Diseño y optimización paramétrica de superestructuras de puentes con vigas de acero simplemente apoyadas

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2022-07

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Universidad de Valparaíso

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Escuela de Ingenieria Civil

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Conocida es la fragmentada geografía que posee nuestro país y la resultante necesidad de sobrepasar esta condición es suplida, en gran medida, por puentes. Adicionalmente, muchos de estos obstáculos naturales se encuentran en zonas específicas, frecuentemente, de difícil acceso para hormigonar. En este sentido, los puentes con vigas de acero simplemente apoyadas de tramo simple o continuo son una solución factible y eficaz, considerando que cumplen con su principal función la cual es, otorgar conectividad y, muchas veces, reintegrar a porciones de la sociedad más alejadas de su centro. Internacionalmente, para el análisis y diseños de puentes, se consideran las normativas dispuesta por la “American Association of State Highway and Transportations Officials” (AASHTO por sus siglas en ingles), la cual establece la norma Estándar, basada en un principio de esfuerzos admisibles (ASD) y por factores de carga (LFD) y la norma por factores de carga y resistencia (LRFD), la que incluye cambios sustanciales en los procesos matemáticos que determinaron los factores a aplicar a las cargas y la resistencia nominal de los elementos con el objetivo de ajustarlos más a la realidad y que a su vez cumplieran con el fin de proveerle un margen de seguridad adecuado a la estructura. Adicionalmente, la norma LRFD, propone un modelo de cargas móviles denotado HL-93, compuesto por tres tipos de cargas, mientras que, la normativa por esfuerzos admisibles detalla dos tipos de cargas móviles y especifica que se debe trabajar con la más desfavorable. Por otro lado, la norma LRFD establece que los elementos de la estructura deben satisfacer distintos Estados limites que representan la operación del puente ante distintos tipos de solicitaciones. En lo que se refiere al análisis seccional de tableros de puentes compuestos por vigas metálicas y losa de hormigón, para determinar la resistencia nominal a la flexión, ambos documentos presentan metodologías similares, basadas en el análisis de secciones compuestas derivado de la teoría de Resistencia de materiales, por lo cual los resultados obtenidos por ambas normativas son parecidos. En nuestro país, la dirección de vialidad del Ministerio de Obras Publicas estableció como norma nacional a la Estándar la cual se debe complementar con el capítulo 3.1000 del Volumen 3 del Manual de Carreteras. En este manual se dejan muchos puntos del análisis y diseño a criterio del proyectista, incluso en la elección de la filosofía que servirá como base del diseño, considerando a la de factores de carga y resistencia una alternativa a las filosofías estándar. Aunque, se menciona que solo una normativa debe utilizarse para el diseño de toda la estructura. Debido a lo anterior, surge la interrogante en relación con las diferencias que presentan las normas en el diseño de la superestructura de puentes de vigas de acero con losa de hormigón y las ventajas y/o desventajas de su aplicación. Por lo mismo, en este trabajo de título se presentarán las disposiciones, especificaciones y verificaciones de las normas AASHTO Estándar (2002) y LRFD (2017) y los diseños resultantes de puentes de distintas luces con el objetivo de resolver, en la medida de lo posible por medio de comparaciones, esta cuestión. En esta misma dirección, una vez resuelta la disyuntiva de que metodología es más adecuada para el diseño de estas estructuras, se busca automatizar el análisis y diseño elaborando un modelo de optimización paramétrica cuyos resultados serán obtenidos por medio de la programación completa que trae el software Matlab de técnicas heurísticas derivadas de la computación evolutiva (Algoritmos genéticos).

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Auspiciador

Palabras clave

CONSTRUCCION DE PUENTES, ACERO, MANUAL DE CARRETERAS, DISEÑO AASHTO

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