Clase 2 Puentes

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS

DESARROLLO DE PROYECTOS DE PUENTES

DEFINICIÒN Y CLASIFICACIÒN DE LAS CARGAS


DESARROLLO DE PROYECTOS DE PUENTES

Esta fundamentado en :

• Estudios Básicos

• Inspección de la Zona de trabajo

• Evaluación de Alternativas


• Estudios Básicos

a) Estudios Topográficos:

– Un plano de planta en 1/500, 1/200 ó 1/100 según sea la luz e importancia del estudio a desarrollarse

– Perfil en el eje de la carretera en la ubicación determinada del puente.

– Perfil aguas arriba y aguas abajo del eje del camino en la zona del puente.


b) Estudios de Suelos y geotecnia: Comprende el estudio de suelos del terreno de cimentación, hacia las márgenes (estribos) y en el cauce (apoyos intermedios), con la indicación de la cota de cimentación recomendada y la capacidad portante del terreno, así como sus características.

c) Estudios Geológicos: El Estudio geológico es para prever fallas o problemas graves en la zona del puente ó accesos, así como sus características de conformación del terreno.


d) Estudio de Canteras:

Es necesario realizar este estudio para tener una información exacta de las canteras cercanas a la zona de trabajo, el tipo de agregados disponibles y sus características.

e) Estudios de Hidrología e Hidráulica:

Se requiere información sobre los caudales en sus diferentes periodos, descargas máximas para diferentes periodos de retorno.

Los Estudios Hidráulicos; nos permiten determinar la luz del puente y la relación con el caudal y las caracter1sticas del cauce, se pueden determinar los efectos de socavación , erosión o sedimentación.


f) Estudio de riesgo sísmico:

Dependiendo de donde se construirá el puente y el tipo de estructura, es necesario también incluir estos estudios en el diseño del puente.

g) Estudio de Impacto Ambiental:

La construcción de cualquier estructura altera de alguna manera la naturaleza de la zona del proyecto, por lo que, el estudio de impacto ambiental nos dirá en que magnitud estos trabajos afectarán positiva o negativamente la zona del proyecto, antes durante y después de la construcción de la estructura.


• Inspección de la zona de trabajo

La visita y evaluación in situ de la zona de ubicación del puente y sus accesos es determinante para tener una idea global del problema al que nos enfrentamos.

• Evaluación de alternativas

Estudio comparativo de costos y comportamiento estructural, de las posibles alternativas de solución.


“Es importante y necesario, realizar los estudios básicos de manera adecuada, ya que de estos depende el buen funcionamiento de las obra civiles en general”


De la evaluación del informe de los estudios básicos tendremos elementos de juicio para definir “ donde “ podemos colocar cada tipo de puente y “como” definir la cimentación y elementos estructurales más apropiados, además de “que tipo” de puente es el adecuado.


Por ejemplo: ¿ Dónde? Es la mejor ubicación. ¿ Que tipo? De estructura es la adecuada. ¿ Que? Cimentación será necesaria. ¿ Que? Procedimiento constructivo. ¿ Que? Materiales serán necesarios. Nuestros cuestionamientos se irán despejando poco a poco, con nuestro análisis crítico y con nuestra experiencia.


Condiciones a cumplir

– Seguridad: Debe ser resistente y estable durante toda su vida útil prevista.

– Servicio: Servicio adecuado para el usuario. Las características geométricas de su tablero deberán ser las mismas que las del camino, que a su vez están fijadas por la velocidad de diseño de la vía la cual determina los radios mínimos de las curvas, peraltes, sobre anchos, longitudes de transición, etc. Así mismo el puente no presentará deflexiones ni vibraciones incómodas para el tránsito de vehículos y peatones.


Condiciones a cumplir

– Estética: Toda estructura constituye monumento, expuesto a la vista de las personas que transitan por su entorno, el aspecto del puente contribuye positiva o negativamente, permanentemente al paisaje del cual forma parte.

– Economía: La estructura más económica que cumpla con los tres primeros factores será el mejor proyecto. El costo del puente incluye cuatro componentes: El costo de los materiales; el costo de la colocación de los materiales en su ubicación permanente, incluyendo el costo de los equipos necesarios para la colocación; el costo de devolver al entorno las condiciones que tenía antes de la construcción, como si el puente hubiera sido depositado sobre el suelo sin producir alteración alguna, y finalmente el costo de mantenimiento durante la vida útil prevista.


LONGITUD DE PUENTE La longitud de puente necesaria, está determinada por el ancho del espejo de aguas en

máximas extraordinarias, más la longitud necesaria para que la proyección horizontal del talud del relleno de cada acceso. Esta longitud horizontal depende de la altura del relleno y del talud de éste, usualmente 1/1.5, considerando 1.50m a 2.50m de distancia mínima libre entre el NAME y el fondo de viga (2.1.4.3.3).


–

La solución estructural puede tener dos alternativas: – Estribos cerrados, en los cuales existen muros de ala que contienen el

relleno por detrás del estribo, o – Estribos abiertos en los cuales el relleno rodea al estribo,

generalmente constituido por columnas.


Los gálibos horizontal y vertical para puentes urbanos serán el ancho

y la altura necesarios para el paso del tráfico vehicular. El gálibo

vertical no será menor que 5.00 m.

El gálibo vertical sobre autopistas principales será al menos de 5.50 m

GÁLIBO DE PUENTE (2.1.4.3.3)


Número de tramos

• El número de tramos se adopta usualmente en función de dos parámetros:

– Costo mínimo total, el cual se obtiene cuando el costo de un pilar es igual al costo de la superestructura del tramo adyacente, sin contar el tablero y demás elementos no dependientes de la luz. El costo del pilar es fundamentalmente por su altura y por las dificultades de cimentación (tirante de agua y calidad de suelo) y en mucho menor grado por la luz de los tramos adyacentes. El costo de la superestructura es básicamente gobernado por la luz de cada tramo.

– Luz mínima entre pilares, la cual al igual que la altura del gálibo inferior, depende de las dimensiones de los objetos que pasen bajo el puente: Embarcaciones y objetos arrastrados por el río, árboles, pedrones, etc.


DESARROLLO EN PLANTA

• El cruce del puente con el río o camino en lo posible será perpendicular (aproximadamente 90°).

• En puentes esviados con ángulos menores a 60°, serán planteados como estructuras ortogonales.

• En caso de puentes esviados relativamente grandes, la dirección transversal de los elementos de la subestructura debe ser paralela a la dirección del río.


SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS PUENTES

No será menor que el ancho del acceso, será tal que se pueda contener: • Vías de tráfico. • Vías de seguridad. • Veredas. • Ciclo vías. • Elementos de protección: barreras y barandas. • Elementos de drenaje, etc. • En lo posible secciones de un solo tipo. • Pendiente transversal mínima de 2% para la superficie de

rodadura.


BARRERAS DE CONCRETO (2.1.4.3.4.1) En puentes con dos vías de tráfico, puede disponerse de una barrera como elemento separador (barrera New Jersey). Estas barreras serán ubicadas como mínimo a 0.60m del borde de una vía y como máximo a 1.20m. BARANDAS (2.1.4.3.4.2) Las barandas para puentes peatonales no serán menores de 1.10m. Para ciclo vías las barandas no serán menores de 1.40m.


LOSAS DE TRANSICIÓN (2.1.4.3.5.1) Las losas de transición de los puentes vehiculares tendrán un espesor mínimo de 0.20m y una longitud adecuada a la geometría del puente. ALAS (2.1.4.3.5.4) Las alas de los estribos tendrán una geometría adecuada para la contención lateral de los terraplenes de acceso, con un espesor no menor de 0.25m.


SECCIÓN TRANSVERSAL


Definición y clasificación de Las Cargas

Las cargas se definen como todas las fuerzas que actúan tanto sobre la superestructura como la infraestructura.

Estas se subdividen en :

a) Permanentes

b) Variables

c) Excepcionales


a) Cargas Permanentes (2.4.2): Son aquellas que actúan durante la vida útil de la estructura, sin mayor variación.

a.1) Peso propio:Se consideran como cargas de “peso propio”, las cargas de todos los elementos propios del conjunto estructural portante. Ejemplos de pesos unitarios en la siguiente tabla:


TABLA DE PESOS UNITARIOS POR MATERIAL


a.2) Peso muerto: Se considera como “peso muerto” a todas las cargas que actúan en la estructura de manera permanente, pero no cumplen la función de elemento portante, por lo tanto son las cargas de los elementos que coadyuvan en el cumplimiento de la función de la estructura en el servicio que presta.

Algunos ejemplos:

Peso del Asfalto

Peso de las barandas

Peso de los postes

Peso de las veredas

Elementos Arquitectónicos

Peso del balasto

Peso de los durmientes

Peso de los rieles

Viaductos Carreteras

Viaductos Ferrocarriles


b) Cargas Variables (2.4.3): Son aquellas que tienen variación frecuente y significativa en relación a su valor medio. Aquí se incluyen las sobrecargas según el uso, así como los efectos dinámicos, frenado, fuerza centrífuga y otros. Además se incluyen en este grupo de cargas, las fuerzas aplicadas durante la construcción, las fuerzas de empuje de agua, sub-presión, así como sismo, viento y las ocasionadas por variación de temperatura.

C) Cargas Excepcionales.- Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendios.


Ejemplos de cargas Variables – Variación Térmica

– Viento

– Sismo

– Empuje de la corriente (en caso de ríos, o del mar)

– Empuje de tierras (para infraestructura)

– Sub-presión (caso de estructuras sumergidas o semi-sumergidas)

– Impacto

– Centrífuga (producidas por los vehículos en curva)

– Frenado (producida por los vehículos)

– Sobrecargas de diseño


Sobrecargas de diseño

• En función del servicio que presta, la estructura debería pesar lo menos posible y ser capaz de soportar más carga, estas condiciones nos indican que tenemos un diseño adecuado, al contar con una estructura liviana capaz de resistir grandes cargas de servicio.


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