Combinación de acciones para puentes de carretera según EN 1991-2

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

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Artículo técnico

Además de las reglas básicas de combinaciones de EN 1990, hay otras condiciones de combinaciones para acciones en puentes de carretera especificadas en EN 1991-2 que se deben tener en cuenta. RFEM y RSTAB proporcionan una combinatoria automática que se puede activar en los Datos generales al seleccionar la norma EN 1990 + EN 1991-2. Los coeficientes parciales de seguridad y los coeficientes de combinación dependientes de la categoría de acción se preestablecen al seleccionar el Anejo Nacional respectivo.

Categorías de las acciones

Los casos de carga se pueden clasificar en las diferentes categorías de acciones permanentes (carga permanente, asientos irregulares, pretensado), acciones variables (tráfico, acciones climáticas), acciones de las etapas de construcción y montaje, acciones accidentales y acciones sísmicas.

En particular, al asignar casos de carga de tráfico, es importante asegurarse de que los casos de carga ya estén asignados al grupo de carga correcto. Con un ejemplo simple de un puente de carretera con dos carriles se explica el uso de la combinación de acción automática según EN 1990 + EN 1991-2 en RFEM.

Grupos de carga para cargas de tráfico

Al agrupar las cargas de tráfico según EN 1991-2, se debería considerar la probabilidad de que se produzcan simultáneamente valores máximos de los diferentes componentes de la carga de tráfico. RFEM y RSTAB solo contienen los grupos de carga de tráfico para la carga de puentes de carretera; actualmente no hay una combinación automática disponible para la carga de puentes de ferrocarril.

Los grupos de carga de tráfico 1 a 6 para puentes de carretera representan las siguientes situaciones de carga.

gr1a
carga vertical máxima de tráfico, LM1
gr1b
carga vertical máxima de tráfico, LM2
gr2
carga horizontal máxima de tráfico
gr3
carga en carril peatonal y carril bici (sin tráfico rodado)
gr4
carga debido a la multitud de personas
gr5
carga debida a vehículos especiales
gr6
carga al reemplazar apoyos, cables tensados o similares

Al asignar los casos de carga de tráfico a las categorías de acción correctas, las relaciones de combinación entre estos casos de carga se regulan automáticamente. En el ejemplo, esto se mostrará para los grupos de carga gr1a y gr2. También es posible considerar varios casos de carga por tipo de carga; por ejemplo, como una carga superficial aplicada por vano, como en el ejemplo.

Cargas de tráfico en gr1a

El modelo de carga 1 para el tráfico rodado incluye una carga superficial uniformemente distribuida (UDL) y las cargas puntuales correspondientes en el sistema tándem (TS). Estas cargas, junto con las cargas en vías peatonales y carriles para bicicletas, se asignan al grupo 1a. Las relaciones alternativas entre todos los casos de carga marcados como TS se tienen en cuenta automáticamente; los casos de carga marcados como UDL o camino peatonal y carril bici pueden actuar simultáneamente.

Si no desea analizar solamente una posible ubicación del carril 1 con mayor carga, puede activar la opción "División de la calzada en carriles teóricos". Luego, los casos de carga respectivos se deben asignar manualmente, dependiendo de la dirección. En el ejemplo, primero se analiza la ubicación del carril 1 en el lado izquierdo del puente. Para esto, se crearon LC10 y LC11 como UDL, y LC50 a LC55 como TS. Para el análisis del carril 1 en el lado derecho del puente, se deben considerar LC20 y LC21 como UDL, y desde LC60 hasta LC65 como TS. Los casos de carga LC30 y LC31 se marcan como vía peatonal y carril para bicicletas y, por lo tanto, se aplican adicionalmente independientemente de la ubicación del primer carril.

Cargas de tráfico en gr2

Las cargas horizontales de frenado y arranque, así como de las fuerzas centrífugas, se deben organizar en gr2. Las relaciones alternativas entre los casos de carga de un tipo de carga se crean automáticamente. Según las especificaciones de EN 1991-2, las cargas verticales del modelo de carga 1 se consideran adicionalmente en el grupo de carga gr2 con el factor de combinación psi 1 para la combinación frecuente.

Otras categorías de acción

Para casos de carga de otras categorías de acción, el efecto simultáneo o alternativo de los casos de carga se puede definir manualmente utilizando las ventanas de entrada conocidas. En el archivo de ejemplo, se han agregado dos casos de carga con carga de temperatura (LC100 y LC101). Estos dos casos de carga están destinados a representar el calentamiento o enfriamiento de la superficie del puente y, por lo tanto, se definen como casos de carga alternativos.

Combinación de acciones en ELU

Para el estado límite último, ahora se generarán las posibles combinaciones de acciones en el ejemplo. Los grupos de cargas de tráfico se aplican siempre como acciones variables que actúan alternativamente entre sí. Otras acciones se combinan con estos grupos de cargas de tráfico según la expresión de combinación seleccionada.

Aquí, los grupos de cargas de tráfico no se combinan con las cargas del trabajo de construcción o sus cargas de viento correspondientes. Del mismo modo, las diferentes categorías de acción de las cargas de viento se consideran como alternativas, y las cargas de construcción solo se combinan con la acción del viento correspondiente.

Las opciones de configuración adicionales permiten un ajuste de combinatoria definido por el usuario; por ejemplo, para considerar los grupos de cargas de tráfico que tienen acciones de nieve y viento al mismo tiempo.

Combinaciones de resultados para ELU

Por lo tanto, en la combinación para el estado límite último, se requiere tanto el valor característico para la combinación como acción gobernante como el valor reducido por el factor de combinación de cada grupo de carga de tráfico para la combinación como acción acompañante. Cuando se considera la carga de tráfico de gr1a para los dos casos de la disposición del carril principal cargado, esta combinación se forma para ambos casos. En este ejemplo, las combinaciones de resultados RC3 y RC4 resultan para el carril 1 a la izquierda, y RC5 y RC6 para el carril 1 a la derecha. Por lo tanto, también se generan cuatro combinaciones de resultados para el grupo de carga gr2 con el fin de tener en cuenta esta división de carriles. La combinación final se realiza creando las combinaciones de resultados de RC11 a RC15.

Por favor, tenga en cuenta:

Con la combinación de acciones automáticas disponible en RFEM y RSTAB, puede crear combinaciones de cargas o combinaciones de resultados. El ejemplo muestra la creación de combinaciones de resultados (envolventes). Los grupos de carga y los carriles se tienen en cuenta creando subcombinaciones separadas. Para la opción que usa combinaciones de carga, las relaciones entre los casos de carga se tienen en cuenta a través de la ventana de entrada "Configuración - Casos de carga que actúan individualmente/simultáneamente", la cual se completa automáticamente.

Una característica especial es la aplicación del coeficiente parcial de seguridad para asientos irregulares. Cuando se seleccionan las combinaciones de carga, se usa automáticamente el factor para el cálculo elástico no lineal. Al seleccionar combinaciones de resultados, se aplica el factor para el cálculo elástico lineal.

Si es necesario, la creación actual de combinaciones de carga y resultados se puede ampliar manualmente ajustando los factores parciales de seguridad y de combinación, o utilizando posteriormente un esquema de combinación.

El modelo y la carga solo se crearon para explicar la combinatoria. Ni el tamaño ni la disposición de la carga se deben transferir a sus propios casos de uso sin verificación.

Autor

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Metzkes es el responsable del desarrollo de los módulos adicionales para estructuras de acero y proporciona soporte técnico a nuestros clientes.

Palabras clave

Construcción de puente Puentes de carretera Combinación de acciones Tráfico rodado Grupos de carga Carril

Referencia

[1]   Eurocode 0: Basis of structural design: EN 1990:2002
[2]   EN 1991-2 (2003): Eurocode 1: Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges [Authority:The European Union Per Regulation 305/2011, Directive 98/34/EC, Directive 2004/18/EC]

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  • Actualizado 4. octubre 2021

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