Las alcantarillas de cajón —o box culverts— son estructuras que rara vez reciben el reconocimiento que merecen. Trabajan enterradas, soportan el peso de vehículos cargados, resisten presiones de tierra laterales e hidrostáticas, y deben hacerlo durante décadas sin falla. Cuando están mal diseñadas, el costo de la falla es desproporcionadamente alto frente al costo que habría tenido hacerlas bien desde el principio. Ese criterio guió el diseño del box culvert del sector El Papayo, en el municipio de Aranzazu, Caldas, uno de los proyectos más representativos de Pórttico en esta tipología.
La estructura tiene una sección transversal de 2,50 m de alto por 2,50 m de ancho y una longitud de 8,0 metros, con placas de concreto de 25 cm de espesor en todas sus caras: losa superior, losa de fondo y muros laterales. Se trata de una sección monolítica de concreto reforzado de f’c = 28 MPa, diseñada para trabajar como un marco rígido cerrado que redistribuye eficientemente las cargas aplicadas en sus cuatro caras hacia un comportamiento conjunto del cajón.
El modelo estructural se desarrolló mediante análisis por elementos finitos, lo que permitió capturar con precisión la distribución de esfuerzos en la sección bajo las distintas combinaciones de carga, superando las simplificaciones de los métodos analíticos tradicionales.
El diseño siguió los lineamientos del CCP-14 y el AASHTO LRFD 2020, normativas de referencia para infraestructura vial en Colombia vigentes al momento del diseño del elemento. Las cargas consideradas incluyeron las cargas vehiculares variables establecidas en ambas normativas —incluyendo el tren de cargas de diseño y los factores de amplificación dinámica correspondientes— y las presiones de tierra laterales e hidrostáticas definidas con base en los parámetros del estudio geotécnico del proyecto. La combinación de estas cargas sobre una estructura enterrada exige un diseño riguroso de la sección transversal, particularmente en las esquinas del cajón, donde los momentos de empotramiento son determinantes para el dimensionamiento del refuerzo.
Diseño estructural completo del box culvert: modelación por elementos finitos, análisis y dimensionamiento bajo cargas CCP-14 y AASHTO LRFD 2020, y elaboración de planos estructurales con detalles constructivos.
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