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I.- Introducción y Estructuración de PuentesCurso de Puentes

I.- Introducción

Ing. Juan Alberto Ponce GalindoCurso de Puentes

Ing. Juan Alberto Ponce Galindo – Curso de Puentes

Bienvenidos al Curso de Puentes

Definición de Puente

Conceptos Básicos

Historia de los Puentes

Clasificaciones de los Puentes

Puentes Especiales

Filosofía de Diseño

Tem

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I.- Introducción y Estructuración de Puentes


Puente sobre el Río Compostela, Nayarit

Definición de Puente

¿Qué es un Puente?El puente es una estructura que salva un

obstáculo, sea río, foso, barranco o vía de

comunicación natural o artificial, y que permite

el paso de peatones, animales o vehículos.

Estructura con longitud mayor de seis (6) metros, que se construye

sobre corrientes o cuerpos de agua y cuyas dimensiones quedan

definidas por razones hidráulicas.



Definición de Viaducto

¿Qué es un Viaducto?

Estructura que se construye sobre barrancas, zonas urbanas u otros obstáculos y

cuyas dimensiones quedan definidas por razones geométricas, dependiendo

principalmente de la rasante de la vialidad y del tipo de obstáculo que cruce.

Viaducto Bicentenario México, DF.



Necesidad de los Puentes

La construcción de puentes nace de la necesidad de facilitar la travesía a través de desfiladeros, peñascos y ríos caudalosos.

Se asocia al desarrollo de los pueblos debido a la necesidad del transporte de mercancías y también en muchos casos al transporte de soldados para la dominación de otros territorios.

Necesidad de Construir Puentes


Conceptos Básicos



Alineamiento Horizontal.- Proyección del eje

de proyecto de una carretera sobre un plano

horizontal.

Conceptos Básicos

Alineamiento Vertical.- Proyección del eje de

proyecto de una carretera sobre un plano

vertical.

Rasante.- Proyección del Desarrollo del

eje de la corona de una carretera sobre

un plano vertical.

Tangente Horizontal.- Tramo recto del

alineamiento horizontal de una carretera.



Sección Transversal.- Corte vertical normal al alineamiento horizontal de la carretera.

Calzada.- Parte de la corona destinada al tránsito de vehículos, o personas.

Ancho total de la estructura.- es la distancia entre las caras extremas de la superestructura, medida

normalmente a su eje longitudinal. Para estructuras que den servicio al tránsito de vehículos automotores,

peatones y/o bicicletas, será la suma de los anchos de calzada, de las guarniciones o banquetas con los

parapetos y, en su caso, de las medianas.

Conceptos Básicos

.



Conceptos Básicos

Pendiente.- Relación entre el desnivel y la distancia horizontal que

hay entre 2 puntos.

Sobre elevación.- pendiente transversal descendente que se da a la corona hacia el

centro de las curvas del alineamiento horizontal para contrarrestar, parcialmente, el efecto

de la fuerza centrifuga.



Conceptos Básicos

Gálibo Horizontal.- es decir, el espacio libre horizontal definido por la distancia entre los paramentos de

los estribos, entre los paramentos de un estribo y una pila, entre los paramentos de dos pilas o columnas

contiguas, entre los ceros de los conos de derrame o entre los ceros de un cono de derrame y el

paramento de una pila, medida normalmente al eje longitudinal del cuerpo de agua, la carretera o vía

férrea que se cruce.



Conceptos Básicos

Galibo Vertical.- es decir, el espacio libre vertical definido por la distancia mínima vertical

entre el intradós o cara inferior de la superestructura y cualquier punto de la superficie de la

calzada y de sus acotamientos, la parte superior del riel más alto, o el nivel de aguas de

diseño (NADI) de la corriente.


Breve Historia de los Puentes




Prehistoria Historia Clásica

América Precolombina Siglo XVIII Siglo XIX Siglo XX

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 en forma que, al caer, enlazara las

dos riberas de una corriente sobre la que deseaba

establecer un vado

Compresión Flexión Tensión

Prehistoria Arcilla Madera Cuerdas

Materiales utilizados:





Posteriormente a la madera se utilizó la roca como material para la construcción de puentes, la cual tiene

la desventaja de no resistir esfuerzos de tensión, por lo que solo se pudo utilizar en estructuras que se

comporten solo a compresión como los arcos y las bóvedas .

Fueron los romanos los que refinaron la técnica para

construir puentes en roca, la cual se tallaba en

adoquines que se disponían formando una dovela y

entre dovela y dovela se colocaban otros adoquines

para formar la superficie de transito.


Historia Clásica

Piedra MaderaMadera

Zunchos metálicos







Es de importancia cultural anotar que en la América

precolombina se construyeron puentes para atravesar

profundos cañones usando como material lianas

vegetales que unían maderos y eran capaces de soportar

el peso de caminantes enfilados. Hoy se les recuerda

como puentes colgantes.


América Precolombina

Arcilla Madera Cuerdas







Con el paso del tiempo, se dio la tendencia a sustituir la madera, la mampostería y la piedra por hierro

fundido y es así como ya entrado el siglo XVIII en el año de 1775 en Inglaterra, se construye el primer

puente metálico. Fue el avance en el estudio de la resistencia de los materiales lo que permitió analizar y

realizar los cálculos de las estructuras metálicas.


Siglo XVIIIFundición del

AceroMadera

Cadenas de Hierro







Compresión

Flexión Tensión

Siglo XIXFundición del Acero

MaderaCadenas de

Hierro


En 1823 apareció un nuevo tipo de puente,

proyectado por Marc Seguin: el puente colgante,

que conocería un formidable desarrollo. En 1833

acabó la construcción del puente metálico de

Brooklyn, en Nueva York, de 480 m de longitud. En

1867 se construyó el primer puente de contrapeso,

a través del Main, en Alemania, proyectado por

Heinreich Garber, con 127 m de longitud.




I.- Introducción




Sin embargo, la aplicación de la teoría de la resistencia de los materiales fue inicialmente aceptada con

mucha desconfianza y por muy pocos constructores, quienes le daban más importancia a la experiencia

que a los cálculos.


Siglo XX, primera mitad

Concreto simpleAcero laminado

Concreto reforzadoAcero laminado

Cables de Acero

Siglo XX, segunda mitad

Concretos especialesAcero laminado

Concreto presforzadoAcero laminado

Aleaciones ligeras

Cables de alta resistencia




Así es como con la utilización del acero y el concreto es que ha sido posible la

construcción de puentes de diversas formas y grandes luces como los que se ven

en nuestro tiempo, gracias a la evolución de la técnica y a la inventiva de grandes

ingenieros, artistas y científicos de diversos campos del conocimiento.




¿Qué materiales se mencionaron en la

descripción de la Historia?



Clasificación de los Puentes de acuerdo a su Material

•Piedra•Madera

•Concreto•Acero


Clasificación de los Puentes de acuerdo a su

Estructuración



Clasificación de los Puentes de acuerdo a su Estructuración

Los puentes viga están constituidos por vigas

como su propia denominación indica, es decir,

piezas rectas horizontales o cuasi-horizontales

apoyadas en dos o más puntos que soportan

las cargas que actúan sobre ellas mediante su

capacidad para resistir flexiones. En efecto

esta resistencia de las vigas viene determinada

por su peralte y el momento de inercia de sus

secciones.Puente en Viga



Puente en Viga

Los puentes en viga se dividen en dos partes

principales: la superestructura, o conjunto de

los tramos que salvan los claros situados entre

los soportes, y la subestructura, formada por

los cimentación, los estribos y las pilas que

soportan los tableros del puente.




El arco es una estructura que resiste gracias a la forma que se le da. Mediante la forma del arco se

reparten las tensiones de manera que se producen compresiones en todas las partes del arco. Del mismo

modo es una estructura que salva una luz determinada sometida a esfuerzos de compresión donde las

tensiones y flexiones se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que materiales que no

resistan tracciones puedan ser utilizables para la construcción de esta tipología de estructuras.

Puente en Arco

Se transmiten unas

reacciones horizontales a los

apoyos y, en consecuencia,

el terreno de cimentación ha

de ser capaz de resistir tales

esfuerzos.




Puentes de Tablero Superior

Puentes de Tablero Intermedio

Puentes de Tablero Inferior

Puente en Arco




Puente en Atirantado

Sus elementos fundamentales son los tirantes

que son cables rectos que atirantan el tablero

proporcionándole una serie de apoyos

intermedios más o menos rígidos. Además de

los tirantes son necesarias las torres para

elevar el anclaje fijo de los tirantes de forma

que introduzcan fuerzas verticales en el tablero

para crear pseudo-apoyos.




Puente en Atirantado

El puente atirantado admite variaciones significativas, tanto en su estructura como en su forma; no hay más

que pasar revista a una serie de puentes atirantados para ver las diferencias que hay entre ellos.




Puente en Colgante

La utilización del cable en este tipo de puentes se

debe a tres razones fundamentales: En primer

lugar el cable es un elemento que trabaja

exclusivamente a tensión, se aprovecha al

máximo su capacidad resistente puesto que con

los tratamientos actuales se logran elevadas

resistencia y por su gran flexibilidad puede

deformarse transversalmente sin que aparezcan

flexiones y permite utilizar en toda la sección toda

su capacidad de resistencia y en tercer lugar el

cable está formado por muchos hilos y cordones

lo que permite hacer cables de gran diámetro en

puentes de grandes luces.




Puente en Colgante

El puente colgante más elemental es el puente catenaria, donde los propios cables principales

sirven de plataforma de paso.




Puente en Pórtico

El puente pórtico más que un tipo de estructura de

puente con carácter propio es una estructura

intermedia entre el arco y la viga por lo que presenta

características propias de ambos. Tienen pilas y

tablero igual que los puentes viga pero éstos son

solidarios, lo que da lugar a un mecanismo

resistente complejo porque en él interviene la

resistencia a flexión de sus elementos. Al mismo

tiempo se produce un efecto pórtico debido a las

reacciones horizontales que aparecen en sus

apoyos.




Puente Flotante

Los puentes flotantes se apoyan sobre flotadores

que pueden tener diversos tamaños. Consisten

fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una

serie de elementos flotantes que sirven para

mantenerlo en una situación más o menos fija. Estos

elementos flotantes son muy variados tales como

barcas, pontones cerrados, etc.




Puente Móvil

Los puentes móviles son aquellos en que el tablero

o parte de él es móvil con tal de permitir el paso

alternativo a dos tipos de tráfico muy diferente,

generalmente el terrestre y el marítimo. De este

modo cuando están cerrados permiten el paso de

los vehículos rodados o ferrocarriles y cuando están

abiertos permiten el paso de los barcos. Los

primeros puentes móviles aparecen en la Edad

Media con una función defensiva si bien actualmente

se utilizan para la alternancia de tráficos.




Alineamiento



Ubicación de los Puentes

Puentes en Tangente. Son más sencillos de construir, montar, más económicos.

Puentes Curvos. Con radio de curvatura en el plano horizontal y vertical.Puentes Enviajados. En planta

presenta una forma de paralelogramo cada una de las líneas de apoyo no son perpendiculares al eje del puente.

Clasificación de los Puentes de acuerdo a su Alineamiento



Comportamiento Estático



De acuerdo a su comportamiento estático los puentes se

pueden clasificar como simplemente apoyados y continuos.

Los segundos incluyen desde puentes de claros medios,

con continuidad solamente en la superestructura, hasta

puentes colgantes, atirantados y empujados.

Y además de acuerdo a su comportamiento estático se

clasifican en:

• Puentes en arco.

• Puentes aporticados.

• Puentes isotrópicos o espaciales

• Puentes en volados sucesivos

(pasan de isostáticos a hiperestáticos)

Clasificación de los Puentes de acuerdo a su comportamiento estático


Ejercicios de Repaso


Ejercicio

Clasificar el puente de acuerdo a:

Estructuración

Materiales


Ejercicio


Estructuración

Tipo de Tablero

Materiales


Ejercicio


Estructuración

Materiales

Alineamiento



Ejercicio


Estructuración

Materiales



Estructuración

Materiales



Ejercicio


Estructuración

Materiales


Clasificación de la SCT de las estructuras de

acuerdo a su funcionamiento



Clasificación de las Estructuras de acuerdo a la SCT

a) Paso Superior Vehicular (PSV)

Estructura que se construye en un cruce de la carretera de

referencia por encima de otra vialidad y cuyas dimensiones

quedan definidas por las características geométricas y

rasantes de ambas vialidades.

b) Paso Inferior Vehicular (PIV)

Estructura que se construye en un cruce de la carretera de

referencia por abajo de otra vialidad y cuyas dimensiones

quedan definidas por las características geométricas y

rasantes de ambas vialidades.



Clasificación SCT

c) Paso Superior de Ferrocarril (PSF)

Estructura que se construye en un cruce de la carretera de referencia por

encima de una vía de ferrocarril y cuyas dimensiones quedan definidas por

las características geométricas y rasantes de la carretera y de la vía.

d) Paso Inferior de Ferrocarril (PIF)

Estructura que se construye en un cruce

de la carretera de referencia por abajo de

una vía de ferrocarril y cuyas dimensiones

quedan definidas por las características

geométricas y rasantes de la carretera y de

la vía.



e) Paso Inferior Peatonal (PIP)

Estructura destinada exclusivamente al paso de personas, que se construye por encima de la carretera de

referencia y cuyas dimensiones quedan definidas por las características geométricas y rasante de la

vialidad que cruza.

f) Paso Inferior Ganadero (PIG)

Estructura destinada al paso de personas y ganado, que se construye por encima de la

carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan definidas por las características

geométricas y rasante de la vialidad que cruza.




g) Puente Canal

Estructura destinada exclusivamente al paso del flujo de un canal, que se construye por encima de la

carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan definidas por las características geométricas y

rasantes de la carretera y del canal.

h) Puente Ducto

Estructura destinada exclusivamente al cruce de uno o varios ductos por encima de la carretera de

referencia y cuyas dimensiones quedan definidas por las características geométricas y rasantes de la

carretera y de los ductos.



Clasificación de acuerdo a su Proceso

Constructivo Especial



Clasificación de acuerdo a su Proceso Constructivo Especial

Existen diferentes tipos de puentes, que por el procedimiento constructivo que se tiene que

seguir al momento de su construcción, tiene una clasificación especial, entre los cuales

podemos mencionar:

o Puentes y Viaductos Construidos con viga de lanzamiento para trabes

o Puentes y Viaductos Construidos con viga de lanzamiento para Dovelas

o Puentes y Viaductos de Doble Voladizo Colados en Sitio

o Puentes y Viaductos Empujados



Puentes y Viaductos construidos con

Viga de Lanzamiento para Trabes


Este método de construcción consiste en colocar la

superestructura con una viga de lanzamiento auto

portante apoyada en los apoyos definitivos del puente

y eventualmente sobre la parte ya ejecutada de la

subestructura pudiéndose desplazar de manera

autónoma de un claro.

La longitud de los elementos generalmente es igual a

un claro, las juntas de colado no se sitúan sobre los

apoyos sino en zonas poco solicitadas a flexión cerca

de 1/5 del claro.





Viga de Lanzamiento para Trabes

Este procedimiento se utiliza en claros entre 30 y 50m. Siendo su claro óptimo de 35 a 40m.Este

procedimiento ese aplica a puentes rectos de gran longitud (mayor a 150 m) y generalmente de peralte

constante.





Viga de Lanzamiento para DovelasLa técnica se basa en una idea muy sencilla: construir

el tablero de modo continuo, de un extremo al otro del

puente, partiendo de un estribo y haciendo todos los

claros colocando dovelas sucesivas.

Todos los elementos del puente son prefabricados en

planta obteniendo una calidad absoluta. Los fletes de las

dovelas son realizados en vehículos adaptados para tal

efecto lo que da un movimiento muy efectivo y eficaz a

las maniobras de traslado. Los elementos en campo son

elevados para su colocación con equipos auxiliares o

con las mismas vigas de lanzamiento.




Las dovelas se colocan sobre las vigas de lanzamiento, se envían y ensamblan los módulos para

ser unidos finalmente con preesfuerzo. Las vigas de lanzamiento son lanzadas al tramo siguiente.


Viga de Lanzamiento para Dovelas




Puentes y Viaductos de Doble Voladizo colados en sitio

Este método constructivo permite eliminar la obra falsa y ahorrar una gran parte de la

cimbra.

La construcción en doble volado ha demostrado su mayor interés económico para

claros comprendidos entre 60 y 160mts, cuando la obra falsa es difícil de ejecutar

(barrancas profundas, río con avenidas, etc.)




-Consiste en construir la superestructura en cantiliver por elementos sucesivos llamados “dovelas”, a

partir de los apoyos (Pilas y/o Estribos) sobre los cuales, se empotran al menos de manera provisional,

dicha superestructura.





-Cada dovela esta soportada en su fase de construcción por una “armadura Móvil Metálica”

que se apoya y se sujeta obre la parte anterior ya construida.





Puentes y Viaductos Empujados

Consiste en la fabricación de la superestructura por

elementos sucesivos en un área localizada atrás del estribo

y orientada según el eje del puente para después llevarla

hacia su posición definitiva mediante una traslación

longitudinal.

Este procedimiento es común para los puentes metálicos

debido a que éstos son más ligeros y el metal resiste igual a

la tracción y a la compresión.




Puentes y Viaductos Empujados

La superestructura es generalmente

construida por pedazos elementales colados

en sitio en los que la longitud está

determinada por las consideraciones de

retracción del concreto y amortiza miento de

las cimbras. Aunque se pueden prefabricar

los elementos esto no es muy común.

En todos los casos los elementos son

ensamblados mediante un presfuerzo

provisional para evitar tensiones durante las

operaciones de empuje para posteriormente

colocar el presfuerzo definitivo.


Criterios de Diseño de Puentes



Los Puentes se deben de diseñar para soportar los estados límites que marcan las normativas

aplicables, lo anterior para lograr los objetivos de seguridad, serviciabilidad, y

constructibilidad, considerando debidamente los aspectos relacionados a la inspección, la

economía y la estética.


Para lograr la filosofía general en el diseño

de los Puentes, se deben de tomar en

cuenta los siguientes puntos:




a) El ingeniero encargado de desarrollar el proyecto

y construcción de puentes, tiene como

responsabilidad primaria velar por la seguridad

pública

b) Se deben de tomar con suma importancia la corrosión

y deterioro de los materiales estructurales que son

sujetos a la misma, para el comportamiento a largo plazo

del puente.




c) Es de suma importancia llevar a cabo inspecciones periódicas en los puentes, con la finalidad de

monitorear su comportamiento y evitar fallas estructurales; para ello siempre que sea factible se debe

proveer acceso para permitir inspecciones manuales o visuales del interior de los elementos celulares

y de las áreas de interface donde se pueden producir movimientos relativos, incluyendo un espacio

libre superior adecuado en las secciones encajonadas.




d) Se recomienda evitar el uso

de sistemas estructurales de

difícil mantenimiento

e) El tablero del puente se debe diseñar

de manera que permita el movimiento

suave del tráfico. En los planos, en las

especificaciones o en los requisitos

especiales se deben indicar las

tolerancias constructivas con respecto al

perfil del tablero terminado




f) Los puentes se deben de diseñar para absorber todos los esfuerzos indebidos que se presenten durante la

fabricación, construcción y operación, así como verificar que tensiones residuales estén dentro de los

estados límites en cualquiera de las etapas mencionadas.

g) Los puentes deben de diseñarse para complementar sus alrededores, por lo cual deben ser de formas

elegantes y presentar un aspecto de resistencia adecuada.

h) Los ingenieros deben de tratar de

lograr una apariencia más agradable

mejorando las formas y relaciones entre

los propios elementos estructurales. Se

debe de evitar la aplicación de adornos

u ornamentos extraordinarios y no

estructurales.




i) Los tipos estructurales, longitudes de tramo y

materiales se deben seleccionar considerando

debidamente el costo proyectado. Se debe

considerar el costo de los gastos futuros para la

conservación del mismo durante su vida útil

proyectada.

j) Así también se deben considerar los factores propios de la región como lo son la

disponibilidad de los materiales, la fabricación, la posibilidad de acceso de maquinaria a la

zona de la obra, la mano de obra especializada y el tiempo de transporte del concreto.


Gracias por su Atención


Auto Diagnóstico del Tema I

1.- De los siguientes tipos de Puentes, indique cual NO pertenece a la clasificación de

puentes de acuerdo a su comportamiento estático:

a) Gerber

b) Arco

c) Empujado

d) Pórtico

Auto Diagnostico Tema I

2.- Cual de los siguientes corresponde a la clasificación de puentes de acuerdo a su

alineamiento:

a) Arco

b) Esviajado

c) Continuo

d) Simplemente Apoyado


3.- De los siguientes tipos de Estructuras, indique cual NO pertenece a la clasificación de

puentes de acuerdo a la Normativa de la SCT:

a) Paso Superior de Ferrocarril (PSF)

b) Paso Superior Peatonal (PSP)

c) Paso Inferior Peatonal (PIP)

d) Puente Canal


4.- Clasificación de Puentes de acuerdo a su proceso constructivo especial:

a) Madera, Piedra, Acero y Concreto

b) Atirantado, Colgante, Arco, Móvil, Viga

c) Pórtico, Gerber, Simplemente Apoyado

d) Empujados, Doble Volado y con viga de lanzamiento.


5.- ¿Qué tipo de Puentes fueron principalmente construidos por los Romanos y después

fue la Iglesia la que preservó las técnicas de construcción?

a) Arcos de Madera

b) Arcos de Piedra

c) Arcos de Arcilla

d) Colgantes de Madera



Gracias por su Participación

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