune, Navi Mumbai, Goa y otras ciudades en el sureste de Pune.

Reemplazos de tableros de puentes

Es posible reacondicionar un puente originalmente diseñado con una plataforma de concreto o no estructural para usar una plataforma ortotrópica más liviana, lo cual se ha hecho para preservar o extender la vida útil de carga de puentes clave o emblemáticos en todo el mundo.

Se utilizó por primera vez en Norteamérica en 1975, en el puente Lions Gate de Vancouver, que se completó en 1938 con un diseño excepcionalmente ligero. La plataforma de hormigón original del viaducto norte de 670 m (2200 pies) del puente Lions Gate fue reemplazada por una plataforma ortotrópica más ligera y ancha, realizada en secciones utilizando una serie de cierres cortos del puente. Las plataformas ortotrópicas en voladizo permitieron que el puente Tamar permaneciera abierto mientras se reemplazaba la plataforma principal en 1999. Entre 2000 y 2001 se llevó a cabo un ambicioso reemplazo ortotrópico de toda la estructura suspendida original de la parte colgante principal del puente Lions Gate y se completó sin interrupción en el pico. horas de tráfico, lo que dio como resultado que el puente de 63 años, que no estaba diseñado para ser duradero, obtuviera una nueva vida.

Otro ejemplo notable, el puente Golden Gate de San Francisco, terminado en 1937, originalmente usaba una plataforma de concreto. La sal transportada por la niebla o la neblina llegó a las barras de refuerzo, provocando corrosión y desconchado del hormigón. De 1982 a 1986, la plataforma del puente original, en 747 secciones, fue reemplazada por paneles de plataforma de acero ortotrópico más livianos y resistentes durante 401 noches sin cerrar completamente la carretera al tráfico. El proyecto no sólo restauró el puente a sus mejores condiciones sino que también redujo el peso de la plataforma en 12.300 toneladas (11.160 toneladas métricas).