Post on 10-Aug-2015
CAPÍTU
LO I:
GENERALIDADES
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INTRODUCCIÓNMás allá del conocimiento que se
adquiera en el análisis y diseño de los elementos de la superestructura y subestructura de un puente, es importante que previamente vayamos familiarizándonos con el mundo de los puentes a través de las generalidades del caso.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿En qué medida mi proceso de investigación va a contribuir en la familiarización de un estudiante novel con el mundo de los puentes?
OBJETIVOS Objetivo General
Dar alcances y nociones sobre las generalidades de los puentes para la familiarización de los estudiantes noveles con el mundo de los puentes.
OBJETIVOS Objetivos Específicos
- Definir y conceptualizar un puente, sus partes y las clases de puentes que existen.
- Identificar las cargas que se consideran para el diseño de la estructura del puente, tales como el peso propio, el tráfico, sismo, viento, frenado, fricción, impacto, temperatura, presión de agua y el empuje de tierras.
OBJETIVOS Objetivos Específicos
- Identificar los estudios básicos para el diseño de puentes, tales como los estudios topográficos, hidrológicos e hidráulicos, de mecánica de suelos, de socavación en subestructuras de los puentes, de geología y geotecnia, además de los estudios correspondientes al tráfico.
-Explicar brevemente acerca de la reglamentación y especificaciones generales para la construcción de puentes.
FUNDAMENTO TEÓRICO
GENERALIDADES ACERCADE LOS PUENTES
HISTORIA DE LOS PUENTES El arte de construir puentes tiene su
origen en la misma prehistoria. Puede decirse que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol de forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que deseaba establecer un vado. La idea era que a la caída casual de un árbol este le proporcionara un puente fortuito.
DEFINICIÓNUn puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de unir caminos y poder trasladarse de una zona a otra. El objeto de cruzar una vía de comunicación con un puente, es el de evitar accidentes y facilitar el tránsito de viajeros, animales y mercancías.
PARTES Superestructura
Son todos los elementos estructurales que constituyen el tramo horizontal.
SubestructuraSon los elementos que soportan al
tramo horizontal.
SUPERESTRUCTURA Elementos principales
Son los elementos que transmite las cargas vivas (transito) y muertas (peso propio de la superestructura) a los apoyos extremos e intermedios de la infraestructura (estribos y pilas). Los elementos principales de la superestructura son de acuerdo al tipo de puente.
SUPERESTRUCTURA Elementos principales
- Losa- Vigas- Estructura metálica
Elementos secundarios- Losa tablero- Diafragmas transversales-Arriostramiento- Barandas (3 tipos según AASHTO)- Calzadas
SUBESTRUCTURA Apoyos
Los apoyos son conjuntos estructurales instalados para garantizar la segura transferencia de todas las reacciones de la superestructura a la subestructura.
EstribosUn estribo puede definirse como una
combinación de muro de retención y cimentación que soporta un extremo de la superestructura de un puente y que a la vez transmite las cargas al suelo de cimentación.
SUBESTRUCTURA Pilas o pilaresTienen como función primordial la transmisión de las cargas horizontales y verticales provenientes de la superestructura hacia las cimentaciones.
FundacionesLas fundaciones son los elementos estructurales que se encargan de transmitir las cargas de superestructura y subestructura al suelo de cimentación, sin sobrepasar su capacidad de carga.
CLASIFICACION DE LOS PUENTES
Según su estructura- Losa- Losa con vigas- Sección compuesta- Cantiléver- Colgante- Atirantado- Armaduras- Basculantes- Giratorios- De desplazamiento horizontal- De elevación vertical
Según el material constitutivo- C°A°- Concreto Preesforzado- Piedra- Metálico
* Fundición* Hierro forjado* Acero
- Madera- Cuerdas, fibras naturales
SEGÚN ESTRUCTURA LosaEste tipo de puentes son usados especialmente para luces menores a los 7 metros en puentes carreteros y 5 metros tratándose de puentes ferroviarios, pudiendo llegarse a luces de 12 metros con hormigón armado y hasta los 35 metros con losas de concreto preesforzado, y son de una gran ayuda espacialmente cuando se están reutilizando antiguos estribos, en las figuras siguientes se puede observar algunas características más importantes de este tipo de puente
SEGÚN ESTRUCTURA Losa con vigas
Este tipo de puente está formado por una losa apoyada sobre vigas longitudinalmente, que a su vez se apoya sobre estribos en el caso de puentes de un solo tramo, o sobre estribos y pilares en el caso de puentes de varios tramos, pero sin que haya continuidad entre los tramos ni entre estos y los estribos y pilares.
SEGÚN ESTRUCTURA Sección compuesta
A diferencia del diseño del acero estructural tradicional, el cual considera sólo la resistencia del acero, el diseño de secciones compuestas asume que el acero y el concreto trabajan juntos en las resistencias de las cargas. Esto resulta en diseños más económicos, debido a que la cantidad de acero puede ser reducida.
PUENTE CAYNARACHI
SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA SECCIÓN
SEGÚN ESTRUCTURA Cantiléver
Tienen especial aplicación en tramos muy largos. Reciben su nombre de los brazos voladizos (cantiléver) que se proyectan desde las pilas. Los brazos voladizos también pueden proyectarse hacia las orillas para sustentar los extremos de dos tramos suspendidos.
"Cuando se pone una carga en la viga central, sentándose una persona en ellas, los brazos de los hombres y los cuerpos de los hombres, de hombros abajo y los bastones entran en compresión. Las sillas representan las pilas de granito. Imagínense las sillas separadas 500 m y las cabezas de los hombres tan altas como la cruz de S. Pablo (iglesia londinense, 104 m) sus brazos representados por vigas de acero y los bastones por tubos de 3,5 m de diámetro en la base y se obtiene una buena noción de la estructura"
SEGÚN ESTRUCTURA Colgante
Es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales.
Puente Picota – Provincia de Picota, Región San Martín.
SEGÚN ESTRUCTURA AtirantadoEs aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques. Se distingue de los puentes colgantes porque en estos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente… a tracción, y los atirantados tienen partes a tracción y otras a compresión. También hay variantes de estos puentes en que los tirantes van desde el tablero hasta el pilar situado a un lado, y desde este al suelo, o bien estar unidos al pilar solo.
Puente Bellavista – Provincia de Bellavista, Región San Martín
Puente Atumpampa en Tarapoto – Provincia de San Martín, Región San Martín
SEGÚN ESTRUCTURA Basculantes
Los puentes basculantes son los que giran alrededor de un eje horizontal situado en una línea de apoyos.
SEGÚN ESTRUCTURA Giratorios
En los puentes giratorios de eje vertical caben, igual que en los basculantes, dos posibilidades de apertura: o bien girar dos vanos simétricos sobre una pila situada en el centro del canal de navegación, aunque en algún caso excepcional puede estar situada en un borde; o bien girar dos semivanos con sus compensaciones, sobre dos pilas situadas en los bordes del canal.
SEGÚN ESTRUCTURA Desplazamiento horizontal
La mayoría de los puentes actuales de desplazamiento horizontal son flotantes, aunque los primeros puentes móviles de madera se hicieron con frecuencia así, porque era el movimiento más sencillo; el puente se desplazaba longitudinalmente sobre rodillos, avanzando o retrocediendo en voladizo libre hasta llegar al apoyo de la otra orilla.
SEGÚN ESTRUCTURA Desplazamiento vertical
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.1.- De Concreto ArmadoEl concreto armado es una colaboración del acero y el
concreto, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexión. El concreto es muy adecuado para resistir compresiones y el acero en barras para resistir tracciones. Por ello las barras de acero se introducen en la pieza de hormigón, en el borde que debe resistir las tracciones, y gracias a la adherencia entre los dos materiales, las primeras resisten las tracciones y el segundo las compresiones.
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.2.- De Concreto PreesforzadoFreyssinet, además de contribuir al desarrollo del concreto armado, fue el iniciador del concreto pretensado porque, gracias a su extraordinario esfuerzo personal, consiguió desarrollar una nueva técnica casi desde cero, hasta hacerla aplicable en cualquier obra donde fuera adecuada.
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.3.- De piedra (Mampostería)
Los puentes de piedra están formados por bóvedas cilíndricas, análogas al medio cañón románico, aunque en ellas predomina la dimensión longitudinal sobre la transversal, y por ello el efecto bóveda es mínimo; se comportan básicamente como arcos lineales.Chinchilla L., Alexis J.; Mejía B., Francisco A.; Ramírez C., Víctor M. “Análisis y diseño estructural de subestructuras para puentes de claros cortos según norma AASHTO”, página 26
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO1.4.2.4.- MetálicosEl empleo del hierro significó una transformación radical en la construcción en general, y en los puentes en particular; sus posibilidades eran mucho mayores que las de los materiales conocidos hasta entonces, y por ello se produjo un desarrollo muy rápido de las estructuras metálicas, que pronto superaron en dimensiones a todas las construidas anteriormente.
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.4.1.- Puentes de fundición
1.4.2.4.2.- Puentes de hierro forjado
1.4.2.4.3.- Puentes de acero
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.5.- De maderaLa madera es el material que utilizó el hombre para hacer sus primeras construcciones; el tronco de árbol sobre un río fue seguramente el primer puente artificial. Los puentes de madera son más fáciles y más rápidos de construir que los de piedra, y han resultado siempre más económicos; por ello, los primeros que construyó el hombre fueron de madera, y a lo largo de la historia se han construido innumerables puentes de este material, muchos más que de piedra.
SEGÚN EL MATERIAL CONSTITUTIVO
1.4.2.6.- De cuerdas (lianas, fibras naturales)
Estos puentes son los antecesores de los puentes sustentados por cables (colgantes y atirantados) actuales. Este tipo de puentes se denomina pasarela.
CARGAS DE DISEÑO 1.5.1.- Peso propio 1.5.2.- Tráfico 1.5.3.- Sismo 1.5.4.- Viento 1.5.5.- Frenado 1.5.6.- Fricción 1.5.7.- Impacto 1.5.8.- Temperatura 1.5.9.- Presión de agua 1.5.9.1.- Presión hidráulica ascendente
(Flotación) 1.5.9.2.- Presión del flujo de la corriente 1.5.10.- Empuje
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.1.- Estudios topográficos
Los levantamientos topográficos involucrados en el proyecto de un puente están íntimamente relacionados con los de la carretera correspondiente.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES1.6.1.- Estudios topográficos
Dichos estudios se efectúan a través de los levantamientos necesarios para determinar las características hidráulicas del posible sitio de ubicación del puente. Estos consisten en: - Levantamiento de la sección transversal en el lugar de paso para ubicación del puente, y para determinar el área hidráulica y nivel de aguas máximas. - Levantamiento de secciones transversales del río, 25 o 50 metros aguas arriba y abajo. Con el objeto de observar el comportamiento de la sección hidráulica a lo largo del río. - Levantamiento de la corriente de agua, con el objeto de determinar la dirección y pendiente del río.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.2.- Estudios hidrológicos e hidráulicos
Es necesario entre otras cosas la investigación especial del registro de crecidas del caudal (avenidas máximas), obtener todas las pruebas disponibles de las alturas que alcanzaron las crecidas pasadas determinar las características de las crecidas futuras, y por ultimo estimar de una manera razonablemente precisa la velocidad del agua antes y después de que se construya el puente.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.3.- Estudios de mecánica de suelos
Las subestructuras de puentes transmiten esfuerzos al terreno natural bajo ellas; esos esfuerzos a su vez, producen deformaciones que se reflejan en el comportamiento estructural de las mencionadas subestructuras; de ahí la necesidad de estudiar el terreno de apoyo o cimentación de éstas.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.4.- Estudios de socavación en
subestructuras de puentesEn el caso de las subestructuras de
puentes que sirven como obras de paso para salvar cursos de agua. La socavación total en el lecho del río se calcula sumando el resultado de la socavación general del lecho más el obtenido de la socavación local del mismo.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.5.- Estudios de geología y geotecnia
Como parte de la ingeniería básica del estudio definitivo para la construcción de un puente se ha de realizar la evaluación geológica geotécnica para determinar:
Condiciones geológicas del área de estudio. Condiciones de cimentación. Cálculo de capacidad portante.
Para tal fin se debe llevar a cabo un programa de inspección técnica del área de interés.
ESTUDIOS BÁSICOS PARA HACER UN PROYECTO DE PUENTES 1.6.6.- Estudios de tráfico
El estudio de Tráfico Vehicular para la construcción de un puente, tiene como principal objetivo determinar el flujo de pasajeros y carga entre el lugar de origen y destino o conocer el volumen de vehículos que circulan por el tramo del proyecto.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Se ha logrado el cumplimiento fehaciente
del objetivo general del presente informe, a través del desarrollo de los objetivos específicos propuestos.
Se han desarrollado todos los contenidos especificados por el sílabo del curso de puentes para el capítulo denominado generalidades, exceptuándose sólo el acápite de líneas de influencia, ya que este será desarrollado en un segundo informe, en donde se compenetrará tanto la parte teórica como la práctica, mediante la resolución de ejercicios ilustrativos-aplicativos.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Se han cogido diversos conceptos de lo
que es un puente, pero todos están de acuerdo en que los puentes permiten dar continuidad a los caminos, salvando diferentes tipos de obstáculos naturales o artificiales.
Se logró identificar los tipos de puentes y se los ha agrupado en dos categorías, una en la que se las ordena según el tipo de estructura y otra de acuerdo a los materiales de los que se construyen.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Se ha combinado y acuñado terminología
proveniente de manuales internacionales y también de la reglamentación peruana, para dar detalles acerca de las nociones generales relacionadas a los estudios básicos y también de especificaciones que se deben respetar durante el proceso constructivo de un puente.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Con toda la información recaba,
posteriormente ordenada y sintetizada con toda seguridad puedo afirmar que el resultado más satisfactorio de todo el proceso de investigación es que quien se tome el tiempo de dar lectura a este informe estará a la finalización del mismo muy compenetrado con el mundo de los puentes, listo para adentrarse en las labores de análisis y diseño propiamente dichos.
DISCUSIÓN Para lograr el cumplimiento de los objetivos
hubo la necesidad de efectuar una revisión bibliográfica múltiple, a partir de la cual se pueda agrupar y sintetizar todos los conceptos encontrados, de los cuales buena parte estaba dentro de las ideas previas que se tenían de los puentes, de sus tipos y afines, además de incorporarse al bagaje cultural nuevos conocimientos que nos adentran en el mundo de los puentes.
DISCUSIÓN Si bien es cierto las ideas previas forman
parte del proceso de aprendizaje, no necesariamente estas serán cercanas a la realidad, de allí que el sílabo se convierte en un elemento fundamental dentro de esta investigación, ya que proporciona la línea base para el desarrollo de la misma y que permitirá expandir más el desarrollo de nuevos contenidos relacionados.
DISCUSIÓN Las definiciones que se pueden encontrar sobre los
puentes son de variada índole, algunas ni siquiera relacionadas con las infraestructuras de ingeniería, pero de todas ellas, las que se avocan al lado ingenieril, a pesar de sus pequeñas discrepancias concuerdan en que los puentes efectivamente son estructuras que salvan obstáculos y dan continuidad a los caminos.
Así que esa fue la matriz de la conceptualización de un puente, que de hecho concordaba con la noción que se tenía al inicio de la presente investigación.
DISCUSIÓN A los puentes se suele agruparles en
múltiples categorías y según las características que presentan; en base a esos criterios y observando particularidades de los puentes es que en mi investigación solo he optado por diferencias dos grupos en los que se pueden ubicar a los diversos tipos de puentes.
CONCLUSIONES Es necesario que como estudiantes, futuros
ingenieros civiles al servicio de la comunidad, comprendamos los conceptos básicos de los puentes para que cuando corresponda ejecutar las labores de análisis y diseño de estas estructuras estemos premunidos de un buen criterio en el diseño de todos sus elementos. Pudiendo de esta manera escoger entre una vasta cantidad de materiales, formas y tipos de puentes, dependiendo de los cuales la mayor o menor economía de los proyectos a realizar.
CONCLUSIONES Para el cálculo y diseño de las partes que
conforman un puente, son influyentes el peso propio de la estructura, el tráfico, las cargas sísmicas, el viento, el efecto del agua, la temperatura entre otros.
Para el diseño de puentes se requiere contar con amplia información del lugar donde se ha de proyectar la estructura, estos datos facilitarán las labores del diseñador, razón por la cual los estudios preliminares son fundamentales y vitales y deben ser realizados con mucha cautela y precisión.
CONCLUSIONES El Perú, al igual que la mayor parte de
los países latinoamericanos asume muchas de las consideraciones para el diseño que propone la AASHTO, por lo que consecuentemente sus manuales y reglamentos estarán estrechamente relacionados con las de los norteamericanos.
CONCLUSIONES
El reglamento nacional de construcciones proporciona las especificaciones técnicas generales para construcción de puentes, estas siempre deben ser tomadas en cuenta, claro que dependiendo de las condiciones existentes en el lugar.
CONCLUSIONES La Norma AASHTO contiene
recopilaciones de especificaciones donde se indica cómo abordar el análisis y diseño de subestructuras para puentes carreteros, pero en ellas no existe una sección donde se explique la razón de ser de estas.
RECOMENDACIONES Realizar durante las clases diálogo acerca de
todo lo investigado, para que en conjunto se arriben a nuevas conclusiones y en beneficio nuestro se obtengan mayores conocimientos.
Para el metrado de cargas por gravedad, es importante que se realice un predimensionamiento adecuado; por lo general estos son bastante conservadores y proporcionan dimensiones que probablemente se modifiquen a la finalización del diseño.
RECOMENDACIONES Los estudios básicos preliminares deben ser
realizados por profesionales muy bien capacitados y con amplio conocimiento en la especialidad que les toque desarrollar.
La realización de trabajos deficientes en los estudios básicos puede conllevar a que se afecte la integridad del puente, una vez este se encuentre construido, además de generar cuantiosos daños a la población que se suponía debería ser la que más se beneficie.
RECOMENDACIONES El talón de Aquiles del estado peruano
radica básicamente en la poca inversión en investigaciones para el desarrollo de manuales propios y que se adecúen a la realidad de nuestro país. La recomendación va en que como estudiantes debemos bregar por el camino de la investigación concienzuda que aporte nuevos conocimientos en beneficio del desarrollo del país.
RECOMENDACIONES
Las especificaciones técnicas se deben respetar siempre, para así garantizar que el proyecto a desarrollar alcance y supere su vida útil de diseño.
RECOMENDACIONES
Los trabajos de mantenimiento en infraestructura vial, particularmente en puentes, deben realizarse en los periodos pertinentes y de esta manera contribuir en el correcto funcionamiento de la estructura y en el cumplimiento de su vida útil.
BIBLIOGRAFÍA CHINCHILLA L., Alexis J.; MEJÍA B., Francisco A.; RAMÍREZ C.,
Víctor M. “Análisis y diseño estructural de subestructuras para puentes de claros cortos según norma AASHTO”. Ediciones UNIVO. Primera edición. San Miguel. Guatemala. 2008.
CLAROS C., Ricardo; MERUVIA C., Pedro E.; “Apoyo didáctico en enseñanza –aprendizaje de la asignatura de puentes”. Trabajo dirigido, por adscripción, para obtener el diploma académico de licenciatura en ingeniería civil. Cochabamba. Bolivia. 2004.
PAREDES ROJAS, Luis Alberto “Apuntes de clases de PUENTES”,. Tarapoto. Perú. Agosto 2012.
Sánchez Moya, Víctor. “Puentes de sección compuesta – losa de concreto y vigas de acero”. Charla magistral. Diapositiva 2. Lima. Perú.
LINKOGRAFÍA http
://mecaingenieros.wordpress.com/2011/08/08/puentes-metalicos-evolucion-generalidades-tipos-diseno-normativa/ , actualizado el 08.08.2011; visitado el 12.01.2013.
http://www.entradas.zonaingenieria.com/2010/12/manual-de-diseno-de-puentes.html , actualizado el 09.01.2013; visitado el 12.01.2013
http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/01/tipos-de-puentes.html , actualizado el 25.05.2010; visitado el 13.01.2013
ANEXO