UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA

E.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL

PUENTES

“GENERALIDADES SOBRE PUENTES”

DOCENTE :

DR. ING. SERBANDO SOPLOPUCO QUIROGA

ESTUDIANTE :

ANDREI JHONATAN SALAS ZUMAETA

CÓDIGO :

093122

NIVELACIÓN Y AVANCE ACADÉMICO 2013

INDICE

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

OBJETIVOS

Objetivo General

Objetivos Específicos

FUNDAMENTO TEÓRICO

I. “Generalidades acerca de los puentes”

1.1.- Historia de los puentes

1.2.- Definición

1.3.- Partes

1.3.1.- Elementos de la superestructura

1.3.1.1.- Elementos principalesa.- Losab.- Vigasc.- Estructura metálica

1.3.1.2.- Elementos secundariosa.- Losa tablerob.- Diafragmas transversalesc.- Arriostramiento

* Arriostramiento del portal* Arriostramiento transversal* Arriostramiento lateral superior* Arriostramiento lateral inferior

d.- Barandase.- Calzadas

1.3.2.- Elementos de la subestructura1.3.2.1.- Apoyos1.3.2.2.- Estribos1.3.2.3.- Soportes intermedios (pilas o pilares)1.3.2.4.- Fundaciones

1.4.- Clasificación de los puentes

1.4.1.- Según su estructura

1.4.1.1.- Losa

1.4.1.1.2.- Tipos de puentes losa

1.4.1.1.1.- Características generales

1.4.1.2.- Losa con vigas

1.4.1.3.- Sección Compuesta

1.4.1.4.- Cantiléver

1.4.1.5.- Colgante

1.4.1.6.- Atirantados

1.4.1.7.- Armaduras

1.4.1.1.2.- Armadura rígida

1.4.1.1.1.- Armadura sencilla

1.4.1.8.- Puentes basculantes

1.4.1.9.- Puentes giratorios

1.4.1.10.- Puentes de desplazamiento horizontal

1.4.1.11.- Puentes de elevación vertical

1.4.2.- Según el material constitutivo

1.4.2.1.- De Concreto Armado

1.4.2.2.- De Concreto Preesforzado

1.4.2.3.- De piedra (Mampostería)

1.4.2.4.- Metálicos

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

1.4.2.5.- De madera

1.4.2.6.- De cuerdas (lianas, fibras naturales)

1.5.- 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.- Subrasante

1.5.11.- Empuje

1.6.- Estudios básicos para hacer un proyecto de puentes

1.6.1.- Estudios topográficos

1.6.2.- Estudios hidrológicos e hidráulicos

1.6.3.- Estudios de mecánica de suelos

1.6.4.- Estudios de socavación en subestructuras de puentes

1.6.5.- Estudios de geología y geotecnia

1.6.6.- Estudios de tráfico

1.7.- Reglamentación y especificaciones generales para la

construcción de puentes

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

DISCUSIÓN

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA

ANEXOS

INTRODUCCIÓN

El curso de PUENTES, en la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura de la Universidad Nacional de San Martín es un curso terminal, vale decir en donde nosotros como estudiantes aplicamos todos los conocimientos adquiridos durante nuestra formación profesional, para el análisis y diseño de los tipos de puentes que se especifican en el sílabo del curso.

Pero más 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, que implican la conceptualización de lo que es 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 (la máxima carga vehicular o vehículo HL-93 de diseño), sismo, viento, frenado, fricción, impacto, temperatura, presión de agua, subrasante y el empuje de tierras en los estribos que valgan verdades funcionan en su mayoría de veces como muros de contención.

Pero como es de conocimiento de todos nosotros, los puentes no se limitan sólo a los cálculos según los diversos métodos existentes, sino que en dicho análisis para el diseño se hacen imprescindibles contar con todos los estudios básicos que nos proporcionen la información necesaria para iniciar las labores de diseño propiamente dichas.Estos estudios comprenden una gama variada de consideraciones, entre las que podemos identificar a 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 para el cálculo del IMD.

Finalmente y rigiéndonos a las normas nacionales e internacionales es necesario dar unos alcances sobre la reglamentación y especificaciones generales para la construcción de puentes.

Sin mayores preámbulos, se da inicio al desarrollo del presente informe que se espera aporte cosas nuevas que alimenten el bagaje cultural de cada uno de sus lectores.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el marco del desarrollo del curso de puentes en el ciclo de nivelación y avance académico del 2013, se ha designado a cada uno de los estudiantes la realización de un trabajo de investigación sobre las generalidades de los puentes que finalmente se plasmarán en un informe que sintetice y englobe de la mejor forma toda la información recabada, evitando en lo posible la redundancia y haciendo uso de un lenguaje compresible que facilite la asimilación de los nuevos conocimientos.

Debido a esto y como parte del proceso formativo del futuro ingeniero civil, es que surge la necesidad de realizar las investigaciones del caso, haciendo uso de varias fuentes, como libros y el internet, boletines y afines.

Al haber recabado la información necesaria, es que uno inicia el análisis de la misma para procesarla, ordenarla y presentarla en el informe respectivo y es en ese proceso que surgen múltiples interrogantes que nos conllevan al arribo de conclusiones y estas a su vez a las recomendaciones del caso.

Frente a todo esto es que surge la interrogante más grande que abarca todo el proceso de investigación ¿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 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.

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 acerca de los puentes”

1.1.- Historia de los puentes1

La construcción de puentes aparece como una de las actividades más antiguas del hombre. Lamentablemente no existen restos de las primeras obras, pero es posible imaginarlas observando los diversos puentes primitivos que se han descubierto en zonas total o casi totalmente aisladas. Tales obras servían al hombre primitivo para salvar obstáculos como ríos o barrancos, y estaban constituidas principalmente por: madera, piedra y lianas.

Por lo general, el termino puente se utiliza para describir a las estructuras viales, con trazado por encima de la superficie, que permiten vencer obstáculos naturales como ríos, quebradas, hondonadas, canales, entrantes de mar, estrechos de mar, lagos, etc.

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.

A medida fue pasando el tiempo surgieron los puentes colgantes (pasarelas colgantes), es aquí donde el hombre empieza a poner a prueba su ingenio, para poder construir una obra en donde no podía usar más material que el brindado por la naturaleza. Constituidos principalmente por lianas o bambú, trenzado, las pasarelas colgantes se fijaban en ambos lados de la brecha a salvar, bien a rocas, o a troncos de árboles.

Transcurría el tiempo y los puentes fueron teniendo mejoras y es así como surgen los puentes en voladizo. Estos puentes eran usados cuando los claros a salvar superaban la longitud de los troncos disponibles. Se construían empotrando troncos en las paredes de los márgenes de la brecha, de esta manera era posible salvar la distancia entre los extremos de los voladizos con un solo tronco.

Dentro de las mejoras a medida crece la evolución de la construcción de puente va unida a la necesidad en los tiempos en que Roma dominaba la mayor parte del mundo conocido. A medida que sus legiones conquistaban

1 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 18

nuevos países, iban levantando en su camino puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron sus calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llego a sumar 90,000 Km., de excelentes carreteras.

Un ejemplo de esto es el Puente de Alcántara, construido sobre el Río Tajo, cerca de Portugal. La mayoría de los puentes anteriores habrían sido barridos por la fuerte corriente. Los romanos también usaban cemento, que reducía la variación de la fuerza que tenía la piedra natural. Un tipo de cemento, llamado pozzolana, consistía de agua, lima, arena y roca volcánica. Los puentes de ladrillo y mortero fueron construidos después de la era romana, ya que la tecnología del cemento se perdió y más tarde fue redescubierta.

Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por la civilización Inca en los Andes de Sudamérica, justo antes de la colonización europea en el siglo XVI.

A la caída del Imperio sufrió el arte de construir puentes un grave retroceso, que duró más de seis siglos. Si los romanos tendieron puentes para salvar obstáculos a su expansión, el hombre medieval veía en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por lo tanto, un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por fortificaciones.

Durante el Siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por parte de Hans Ulrico, Johannes Grubenmann, y otros. El primer libro de ingeniería para la construcción de puentes fue escrito por Hubert Gautier en 1716.

A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva, principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina. El progreso continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX. Con la Revolución Industrial, los sistemas de celosía de hierro forjado fueron desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica para soportar grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un límite elástico, fueron construidos puentes más largos, muchos utilizando las ideas de Gustave Eiffel.

A partir de 1840 se presencia un desarrollo muy rápido y amplio de la construcción de puentes ligada esencialmente a la realización de nuevas líneas de ferrocarril. Otra causa que produjo la construcción de muchos puentes fue la intensa actividad económica generada por la revolución industrial, la cual produjo un aumento del tráfico por carretera. La construcción de puentes en esta época se vio beneficiada por las mejoras en las pastas de mortero con la invención del cemento Pórtland.

1.2.- Definición

Es una estructura reticular que facilita las actividades aquellas que pudieran encontrar dificultad en sortear un obstáculo natural o una vía de circulación terrestre o marítima.2

Un puente es básicamente una estructura de ingeniería vial que permite salvar obstáculos para dar continuidad a un camino, que soporta carga vehicular, de personar, acémilas entre otros.3

En síntesis, un 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.

1.3.- Partes

Los elementos principales que se pueden distinguir en los puentes son los siguientes:

Superestructura: parte del puente que se construye sobre apoyos como son la losa, las vigas, bóveda, estructura metálica, etc. Siendo los elementos estructurales que constituyen el tramo horizontal.

Subestructura: está conformada por los estribos, pilas centrales, etc. Siendo estos los que soportan al tramo horizontal.

2 http://mecaingenieros.wordpress.com/2011/08/08/puentes-metalicos-evolucion-generalidades-tipos-diseno-normativa/ , actualizado el 08.08.2011; visitado el 12.01.2013.

3 Paredes Rojas, Luis Alberto “Apuntes de clases de PUENTES”, tomadas el 27 de agosto del 2012.

1.3.1.- Elementos de la superestructura.

1.3.1.1.- Elementos principales.

Es el elemento 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.

a) Losa. La estructura de éste tipo de puente, consiste en una plancha de

concreto reforzado o preesforzado, madera o metal, y sirve de tablero al mismo tiempo. Fig. 3.2. Los puentes del tipo losa sólo alcanzan a salvar luces pequeñas, generalmente hasta 10mts., esto se debe a que el costo se incrementa para luces mayores y por el peso propio de la misma estructura.

b) Vigas. Los puentes de vigas utilizan como elemento estructural vigas paralelas

a la carretera, que soportan esfuerzos de componente vertical y transmiten las cargas recibidas a las pilas y estribos del puente Fig. 3.3. Sobre las vigas se dispone una losa de concreto reforzado que sirve de base a la calzada. Las vigas más simples están formadas por tablones de madera, perfiles de acero laminado o secciones rectangulares de concreto reforzado.

c) Estructura Metálica. El acero es un material que soporta muy bien los esfuerzos de flexión,

compresión y tracción, y esta propiedad se emplea en la construcción de puentes metálicos en arco o de vigas de acero.

La armadura es una viga compuesta por elementos relativamente cortos y esbeltos conectados por sus extremos. La carga fija del peso del pavimento y la carga móvil que atraviesa el puente se transmiten por medio de las vigas transversales del tablero directamente a las conexiones de los elementos de la armadura. En las diversas configuraciones triangulares creadas por el ingeniero diseñador, cada elemento queda o en tensión o en compresión, según el patrón de cargas, pero nunca están sometidos a cargas que tiendan a flexionarlos.

Este sistema permite realizar a un costo razonable y con un gasto mínimo de material estructuras de metal que salvan desde treinta hasta más de cien metros, distancias que resultan económicamente imposibles para estructuras que funcionen a base de flexión, como las vigas simples descritas anteriormente.

1.3.2.1.- Elemento Secundario.

Son elementos complementarios de la superestructura siendo necesarios para la estabilidad de la estructura y posibilitan el tránsito por el puente.

a) Losa Tablero. Es el tablero o losa del puente que soporta directamente el tráfico de

vehículos o peatones. Cuando es de madera se le llama “tablero” y cuando es de concreto y metal se le llama “losa”. La losa tablero proporciona la capacidad portante de carga del sistema de cubierta. La losa tablero forma parte de los elementos secundarios para puentes del tipo viga, colgantes, puentes modulares y cercha.

b) Diafragmas Transversales. Los diafragmas son considerados como elementos simplemente

apoyados, que sirven como rigidizadores entre vigas, y que a su vez transmiten fuerzas a las vigas longitudinales a través del cortante vertical, el cual es transmitido por el apoyo directo de la losa sobre la viga y por medio de varillas de acero que traspasan la viga longitudinal.

c) Arriostramiento. Permiten mantener los elementos estructurales en posición correcta, se

usan generalmente en las estructuras metálicas, y según su ubicación en la estructura puede clasificarse como:

Arriostramiento del portal: El arriostramiento del portal se encuentra en la parte superior en los extremos de una armadura de paso a través y proporciona estabilidad lateral y transferencia de cortante entre armaduras.

Arriostramiento transversal: Los puntales transversales son miembros estructurales secundarios que se atraviesan de lado a lado entre armaduras en nudos interiores y al igual que el arriostramiento del portal proporcionan estabilidad lateral y transferencia de cortante entre armaduras.

Arriostramiento lateral superior: Los puntales laterales superiores están situados en el plano de la cuerda superior y proporciona estabilidad lateral entre las dos armaduras y resistencia contra los esfuerzos provocados por el viento.

Arriostramiento lateral inferior: Los puntales laterales inferiores están situados en el plano de la cuerda inferior y proporcionan estabilidad lateral y resistencia a los esfuerzos por viento.

d) Barandas

Son elementos de seguridad que se encuentran a los costados del puente, su función es la de canalizar el tránsito y eventualmente evitan la caída de vehículos y personas.

Las normas AASHTO definen 3 tipos de barandales: peatonales, para bicicletas y para tráfico. Estos tipos de barandales también pueden combinarse entre sí, para convertirse en tráfico – bicicleta, trafico – peatonal, peatonal – bicicleta.

e) Calzadas

La calzada o superficie de rodamiento proporciona el piso para el tránsito de los vehículos y se coloca sobre la cara superior de la losa estructural. En el caso de ser un puente tipo bóveda o súper span, la calzada va sobre el relleno de ésta estructura, si fuese un puente modular iría sobre los tablones de madera o puede ser la misma madera la calzada. Generalmente la calzada es colocada después de colada la losa, aunque existen también calzadas coladas integralmente con la losa estructural. Cuando se utiliza esta técnica se le designa como piso monolítico Las calzadas en nuestro país generalmente son de concreto asfáltico o de concreto hidráulico, aunque pueden encontrase de balaste, metálicas o madera, y se considera que no proporciona capacidad de carga a la estructura.

1.3.2.- Elementos de la subestructura.

1.3.2.1.- Apoyos

Los apoyos son conjuntos estructurales instalados para garantizar la segura transferencia de todas las reacciones de la superestructura a la subestructura y deben cumplir dos requisitos básicos: distribuir las reacciones sobre las áreas adecuadas de la subestructura y ser capaces de adaptarse a las deformaciones elásticas, térmicas y de otras índoles inducidas por la superestructura, sin generar fuerzas restrictivas perjudiciales.

Los apoyos han sido tan simples como dos placas de acero, hasta tan complejos como dispositivos mecánicos compuestos por numerosas partes de distintos materiales.

En general, los apoyos se clasifican en fijos y móviles. Los apoyos fijos permiten únicamente deflexiones angulares restringiendo los desplazamientos horizontales; estos tipos de apoyos deben ser diseñados para resistir las componentes verticales y horizontales de las reacciones. Los apoyos de tipo móvil permiten que el extremo de un puente, en el que existe uno de éstos, se mueva libremente hacia delante y atrás, debido a la expansión y/o contracción ocasionada por los cambios de temperatura; o debido a cambios en la longitud del puente ocasionados por las cargas vivas, evitando la aparición de reacciones horizontales perjudiciales en los apoyos del puente. Este tipo de apoyo también se utiliza en estribos para absorber los movimientos debidos a la presión de tierra.

1.3.2.2.- Estribos

Un 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, sostiene el relleno de tierra situado junto a su trasdós y también ofrece protección contra la erosión.

Los estribos son construidos a base de concreto reforzado, mampostería reforzada y mampostería de piedra (tipo muro de gravedad).

Las diferencias que se pueden mencionar entre los estribos y los muros convencionales son:

a) Los estribos soportan las reacciones extremas del claro del puente. b) los estribos están restringidos en la parte superior por el tablero del puente. Generalmente un estribo consta de cuatro partes: El asiento del puente

o cabezal, cuerpo, aletones y fundación. También existen estribos a base de marcos constituidos por vigas, columnas, aletones y su correspondiente fundación.

El asiento del puente es la parte del estribo donde son colocados los apoyos, y que soportan directamente la superestructura. El cuerpo es el que sostiene el asiento del puente y soporta el ancho del terraplén que se encuentra directamente en el extremo de la superestructura. Los aletones son construidos generalmente a base de concreto reforzado o de mampostería de piedra y tienen base de concreto reforzado o de mampostería de piedra y tienen por objeto contener el relleno de los costados y contrarrestar la erosión. El cuerpo y los aletones pueden o no ser monolíticos. Tener fundaciones separadas o estar los aletones unidos en voladizo al cuerpo. Los aletones tienen a flexionarse diferentemente al cuerpo, tanto en magnitud como en

dirección. Por ello, cuando el cuerpo es construido monolíticamente con los aletones, los esfuerzos en las juntas indicaran refuerzos especiales. Estos esfuerzos son producto de una combinación de momentos verticales y horizontales, cortantes más torsión. Si los aletones están separados del cuerpo, juntas especiales son necesarias para prevenir grietas y desalineamientos.

1.3.2.3.- Soportes intermedios (pilas o pilares)

Los soportes intermedios (pilas) tienen como función primordial la transmisión de las cargas horizontales y verticales provenientes de la superestructura hacia las cimentaciones.

La gran variedad de tipos de soportes intermedios, para puentes, obedecen a su forma y el material utilizado para su construcción. También el tipo de superestructura influye en la clase de pila que debe ser ocupada en un puente. A continuación se presentan los tipos más comunes de soportes intermedios usados en el diseño de subestructuras.

1.3.2.4.- Fundaciones

Las 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. La selección y el diseño de la fundación apropiada depende de las condiciones de carga especificadas en el análisis estructural, de la geometría del elemento de la subestructura en análisis y del puente en general, de las condiciones geológicas de la superficie y del subsuelo, y de la interpretación de los datos de campo y pruebas de laboratorio, todo ello combinado con juicio ingenieril.

La fundación debe ser proporcionada tan superficial como sea posible, ya que los costos aumentan con la profundidad. El nivel de desplante de la fundación será tal, que al alcanzar el estrato resistente prevea asentamientos totales o diferenciales, que resista fuerzas laterales y que evite problemas debidos al movimiento de tierra, erosión y en cambios en el nivel de superficie.

1.4.- Clasificación de los puentes

1.4.1.- Según su estructura

1.4.1.1.- Losa

Este 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.4

Vista en perspectiva del puente losa

1.4.1.1.1.- Tipos de puentes losa

Los puentes losas pueden formar uno de los tres tipos siguientes:

4 Claros C., Ricardo; Meruvia C., Pedro E.; “Apoyo didáctico en enseñanza –aprendizaje de la asignatura de puentes”, página 185 (5-2).

1) Uno o más tramos de losa simplemente apoyados sobre estribos y/o pilares. Este tipo se denominan losas simples, y puede observarse en la figura 5.2 o en la figura 5.3.

2) Una losa continua extendiéndose sobre tres o más apoyos pero sin que esta forme una sola sección con estos. Este tipo de losa se denomina losa continua y puede ser de espesor uniforme o variable y en este último caso la variación de espesor puede ser lineal o parabólica.

3) Una losa continua y además la cual este unida con sus apoyos, en uno o más tramos, constituyendo una losa en pórtico. En este caso el espesor es mayormente variable salvo que se trate de losas de luces inferiores a 6 metros por cada tramo.

En el presente capítulo solo se tratará el primer tipo, las losas simples recordando al estudiante que los otros dos tipos pueden ser tratados como un caso de puentes continuos y como unos pórticos respectivamente.

1.4.1.1.2.- Características generales

Los puentes losas requieren por lo general más acero y más concreto que otros puentes, pero su encofrado es mucho más sencillo, siendo algunas veces mayor la economía representada por la facilidad de ejecución del encofrado que el costo de la mayor cantidad de material.

A medida que se incrementa la luz del puente, también la diferencia entre la cantidad de los dos tipos de materiales va aumentando y no así la diferencia del costo del encofrado, existiendo así por lo tanto un límite económico para el empleo de los puentes losas. Este límite depende del costo relativo de los materiales (acero, cemento, principalmente) al costo del encofrado. Es por eso que el límite está entre los 7 a 12 metros, como se indicó anteriormente.

1.4.1.2.- 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.5

1.4.1.3.- 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.6

Ejemplo:

5 Claros C., Ricardo; Meruvia C., Pedro E.; “Apoyo didáctico en enseñanza –aprendizaje de la asignatura de puentes”, página 250 (6-1).6 Sánchez Moya, Víctor. “Puentes de sección compuesta – losa de concreto y vigas de acero”. Diapositiva 2.

PUENTE CAYNARACHI

VISTA LONGITUDINAL

SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA SECCIÓN

1.4.1.4.- 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. Es posible realizar combinaciones variadas como las que incorpora el puente del Forth, ya que pueden utilizarse todos los sistemas de armaduras a excepción de la Howe.

El principio del puente cantiléver puede aplicarse fácilmente a los puentes de armadura de acero y tablero superior. Existen viaductos de hormigón armado o de vigas armadas metálicas en cantiléver; puentes de armadura de hierro que combinan el principio cantiléver con el arco para formar el sistema conocido con el nombre de puente de arco cantiléver. El arco puede estar articulado en las pilas; en tal caso se asemeja a un puente de doble articulación, que puede convertirse en triple añadiendo otra articulación a la clave.

La famosa fotografía de Benjamín Baker, ver figura en la que un modelo vivo figuraba el principio de voladizos en que se basa la solución al puente sobre el Forth.

"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"

 Figura   Modelo vivo de un voladizo 

En 1866 el ingeniero alemán Henrich Gerber  patentó un sistema que llamó viga Gerber, y que en los países anglosajones se conoció después como viga cantiléver.

Esta patente consiste en introducir articulaciones en una viga continua para hacerla isostática, de forma que se convierte en una serie de vigas simplemente apoyadas prolongadas en sus extremos por ménsulas en vanos alternos que se enlazan entre sí por vigas apoyadas en los extremos de las ménsulas. Con este sistema se tienen las ventajas de la viga continua y de la estructura isostática: de la viga continua, porque la ley de momentos flectores tiene signos alternos en apoyos y centros de vanos igual que en ella, y por tanto sus valores máximos son menores que en la viga apoyada; de la estructura isostática , porque sus esfuerzos no se ven afectados por las deformaciones del terreno donde se apoyan, condición fundamental, y en ocasiones determinante, cuando el terreno de cimentación no es bueno.

Estructura puente cantiléver

1.4.1.5.- 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. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. A través de los siglos con la introducción y mejora de distintos materiales de construcción este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas del ferrocarril ligeras.

Puente Picota – Provincia de Picota, Región San Martín.

Puente Punta Arenas – Provincia de Juanjui, Región San Martín.

1.4.1.6.- Atirantados

Es 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

1.4.1.7.- Armaduras

1.4.1.7.1.- Puentes de armadura rígida.

Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y estribos de las de viga; esta combinación forma unidades sencillas sin articulaciones de unión entre las piezas. Se construyen de hormigón armado o pretensado o de armaduras de acero rodeadas de hormigón. De origen muy reciente, resultan sumamente útiles para separar en niveles los cruces de carreteras y ferrocarriles. En estos cruces suele ser conveniente que la diferencia de niveles sea mínima y los puentes de la clase que nos ocupa son susceptibles de recibir menor altura en un mismo tramo que los otros tipos.

1.4.1.7.2.- Puentes de armadura sencilla

Las armaduras de los puentes modernos adoptan muy variadas formas. Las armaduras Pratt y Warren, de paso superior o inferior, son las más utilizadas en puentes de acero de tramos cortos. La Howe sólo se emplea en puentes de madera; sus miembros verticales, construidos con barras de acero, están en tensión, al igual que el cordón inferior, que es de madera.

                                             Puente de Armadura sencilla

1.4.1.8.- Puentes basculantes

Los puentes basculantes son los que giran alrededor de un eje horizontal situado en una línea de apoyos; se incluyen por tanto en ellos los levadizos y los basculantes según la clasificación de Gauthey. Son los más clásicos de los móviles y los que más se utilizan actualmente. Son también los primeros, porque los famosos puentes levadizos medievales eran de este tipo. Los puentes levadizos iniciales de madera consistían en un tablero simplemente apoyado a

puente cerrado, y atirantado durante el movimiento. Eran siempre de una hoja, porque giraban sobre un apoyo y se elevaban tirando del otro. Los tirantes, formados por cadenas o cuerdas, se recogían con un cabrestante manual, y ello hacía girar el tablero sobre uno de sus apoyos, mediante una rótula. También se utilizaron puentes levadizos de dos hojas, con el vano móvil dividido en dos semivanos que se levantaban desde sus extremos; en ellos la estructura cerrada tiene que seguir estando atirantada para ser estable; es por tanto una estructura atirantada en las dos situaciones, abierto y cerrado.

Se han construido muchos puentes de ambos sistemas, y cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes, pero en general, si la luz no es grande, es más sencillo y económico el de una sola hoja porque requiere un único mecanismo y se centraliza toda la operación de movimiento. Ahora bien, como en todos los puentes, en los móviles, al crecer la luz, crecen los esfuerzos proporcionalmente al cuadrado de ésta, y por ello, para luces grandes resulta más económico desdoblar los voladizos, porque a efectos de movimiento es una estructura de mitad de luz que la de una sola hoja.

El puente de la torre de Londres, con una luz de 79 m, sigue siendo uno de los puentes basculantes más grandes del mundo; su movimiento se debe al giro del conjunto tablero-contrapeso sobre una rótula simple situada en el centro de gravedad del sistema, y se acciona mediante un sistema hidráulico. Este sistema es el que se utiliza hoy día en la mayoría de los puentes basculantes.

1.4.1.9.- Puentes 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.

El clásico puente giratorio es el primero, con una fisonomía muy característica, análoga en casi todos los construidos; es una viga triangulada con tablero inferior, canto variable muy acusado, máximo en el apoyo central y mínimo en los extremos, y una pila gruesa en el centro que aloja la maquinaria de giro.

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La maquinaria para el giro es siempre parecida; consiste en una cremallera circular sobre la que se mueve un piñón al que se aplica la fuerza motriz. El movimiento del piñón por la cremallera circular es lo que hace girar el puente. Generalmente toda la maquinaria está alojada en una gran pila circular, o está a la vista.

1.4.1.10.- Puentes de 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. Ejemplo de este sistema es el puente sobre el canal de Gotha en Inglaterra.

1.4.1.11.- Puentes de elevación vertical

Los puentes de desplazamiento vertical son tableros simplemente apoyados, cuyos apoyos se pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el gálibo de navegación.

Normalmente se elevan tirando de sus cuatro esquinas, y por ello requieren dos o cuatro torres, en las que se aloja la maquinaria de elevación y los contrapesos necesarios para equilibrarlos durante la maniobra de desplazamiento vertical.

El puente de desplazamiento vertical es adecuado y resulta más económico que los demás para luces grandes y por ello los mayores puentes móviles son de este sistema.

1.4.2.- Según el material constitutivo

1.4.2.1.- De Concreto Armado

El 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.

Se imponen dos soluciones clásicas: los de vigas de alma llena, que podían ser vigas en T unidas por la losa superior, o vigas de cajón para las luces mayores; y los arcos, solución idónea para el hormigón, que es un material adecuado para resistir compresiones. 

1.4.2.2.- De Concreto Preesforzado

Freyssinet, 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.

El concreto preesforzado se puede considerar un nuevo material; su diferencia con el concreto armado es que en éste la armadura es pasiva, es decir, entra en carga cuando las acciones exteriores actúan sobre la estructura; en el pretensado, en cambio, la armadura es activa, es decir se tensa previamente a la actuación de las cargas que va a recibir la estructura (peso propio, carga muerta y cargas de tráfico), comprimiendo el concreto, de forma que nunca tenga tracciones o que éstas tengan un valor reducido. La estructura se pone en tensión previamente a la actuación de las cargas que van a gravitar sobre ella, y de ahí su nombre de concreto preesforzado.

Con el concreto preesforzado se evita la fisuración que se produce en el concreto armado y por ello, se pueden utilizar aceros de mayor resistencia, inadmisibles en el concreto armado porque se produciría una fisuración excesiva.

El concreto preesforzado no ha hecho desaparecer el concreto armado; cada uno tiene su campo de aplicación. Al iniciarse el

hormigón preesforzado se trató de sustituir toda la armadura pasiva por activa; por ello los primeros puentes se pretensaban longitudinal y transversalmente. Pero pronto cada material encontró su sitio; la armadura activa se debe emplear para resistir los esfuerzos principales y la pasiva los secundarios. Incluso puentes losa con luces de hasta 20 m se pueden hacer exclusivamente con armadura pasiva, aunque hay que tener en cuenta la fisuración, porque muchas veces, aun siendo admisible, es excesivamente visible.

A los ingenieros franceses se debe el descubrimiento del concreto armado y del pretensado, y a ellos y a los alemanes se debe el desarrollo de su tecnología, aunque en éste ha habido aportaciones de ingenieros de muchos países.

1.4.2.3.- De piedra (Mampostería)7

Al igual que la madera, la piedra es un material natural que se obtiene directamente de la naturaleza y se utiliza sin ninguna transformación, únicamente es necesario darles forma. Aparte de la piedra, se ha utilizado también materiales como el ladrillo o el hormigón en masa.

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.

Puente Nuevo sobre el río Jerte, Plasencia 1.4.2.4.- Metálicos

El empleo del hierro significó una transformación radical en la construcción en general, y en los puentes en particular; sus

7 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

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.

El rápido desarrollo a principios del s. XIX de los puentes metálicos se debió básicamente a dos causas fundamentales:

a)  En primer lugar, el nuevo material tenía muchas más posibilidades que los anteriores, porque su capacidad resistente era mucho más alta.

b)  En segundo lugar, se empezó a conocer con cierto rigor el comportamiento resistente de las estructuras, lo que permitió, a la hora de proyectar un puente, dimensionar sus distintos elementos cuantificando su grado de seguridad, y con ello ajustar al máximo sus dimensiones.

Los materiales derivados del hierro que se han utilizado sucesivamente en la construcción han sido, la fundición, el hierro forjado y el acero.

1.4.2.4.1.- Puentes de fundición8

Los puentes de fundición aparecen por primera vez a fines de siglo XVIII en Inglaterra y luego en Francia. Las disposiciones de estos puentes de fundición se inspiran directamente en los puentes de madera. Lastimosamente la mayoría de estos puentes tuvieron una vida relativamente corta. A pesar de todo todavía quedan muestras de estos puentes, tal es el caso del puente de La Pasarela de Las Artes en Paris, la cual fue terminada en 1803 y ofrece tráfico solamente a peatones.

1.4.2.4.2.- Puentes de hierro forjado9

8 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 279 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 28

Los puentes de hierro fueron iniciados a principios del siglo XIX paralelamente la fundición, el empleo del hierro se desarrolló rápidamente. El hierro era más caro que la fundición, al exigir más trabajo de elaboración, pero poseía una resistencia a la tracción muy superior al de fundición. De este modo, los constructores disponían por primera vez de un material que permitía realizar los tres grandes tipos de puentes: puentes suspendidos, puentes de vigas y los puentes de arco.

Los primeros puentes construidos gracias al hierro fueron los puentes colgantes, fue la invención de las cadenas articuladas formadas por barras de hierro articuladas, patentadas en 1817 por Brown en Inglaterra, la que permitió pasar de un golpe a luces mucho mayores. Mediante transcurrió el tiempo y se fueron mejorando las técnicas se empezó a utilizar el cable formado por hilos de hierro, el cual dio las propiedades necesarias para la construcción de puentes con luces considerablemente largas.

1.4.2.4.3.- Puentes de acero10

Fue hasta 1867 cuando empezó la fabricación comercial del acero, que permitió su empleo en los puentes. Gracias a sus características y, sobre todo su resistencia, iba a sustituir totalmente a la fundición y al hierro. Sin embargo, tal evolución no se produjo más que de un modo progresivo, a medida que las posibilidades del acero eran mejor apreciadas. El primer gran puente en el que el acero fue muy ampliamente usado es el de Saint-Louis sobre el Mississipi, al cual le siguió el puente de Brooklyn. El primero un puente de 3 arcos de 153, 159 y 153mts., de luz, y el segundo un puente colgante de Acero con 487mts., de luz central.

No hay duda que la llegada del acero vino a reemplazar de manera satisfactoria los alcances ya logrados por el hierro, dándole un gran impulso al desarrollo de los puentes, haciéndolos más resistentes, económicos y seguros.

1.4.2.5.- De madera11

10 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 2911 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 25

La 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.

Los puentes de madera han planteado siempre problemas de durabilidad, por ésta razón se han considerado siempre de una categoría inferior que los de piedra; generalmente se les ha dado carácter de obra provisional; la cual se aspiraba a sustituirlos por uno de piedra en cuanto hubiera dinero. Pero a pesar de esto, hasta muy entrado el siglo XIX cuando se impusieron los puentes metálicos, había más puentes de madera que de piedra.

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.

Los cables se fabricaban de lianas, enredaderas, cuero, bambú, mimbre y materiales similares. Las cuerdas están agrupadas y torcidas en espiral para formar una unidad resistente.

1.5.- Cargas de diseño

1.5.1.- Peso propio (Carga muerta)12

Para un puente de carretera, la carga muerta consiste en el peso de la estructura completa (subestructura y subestructura).

La superestructura incluye las vigas principales, el sistema de piso, los diafragmas, la banda de rodamiento, las aceras, barandales, postes de iluminación y otro equipo misceláneo que esté sujeto a la misma. En la subestructura, la carga muerta consiste en el peso propio de la pila o del estribo según sea el caso, incluyendo el peso de los dispositivos de apoyo colocados en la parte superior y el de otras estructuras unidas a ellas, más las reacciones por carga muerta que llegan desde la superestructura.

La carga muerta se estima con base a las dimensiones y los pesos específicos de los materiales constituyentes. Sin embargo la verdadera carga muerta de la estructura no puede ser determinada, sino hasta que el puente esté diseñado; y un diseño final no puede ser concluido, a no ser que la verdadera carga muerta se conozca. Por lo tanto es necesario hacer una estimación preliminar de la carga muerta y ejecutar entonces el diseño en base al valor estimado. El peso de la estructura resultante puede entonces ser evaluado y comparado con el que se calculó inicialmente; si hay diferencias notables será necesario repetir el análisis y el diseño con estimaciones más precisas de las cargas muertas. Este proceso de análisis es afinado hasta que el diseñador considere que la estructura se ha calculado utilizando pesos más aproximados a los que el puente tendrá al estar construido.

1.5.2.- Tráfico

Las cargas vivas o sobrecargas vivas, son aquellas que originan los cuerpos que no permanecen en una misma posición o que no actúan permanentemente sobre una estructura y cuyas magnitudes pueden variar. Así, las cargas vivas pueden ser generadas por cuerpos en movimiento o por cuerpos que puedan ser desplazados.

12 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 25

Particularmente en el caso de puentes, las cargas vivas pueden ser originadas por vehículos de todo tipo, tamaño y peso, personas, animales, maquinaria, acumulaciones de agua, etc.

Debido a que la forma y peso de los cuerpos que originan la carga viva es de una gran variedad, la AASTHO establece parámetros fijos, los cuales son: camiones estándar y carriles de carga.

a) Camión Estándar.

La AASHTO contempla dos tipos de camines estándar denominados H y HS. El primero es un vehículo de dos ejes y el segundo es un semirremolque de tres ejes.

1.5.3.- Sismo

Las cargas sísmicas en una estructura se originan debido al movimiento altamente irregular que experimenta el terreno de fundación de la misma durante un acontecimiento sísmico. Este movimiento irregular produce, en virtud de las propiedades de la estructura, fuerzas de inercia, fuerzas restauradoras y fuerzas disipadoras de energía que generan un movimiento de tipo vibratorio en la misma.

La respuesta de las estructuras a los sismos depende de varios factores: de las características del movimiento del terreno, de la rigidez y la masa de la estructura, de las condiciones del subsuelo y de la magnitud del amortiguamiento.

1.5.4.- Viento

El viento es un fenómeno natural al que la mayoría de la estructuras están expuestas. En ingeniería resulta práctico considerar que el viento produce una presión cuya magnitud es proporcional a su velocidad, que esta presión esta presión es uniforme en todas las áreas expuestas a su acción y que dicho efecto puede provenir de cualquier dirección.

1.5.5.- Frenado

Este usualmente se considera un 5% de la carga distribuida y se deriva del reglamento AASHTO Estándar. También se considera que la fuerza del frenado es equivalente es el 25% del peso del camión de diseño, pero cuando se realice las labores del análisis estructural sólo se trabaja con una de ellas más nunca con las dos juntas.

1.5.6.- Fricción

La fuerza de fricción es una acción que se genera entre las superficies de contacto de dos cuerpos, y que se opone al deslizamiento relativo de ellos. En el caso de puentes, resulta de mucha importancia la fuerza de fricción que se genera en la base de los elementos de la subestructura en contacto con el suelo, específicamente en los estribos y en las pilas.

El verdadero parámetro que debiera utilizarse para obtener la fuerza de fricción que se opone al deslizamiento es la resistencia del suelo al esfuerzo cortante. En la práctica, el coeficiente empleado es el de fricción entre el suelo y el concreto para el caso de los suelos granulares gruesos, y la resistencia al esfuerzo cortante o cohesión para el caso de los materiales con cohesión. En ausencia de datos experimentales, se pueden adoptar los siguientes valores:

- Para suelos de material granular grueso, sin limo: = 0.55

- Para suelos de material granular grueso, con limo: = 0.45

- Para limo: = 0.35

1.5.7.- Impacto

Impacto es la terminología utilizada para especificar y considerar el efecto dinámico que sobre los puentes puede ocasionar la carga viva. Así por ejemplo, el movimiento de un vehículo a través de un puente en un rango normal de velocidad, produce mayores esfuerzos que aquéllos que produce el vehículo en posición estática.

1.5.8.- Temperatura

Las variaciones de temperatura que se producen en el ambiente dan lugar a que los elementos sufran dilataciones y contracciones por

aumento y disminución de temperatura respectivamente. Cuando las estructuras se encuentran restringidas al movimiento, se originan sobre éstas, fuerzas térmicas que deben tenerse presente para el análisis estructural y diseño de estos elementos estructurales.

1.5.9.- Presión de agua

1.5.9.1.- Presión hidráulica ascendente (Flotación)

El fenómeno de la flotación o empuje ascendente es el resultado de las fuerzas ejercidas por un fluido sobre un cuerpo sumergido o flotante. Su valor es igual al peso del volumen del fluido desplazado por el cuerpo sólido y puede ser calculado a través de un análisis del cuerpo en consideración.

1.5.9.2.- Presión del flujo de la corriente

De todos es conocida la enorme fuerza provocada por el agua, producto de las crecidas de los ríos y su efecto sobre pequeños cuerpos como personas, animales, medios de transporte, etc.

Esta misma fuerza actúa sobre estructuras estáticas, construidas sobre los ríos. Muchas veces se cree erróneamente que por el peso de los elementos de la subestructura la fuerza provocada por el flujo de la corriente es despreciable, sin embargo al analizar el fenómeno se observa que los elementos de las subestructuras construidas en una regio afectada por la corriente, estarán sujetos a tres efectos importantes:

- Deslizamiento.

- Volteo.

- Socavación alrededor de la base. 1.5.10.- Empuje

Todo volumen de tierra en contacto lateral con una estructura ejerce sobre ella cierta acción denominada Presión de Tierras. En el caso de puentes carreteros los elementos de la subestructura que por lo general están sometidos a este tipo de acción son los estribos. Cuando estos ceden bajo la acción de la presión de tierras, l p ésta disminuye hasta alcanzar un valor mínimo conocido como Presión Activa. Por el contrario, si el estribo se ve forzado contra el relleno adyacente, la presión aumenta hasta un valor máximo conocido como Presión Pasiva.

1.6.- 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. Cuando se efectúan los estudios topográficos de las posibles rutas para el desarrollo de una carretera es de interés primordial la ubicación de las obras de paso a proyectarse en éstas. Es así como la trayectoria seleccionada está determinada en gran medida por la ubicación de los puentes u otra infraestructura. Con estos estudios se tendrá una apreciación general de las dimensiones, tipo y dificultades que solucionar, del puente a proyectarse. Los obstáculos a salvar pueden ser ríos, depresiones u otra carretera.

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.

1.6.2.- Estudios hidrológicos e hidráulicos13

Los estudios hidrológicos e hidráulicos son de gran importancia en la ingeniería principalmente en aquellas partes del campo que implican el diseño y operación de proyectos que conllevan el control y uso del agua. Los estudios hidrológicos son necesarios, desde el inicio en la formulación de proyectos para presas, distribución de aguas, regadíos, drenaje y para el caso, la concepción de puentes.

13 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 76

En esta área (concepción de puentes) 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. Para tal fin, la hidrología se puede dividir en dos frases: la recolección de datos, que involucra el disponer de datos básicos adecuados ya sea mediante instrumentos especializados o por medios humanos sencillos y el análisis de dichos datos, esto último a través de distintos métodos que se adecuan al tipo de datos con los que se cuentan, el problema a atacar y el nivel de aproximación que interesa.

A pesar de que el campo de la hidrología es inmenso, existen ciertos conceptos básicos y los diferentes métodos de análisis los que se darán a conocer de una forma general en este apartado.

Las investigaciones hidrológicas e hidráulicas para el estudio de puentes deben perseguir los siguientes objetivos.

a) Determinación del caudal máximo de diseño para diferentes periodos de retorno, así como su área hidráulica.

b) Calcular el nivel de aguas máximas para la avenida de diseño.

c) Por ultimo determinar la velocidad de la corriente para la avenida máxima.

Para llevar a cabo la recolección de datos y su análisis, el Ingeniero deberá realizar trabajos de campo y de oficina, lo cual incluye:

a) Reconocimiento del lugar de la obra.

b) Información Topográfica.

c) Establecer las características del área tributaria del río (cuenca).

d) Información hidrometeorológica.

e) Evaluación de los caudales.

1.6.3.- Estudios de mecánica de suelos14

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. Además, existen factores independientes de la subestructura, aunque a veces influidos por ella, como el agua por ejemplo, que producen efectos en el terreno de cimentación que también se reflejan en el comportamiento de la misma obra, por el cual han de ser asimismo estudiados. Finalmente, la interacción del terreno de cimentación y la subestructura afecta de tal manera al comportamiento conjunto, que es de extrema importancia el estudio de los métodos a disposición del ingeniero para modificar las condiciones del terreno de cimentación cuando sean desfavorables, convirtiéndolas en más propicias; tales métodos también requieren atención.

Se entiende por terreno de cimentación, la parte de la corteza terrestre en que se apoya la subestructura y que es afectada por la misma; su función es soportar a dicha obra vial en condiciones razonables de resistencia y deformación.

- Terrenos de cimentación.

Los terrenos de cimentación pueden esta constituidos roca o por suelo. En general, la roca no plantea problemas como terreno de cimentación propiamente dicho, pues la subestructura le comunica esfuerzos que suelen ser de muy baja intensidad en comparación con la resistencia del material, la alterabilidad de la formación rocosa, por la acción de agentes mecánicos o químicos, tampoco desempeña un papel que deba ser fuente de inquietudes especiales desde el punto de vista de apoyo. Los terrenos de cimentación, constituidos por suelos, también suelen proporcionar apoyo suficiente para las subestructuras, aunque existen algunas condiciones que plantean grandes problemas de proyecto y construcción, algunos de estos constituyen quizás los riesgos más grandes a que ha de enfrentarse el Ingeniero de Obras de paso vehicular, a tal grado que éste deberá considerar siempre como la mejor solución a estos problemas, el cambio de trazo que lo eleve de ellos. Sin embargo, ha

14 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 77

de insistirse en que son excepcionales los casos en que el terreno de cimentación constituido por suelos, plantea problemas realmente difíciles y costosos de resolver, pero por la gravedad que pueden implicar han de ser detectados en la etapa de estudios previos al proyecto, para que se les evite cuando sea posible o para que se les tome en cuenta con todo cuidado, y sean objeto de estudios muy especiales y a veces muy extensos, cuando el trazo obligue al Ingeniero a recurrir a ellos, por consideraciones de superior conveniencia.

- Procedimiento de Investigación de suelos

Es recomendable que el ingeniero estructurista trabaje estrechamente con el Ingeniero Geotécnico experimentado en los requisitos de fundaciones para puentes.

La necesidad que se tiene de contar, tanto en la etapa de proyecto o de diseño, como durante la ejecución de la obra de que se trate y en especial de un puente, con datos firmes, seguros y abundantes, respecto al suelo con el que se está tratando, son datos que han de llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo, que hayan de ser consideradas en su análisis. En realidad es en el Laboratorio de Suelos en donde el Proyectista o el Constructor han de obtener los resultados definitivos para su trabajo, tales como deformación de suelos y capacidad a los esfuerzos.

Pero para llegar a resultados dignos de crédito es preciso cubrir en forma adecuada una etapa previa e imprescindible: como es la obtención de los muestreos del suelo apropiados para la realización de las correspondientes pruebas.

Con la topografía del lugar donde se proyectará la obra y las condiciones técnico-económicas de la misma, de acuerdo al tipo de camino, se desarrolla un anteproyecto y con éste, se ubican los puntos de sondeo para el estudio de suelos. Muchas veces, las pendientes en los accesos dificultan la colocación de las máquinas perforadoras, por lo que las muestras que se obtengan no serán de las zonas de cimentación indicadas, si no de sus proximidades.

1.6.4.- Estudios de socavación en subestructuras de puentes15

En todo problema de cimentación de subestructura de puentes, la erosión es uno de los aspectos a considerar que han de tratarse con mayor detenimiento.

En 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.

- Socavación General del Lecho. La socavación general del lecho se debe a un aumento en la

velocidad de la corriente, con lo que aumenta la capacidad de arrastre de las partículas del fondo. Este fenómeno ocurre durante las avenidas y sólo cuando la velocidad de la corriente es mayor que la velocidad necesaria para erosionar el suelo.

- Socavación Local

La socavación Local se produce porque el obstáculo que representa la pila o el estribo al paso de agua, genera componentes verticales de la velocidad que arrastran material del fondo. La socavación se presenta sin que haya avenidas.

La socavación local en estribos es distinta a la socavación local en pilas, por lo que los métodos para determinarlas difieren, tal como puede observarse a continuación.

- Socavación local en pilas.

El método más utilizado para determinar la socavación local en pilas es el de Laurson, el cual supone que la socavación local depende únicamente del tirante de agua después de la socavación general y del ancho y orientación de la pila.

- Socavación local en estribos. Para el estudio de este problema el método recomendado es el de

K.F. Artamonov, este tipo de erosión depende del gasto que teóricamente es interceptado por el estribo relacionado con el gasto total que escurre por el río, del talud que tienen los lados del estribo y del ángulo que el eje longitudinal de la obra forme con la corriente.

15 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 80

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.

El objetivo de la realización de estos estudio está orientado a conocer las condiciones geológicas geotécnicas del área de estudio, desarrollando los siguientes trabajos de campo: Levantamiento geológico local y regional, conocer las características geológicas estructurales y de geodinámica externa, con apoyo de sondajes diamantinos con y ensayos de laboratorio hasta conocer los niveles y desplante y capacidad portante de los estribos de cimentación.

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.

Para la realización de este estudio de tráfico, ha sido necesario, como análisis previo y básico, determinar preliminarmente la influencia de los diversos centros poblados y de actividad productiva a los que se tiene acceso desde la carretera; esto permitirá definir las características de la información que será necesario recolectar y de los trabajos de campo que se llevaron a cabo. A partir de lo anterior se procederá a investigar la zona más adecuada para la instalación de una estación de cobertura, para que mediante el método del conteo vehicular manual, encuestas de origen y destino de pasajeros y vehículos, se obtengan los componentes necesarios para determinar el tráfico vehicular del tramo en estudio.

Uno de los primeros pasos en un estudio de tráfico vehicular es la evaluación de los movimientos que se producen, para lo que es preciso:

Conocer el Volumen Medio Diario Anual de cada tipo de vehículo que circula por un tramo de vía, válido para un determinado periodo de año, establecido a partir del censo volumétrico de una muestra en una estación de control.

La información de tráfico sirve para proyectar el volumen de tráfico de la red y para desarrollar y calibrar modelos de simulación de demanda de transportes. Es importante porque proporciona información para el planeamiento del sistema de transporte:

Para comparar los volúmenes de tráfico entre una vía y otra, para los efectos de cualquier programa de transportes.

Justificación económica de las inversiones en las que el tráfico puede intervenir como variable.

Establecimiento de la señalización.

Asignaciones de tráfico a nuevas vías.

Itinerarios de rutas de empresas de transporte.

Determinación de las necesidades de infraestructura, para el diseño de puentes, rehabilitación de carreteras, construcción de nuevas carreteras, diseño de tipo de superficie de rodadura, mejoramiento de carreteras.

1.7.- Reglamentación y especificaciones generales para la construcción de puentes

01. OBRAS PROVISIONALES

01.01CARTEL DE IDENTIFICACION DE LA OBRA

01.02 ALMACEN DE OBRA

02 TRABAJOS PRELIMINARES

02.01 MOVILIZACION Y DESMOVILIZACION DE EQUIPO Y MAQUINARIA

02.02 DESBROCE Y LIMPIEZA DE TERRENO

02.03 REPLANTEO Y CONTROL TOPOGRAFICO

02.04 OBRAS DE DESVIO Y ENCAUZAMIENTO

02.05 DEMOLICION DE SUPERESTRUCTURA EXISTENTE

02.06 DEMOLICION DE SUBESTRUCTURA EXISTENTE

02.07 ELIMINACIÓN DE ESCOMBROS

02.08 PASE AEREO PROVISIONAL DE TUBERIA

03 ESTRIBOS

03.01 MOVIMIENTO DE TIERRAS

03.01.01 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS EN SECO

03.01.02 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS BAJO AGUA

03.01.03 RELLENO COMPACTADO CON MATERIAL PROPIO

Requisitos de Granulometría para filtros en estribos y muros de contención

TamizPorcentaje que PasaTipo-1 Tipo-2 Tipo-3

150 mm (6") 100 - -

100 mm (4") 90 - 100 - -

75 mm (3") 80 - 100 100 -

50 mm (2") 70 - 95 - 100

25,0 mm (1") 60 - 80 91 - 97 70 - 90

12,5 mm (1/2") 40 - 70 - 55 - 80

9,5 mm (3/8”) - 79 - 90 -

4,75 mm (N° 4) 10 - 20 66 - 80 35 - 65

2,00 mm (N° 10) 0 - 25 - 50

6,00 mm (N° 30) - 0 - 40 15 - 30

150 mm (N° 100) - 0 - 8 0 - 3

75 mm (N° 200) - - 0 - 2

El material, además, deberá cumplir con los siguientes requisitos de calidad:

Desgaste Los Ángeles 50% máximo Ensayo MTC E 207

Pérdida en Sulfato de Sodio

12% máximo Ensayo MTC E 209

Pérdida en Sulfato de Magnesio

18% máximo Ensayo MTC E 209

CBR 30% mínimo Ensayo MTC E 132

Índice de Plasticidad ≤6al 95% de compactación según Ensayo MTC E 115

Equivalente de Arena 25% mínimo Ensayo MTC E 114

Para el traslado de materiales es necesario humedecerlo adecuadamente y

cubrirlo con una lona para evitar emisiones de material particulado y evitar afectar

a los trabajadores y poblaciones aledañas de males alérgicos, respiratorios y

oculares.

Los montículos de material almacenados temporalmente se cubrirán con lonas

impermeables, para evitar el arrastre de partículas a la atmósfera y a cuerpos de

agua cercanos.

03.01.05 FILTRO DE MATERIAL GRANULAR

Requisitos de los materiales:

Todos los materiales que se empleen en la construcción de rellenos deberán

provenir de las excavaciones de la explanación, de préstamos laterales o de

fuentes aprobadas; deberán estar libres de sustancias deletéreas, de materia

orgánica, raíces y otros elementos perjudiciales. Su empleo deberá ser autorizado

por el Ingeniero Supervisor, quien de ninguna manera permitirá la construcción de

rellenos con materiales de características expansivas.

Para la construcción de las capas filtrantes, el material granular deberá cumplir

con alguna de las granulometrías que se indican en la Tabla 2, aprobados por el

Ingeniero Supervisor de la obra.

Tabla 2

Requisitos de Granulometría para filtros en estribos y muros de contención

Tamiz

Porcentaje que Pasa

Tipo-1 Tipo-2 Tipo-3

150 mm (6") 100 - -

100 mm (4") 90 - 100 - -

75 mm (3") 80 - 100 100 -

50 mm (2") 70 - 95 - 100

25,0 mm (1") 60 - 80 91 - 97 70 - 90

12,5 mm (1/2") 40 - 70 - 55 - 80

9,5 mm (3/8”) - 79 - 90 -

4,75 mm (N° 4) 10 - 20 66 - 80 35 - 65

2,00 mm (N° 10) 0 - 25 - 50

6,00 mm (N° 30) - 0 - 40 15 - 30

150 mm (N° 100) - 0 - 8 0 - 3

75 mm (N° 200) - - 0 - 2

El material, además, deberá cumplir con los siguientes requisitos de calidad:

Desgaste Los Ángeles 50% máximo Ensayo MTC E 207

Pérdida en Sulfato de Sodio

12% máximo Ensayo MTC E 209

Pérdida en Sulfato de Magnesio

18% máximo Ensayo MTC E 209

CBR 30% mínimo Ensayo MTC E 132

Índice de Plasticidad ≤6al 95% de compactación

según Ensayo MTC E 115

Equivalente de Arena 25% mínimo Ensayo MTC E 114

Para el traslado de materiales es necesario humedecerlo adecuadamente y

cubrirlo con una lona para evitar emisiones de material particulado y evitar afectar

a los trabajadores y poblaciones aledañas de males alérgicos, respiratorios y

oculares.

Los montículos de material almacenados temporalmente se cubrirán con lonas

impermeables, para evitar el arrastre de partículas a la atmósfera y a cuerpos de

agua cercanos.

03.01.06 TRANSPORTE DE MATERIAL EXCEDENTE D<1KM

03.02 CONCRETO ARMADO

03.02.01 CONCRETO PARA SOLADOS F'C=100 KG/CM2

03.02.02 CONCRETO EN ESTRIBOS F'C=210 KG/CM2 - EN SECO

03.02.03 CONCRETO EN ESTRIBOS F'C=210 KG/CM2 - BAJO AGUA

La mínima cantidad de cemento con la cual se debe realizar una mezcla, será la que

indica la siguiente tabla:

- Concreto de nivelación (solados) 128 Kg/m3 3 bolsas

- Concreto ciclópeo 170 Kg/m3 4 bolsas

- Concreto f’c=140 Kg/cm2 250 Kg/m3 6 bolsas

- Concreto f'c=175 Kg/cm2 300 Kg/m3 7 bolsas

- Concreto f'c=210 Kg/cm2 340 Kg/m3 8 bolsas

- Concreto f'c=245 Kg/cm2 380 Kg/m3 9 bolsas

- Concreto f'c=280 Kg/cm2 400 Kg/m3 9.5 bolsas

- Concreto f'c=350 Kg/cm2 500 Kg/m3 12 bolsas

Agregados

(a) Agregado Fino

Se considera como tal, a la fracción que pase la malla de 4.75 mm (N° 4). Provendrá de

arenas naturales o de la trituración de rocas o gravas. El porcentaje de arena de

trituración no podrá constituir más del treinta por ciento (30%) del agregado fino.

El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requisitos:

(1) Contenido de sustancias perjudiciales

El siguiente cuadro señala los requisitos de límites de aceptación.

CaracterísticasNorma de

Ensayo

Masa Total de

la Muestra

Terrones de arcilla y partículas deleznables MTC E 212 1.00 % (máx.)

Material que pasa el tamiz de 75 m (N° 200) MTC E 202 5.00 % (máx.)

Cantidad de partículas livianas MTC E 211 0.50 % (máx.)

Contenido de sulfatos, expresado como SO4= 1.20 % (máx.)

Además, no se permitirá el empleo de arena que en el ensayo colorimétrico para

detección de materia orgánica, según norma de ensayo Norma Técnica Peruana 400.013

y 400.024, produzca un color más oscuro que el de la muestra patrón.

(2) Reactividad

El agregado fino no podrá presentar reactividad potencial con los álcalis del cemento. Se

considera que el agregado es potencialmente reactivo, si al determinar su concentración

de SiO2 y la reducción de alcalinidad R, mediante la norma ASTM C84, se obtienen los

siguientes resultados:

SiO2 > R cuando R≥ 70

SiO2 > 35 + 0,5 R cuando R < 70

(3) Granulometría

La curva granulométrica del agregado fino deberá encontrarse dentro de los límites que

se señalan a continuación:

El agregado fino será de granulometría uniforme debiendo estar comprendida entre los

límites indicados en la tabla siguiente:

TAMIZ (mm)PORCENTAJE QUE

PASA

9.5 mm (3/8") 100

4.75 mm No. 4 95-100

2.36 mm No. 8 80 – 100

1.18 mm No. 16 50 – 85

600 m No. 30 25 – 60

300 m No. 50 10 – 30

150 m No. 100 2 – 10

En ningún caso, el agregado fino podrá tener más de cuarenta y cinco por ciento (45%) de

material retenido entre dos tamices consecutivos.

A fin de determinar el grado de uniformidad, se hará una comprobación del módulo de

fineza con muestras representativas enviadas por el Contratista al laboratorio de todas las

fuentes de aprovisionamiento autorizadas, no debiendo ser menor de 2.3 ni mayor de 3.1.

Durante el período de construcción no se permitirán variaciones mayores de 0.2 en el

módulo de fineza, con respecto al valor correspondiente a la curva adoptada para la

fórmula de trabajo.

El módulo de fineza de los agregados finos será determinado, sumando a los porcentajes

acumulativos en peso de los materiales retenidos en cada uno de los tamices U.S.

Standard No. 4, 8, 16, 30, 50 y 100 y dividiendo por 100.

(b) Agregado grueso

Se considera como tal, al material granular que quede retenido en el tamiz 4.75 mm (N°

4). Será grava natural o provendrá de la trituración (o chancado) de roca, grava u otro

producto cuyo empleo resulte satisfactorio, a juicio del Supervisor.

Los requisitos que debe cumplir el agregado grueso son los siguientes:

(1) Contenido de sustancias perjudiciales

El siguiente cuadro, señala los límites de aceptación.

Características

Norma de

Ensayo

Masa Total de la

Muestra

Terrones de arcilla y partículas

deleznablesMTC E 212 0.25 % (máx.)

Cantidad de partículas livianas MTC E 211 1.00 % (máx.)

Contenido de sulfatos, expresado como

SO4=1.20 % (máx.)

Contenido de carbón y lignito MTC E 215 0.5% máx.

(2) Reactividad

El agregado no podrá presentar reactividad potencial con los álcalis del cemento, lo cual

se comprobará por idéntico procedimiento y análogo criterio que en el caso de agregado

fino.

(3) Durabilidad

Las pérdidas de ensayo de solidez (norma de ensayo MTC E 209), no podrán superar el

doce por ciento (12%) o dieciocho por ciento (18%), según se utilice sulfato de sodio o de

magnesio, respectivamente.

(4) Abrasión L.A.

El desgaste del agregado grueso en la máquina de Los Ángeles (norma de ensayo MTC E

207) no podrá ser mayor de cuarenta por ciento (40%).

(5) Granulometría

La gradación del agregado grueso deberá satisfacer una de las siguientes franjas, según

se especifique en los documentos del proyecto o apruebe el Supervisor con base en el

tamaño máximo de agregado a usar, de acuerdo a la estructura de que se trate, la

separación del refuerzo y la clase de concreto especificado.

Tamiz Porcentaje que pasa

AG-1 AG-2 AG-3 AG-4 AG-5 AG-6 AG-7

63 mm (2,5'') - - - - 100 - 100

50 mm (2'') - - - 100 95-100 100 95-100

37,5 mm (1 ½'') - - 100 95-100 - 90-100 35-70

25,0 mm (1'') - 100 95-100 - 35-70 20-55 0-15

19,0 mm (3/4'') 100 95-100 - 35-70 - 0-15 -

12,5 mm (1/2'') 90-100 - 25-60 - 10-30 - 0-5

9,5 mm (3/8'') 40-70 20-55 - 10-30 - 0-5 -

4,75 mm (N° 4) 0-15 0-10 0-10 0-5 0-5 - -

2,36 mm (N° 8) 0-5 0-5 0-5 - - - -

04 FALSO PUENTE

Descripción:

El falso puente se refiere a la construcción de una estructura temporal para

soportar las formas de la superestructura que han de ser llenadas con el concreto.

Esta obra soportará a la superestructura del puente mientras ésta no tenga la

capacidad autoportante necesaria.

05 SUPERESTRUCTURA

05.01 LOSA Y VEREDAS

05.01.01 CONCRETO EN LOSA Y VEREDAS F'C=210 KG/CM2

IDEM PARTIDA 03.02.01

05.01.02 ACERO DE REFUERZO GRADO 60

IDEM PARTIDA 03.02.07

05.01.03 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO DE LOSA Y VEREDAS CARA VISTA

IDEM PARTIDA 03.02.04

05.02 VIGAS

05.02.01 CONCRETO EN VIGAS F'C=210 KG/CM2

IDEM PARTIDA 03.02.01

05.02.02 ACERO DE REFUERZO GRADO 60

IDEM PARTIDA 03.02.07

05.02.03 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO DE VIGAS CARA VISTA

IDEM PARTIDA 03.02.04

06 LOSA DE APROXIMACION

06.01 CONCRETO EN LOSA DE APROXIMACION F'C=210 KG/CM2

IDEM PARTIDA 03.02.01

06.02 ACERO DE REFUERZO GRADO 60

IDEM PARTIDA 03.02.07

06.03 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO. DE LOSA DE APROXIMACION CARA NO

VISTA

IDEM PARTIDA 03.02.04

07 VARIOS

07.01 APOYO DE NEOPRENO

Materiales

Las placas que servirán de aparatos de apoyo serán de neopreno zunchado tipo Stup o

similar, respondiendo a las características siguientes:

Propiedades Físicas

Dureza (Shore A) 60 ± 5 ASTM D-2240

Esfuerzo de Tensión mínimo 158.2 ASTM D-412

Elongación ultima, mínima % 350

Módulo de Corte (Kg/cm2) a 22.8 °C 54.4 - 93.3

Deflexión por creep en 25 años 35 %

Deflexión instantánea k 0.6

Resistencia al Calor

Cambio de dureza en durómetro, punto máximo 15 ASTM D-573 70 horas a 100 °C

Cambio en la resistencia a tensión, máximo % -15

Cambio en la elongación ultima, máximo % -40

Deformación por Compresión

22 horas @ 100 °C, máximo % 35 ASTM D-395 Método B

Ozono

100 ppm ozono en aire por volumen, 20 % deformación unitaria a 37.7 °C ± 1 °C

ASTM D-1149

100 horas procedimiento de montaje ASTM D-518, Procedimiento A

No Falla

Las dimensiones y el dispositivo de estas placas deberán estar acorde con los planos o

como lo indique el “Supervisor”.

07.04 ACABADO DE VEREDAS

Bajo esta partida, el Contratista deberá efectuar convenientemente el acabado y

acondicionamiento de las veredas, procediendo a ejecutar trabajos de pulido,

frotachado y terminado para su mejor presentación.

07.05 BARANDAS METALICAS

Los perfiles y planchas serán con acero estructural grado 36 y se utilizaran

soldadura, oxigeno, acetileno y los tubos serán de acero galvanizado D=3” y D=4”.

El acabado será con pintura Polyurethane Bicomponente y pintura anticorrosiva

zinc inorgánica.

07.06 RIEGO DE LIGA CON EMULSIÓN ASFALTICA CSE 1H:

07.07 MEZCLA ASFALTICA EMULSIONADA (e=2”):

07.08 PRUEBA DE CARGA DE SUPERESTRUCTURA

La prueba de carga de la superestructura se realizará para verificar la

capacidad de carga del puente de acuerdo a la normatividad vigente.

07.09 LIMPIEZA FINAL DE OBRA

Comprende la limpieza final, inmediatamente después de terminada la obra,

dejándola libre de restos de materiales de construcción y otros materiales, será

necesario el permanente control del ingeniero responsable de la obra.

08 OBRAS DE PROTECCION}

08.01 MOVIMIENTO DE TIERRAS

08.01.01 CORTE DE MATERIAL SUELTO

08.01.02 RELLENO COMPACTADO

08.01.03 ELIMINACION DE MATERIAL EXCEDENTE

08.02 ENROCADO DE PROTECCIÒN

08.02.01 FILTRO DE GEOTEXTIL

08.02.02 ENROCADO DE PROTECCION

08.04 ACCESOS A PUENTE

08.04.01 MOVIMIENTO DE TIERRAS

08.04.01.01 CORTE EN MATERIAL SUELTO

08.04.01.02 PERFILADO Y COMPACTADO EN ZONA DE CORTE

08.04.01.03 ELIMINACION DE MATERIAL EXCEDENTE DE CORTES

08.04.02 PAVIMENTOS

08.04.02.01 AFIRMADO GRANULAR

08.04.03 SEÑALIZACION

08.04.03.01 SEÑALES INFORMATIVAS

08.04.03.02 SEÑALES PREVENTIVAS

08.04.03.03 GUARDAVIAS DE FIERRO GALVANIZADO

09 MITIGACION AMBIENTAL

09.01 PLAN DE MANEJO AMBIENTAL

09.02 MONITOREO AMBIENTAL

09.02.01 MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AGUA

09.02.02 MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE

09.03 CAPACITACIÓN Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

09.03.01 CHARLAS AL PERSONAL DE OBRA

09.03.02 CHARLAS A LA POBLACIÓN BENEFICIARIA

09.03.03 CAPACITACIÓN A LA POBLACIÓN EN TEMAS

AGROFORESTALES

09.03.04 SEMINARIO TALLER A PERSONAL TÉCNICO

PROFESIONAL

09.04 PROGRAMA DE CONTINGENCIA

09.04.01 CAPACITACIÓN AL PERSONAL DE OBRA

09.05 PLAN DE PARTICIPACIÓN CIUDADANA

09.05.01 CAPACITACIÓN A LA POBLACIÓN

09.06 PLAN DE MANEJO DE RESIDUOS

09.06.01 ADQUISICIÓN DE CONTENEDORES

09.06.02 ADQUISICIÓN DE TACHOS

09.06.03 TRANSPORTES DE LUBRICANTES, GRASAS Y ACITES USADOS.

09.07 PLAN DE CIERRE Y ABANDONO

09.07.01 READECUACION AMBIENTAL DE ALMACEN DE OBRA.

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

Concluido el proceso de investigación, plasmado en el presente informe es que con seguridad se puede que se obtuvieron los siguientes resultados, que para bien son todos muy satisfactorios:

- 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.

- 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.

- 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.

- 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.

- 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.

- 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.

- 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

A la finalización del presente informe, y como en cualquier otro trabajo de investigación es que se arriban a las siguientes 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.

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.

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.

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.

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.

RECOMENDACIONESEn función de las conclusiones, se hacen extensivas las siguientes 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.

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.

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.

Las especificaciones técnicas se deben respetar siempre, para así garantizar que el proyecto a desarrollar alcance y supere su vida útil de diseño.

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

ANEXOS