DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS Y MADERA

DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS Y MADERAINGENIERIA CIVIL

CONTENIDOI.INTRODUCCIN:1II.OBJETIVOS:2III.HISTORIA DE LOS PUENTES:2IV.FUNDAMENTO TEORICO:4PUENTE:4CLASIFICACION DE PUENTES:5a)Por su longitud:5b)Por el servicio que presta:5c)Por el material del que se construye la superestructura:5d)Por los mecanismos de transmisin de cargas a la infraestructura:6PARTES DE UN PUENTE:6a)Subestructura o Infraestructura.6b)Superestructura.6c)Elementos intermedios y /o auxiliares.7ANALISIS DE EFICIENCIA DE UN PUENTE:7a)La eficiencia estructural de un puente:7b)La eficiencia econmica de un puente:8INSPECCION DE PUENTES:8V.VISITA DE CAMPO :9VI.VISITA: PUENTE HUACA BANDERA101.Ubicacin:102.Caractersticas:113.Descripcin de la visita:114.Fotografas de Campo:12VII.VISITA: PUENTE PAMPA DE LINO151)Ubicacin:152)Caractersticas:163)Descripcin de la visita:164)lbum fotogrfico:17VIII.CONCLUSIONES :19IX.BIBLIOGRAFIA:19

I. INTRODUCCIN:El presente informe describe la visita de estudio realizada en dos zonas, la primera visita fue al puente Huaca Bandera , que se ubica en la cuidad de Pacora, la segunda visita fue al puente Pampa de Lino, que se ubica en la ciudad de Jayanca; stas visitas fueron realizadas por los alumnos del curso de Diseo de Estructuras Metlicas y Madera-UNPRG-EPIC.En el viaje se observ la importancia de los perfiles de acero en la construccin de estructuras civiles como son los puentes y cubiertas, adems se tuvo una visin prctica de cmo se pueden combinar estructuras metlicas con madera, lo que sirvi como reforzamiento de la teora implantada en las aulas.

II. OBJETIVOS: Reconocer los elementos metlicos utilizados en las estructuras. Conocer la importancia del acero en las construcciones civiles. Identificar las conexiones, elementos y sus propiedades de la estructura metlica.

III. HISTORIA DE LOS PUENTES:A travs de la historia los puentes han ido evolucionando de una manera sorprendente, comenzando desde pequeas troncas, hasta las maravillosas estructuras y diseos que ahora podemos observar y hasta incluso imaginar. Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un rbol que us un hombre prehistrico para conectar las dos orillas de un ro. Tambin utilizaron losas de piedra para arroyos pequeos cuando no haba rboles cerca. Los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y eventualmente con piedras, usando un soporte simple y colocando vigas transversales. La mayora de estos primeros puentes eran muy pobremente construidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que llev al desarrollo de mejores puentes. El arco fue usado por primera vez por el Imperio Romano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todava se mantienen en pie. Los puentes basados en arcos podan soportar condiciones que antes se habran llevado por delante a cualquier puente.

El primer tipo de puente Primer tipo de puente colgante

Los romanos fueron grandes constructores de puentes y acueductos en la antigedad. Un ejemplo de esto es el Puente de Alcntara, construido sobre el Ro Tajo, cerca de Portugal. La mayora de los puentes anteriores habran sido barridos por la fuerte corriente. Los romanos tambin usaban cemento, que reduca la variacin de la fuerza que tena la piedra natural. Un tipo de cemento, llamado pozzolana, consista de agua, lima, arena y roca volcnica. Los puentes de ladrillo y mortero fueron construidos despus de la era romana, ya que la tecnologa del cemento se perdi y ms tarde fue redescubierta.Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por la civilizacin Inca en los Andes de Sudamrica, justo antes de la colonizacin europea en el siglo XVI.Despus de esto, la construccin de puentes no sufri cambios sustanciales durante mucho tiempo. La piedra y la madera se utilizaban prcticamente de la misma manera durante la poca napolenica que durante el reinado de Julio Csar, incluso mucho tiempo antes. La construccin de los puentes fue evolucionando conforme la necesidad que de ellos se senta. Cuando Roma empez a conquistar la mayor parte del mundo conocido, iban levantando puentes de madera ms o menos permanentes; cuando construyeron calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada.A la cada del Imperio Romano el arte sufri un gran retroceso, durante ms de seis siglos. El hombre medieval vea en los ros una defensa natural contra las invasiones, por lo que no consideraba necesario la construccin de los medios para salvarlos. El puente era un punto dbil en el sistema defensivo feudal. Por lo tanto muchos de los que estaban construidos fueron desmantelados, y los pocos que quedaron estaban protegidos con fortificaciones.

Puente Romano de Crdoba, con la Mezquita de Crdoba.

IV. FUNDAMENTO TEORICO: PUENTE:Obras de arte destinadas a salvar corrientes de agua, depresiones del relieve topogrfico, y cruces a desnivel que garanticen una circulacin fluida y contina de peatones, agua, ductos de los diferentes servicios, vehculos y otros que redunden en la calidad de vida de los pueblos.El puente es una estructura que forma parte de caminos, carreteras y lneas frreas y canalizaciones, construida sobre una depresin, ro, u obstculo cualquiera. Los puentes constan fundamentalmente de dos partes, la superestructura, o conjunto de tramos que salvan los vanos situados entre los soportes, y la infraestructura (apoyos o soportes), formada por las pilas, que soportan directamente los tramos citados, los estribos o pilas situadas en los extremos del puente, que conectan con el terrapln, y los cimientos, o apoyos de estribos y pilas encargados de transmitir al terreno todos los esfuerzos.El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.Su proyecto y su clculo pertenecen a la ingeniera estructural, siendo numerosos los tipos de diseos que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las tcnicas desarrolladas y las consideraciones econmicas, entre otros factores.Puente Colgante Akashi-Kaiko en Kobe-Naruto - Japn

CLASIFICACION DE PUENTES:Los puentes pueden ser clasificados segn muchas caractersticas que presentan, entre las clasificaciones ms comunes se tienen las siguientes:a) Por su longitud: Puentes mayores (Luces de vano mayores a los 50 m.)Puentes menores (Luces entre 10 y 50 m.). Alcantarillas (Luces menores a 10 m.).b) Por el servicio que presta:Puentes camineros. Puentes ferroviarios.Puentes en pistas de aterrizajePuentes acueducto (para el paso de agua solamente). Puentes canal (para vas de navegacin).Puentes para oleoductos.Puentes basculantes (en zonas navegables)Puentes parpadeantes (en cruces de navegacin)Pasarelas (o puentes peatonales)

c) Por el material del que se construye la superestructura:Puentes de madera.Puentes de mampostera de ladrillo. Puentes de mampostera de piedra. Puentes de hormign ciclpeo. Puentes de hormign simple. Puentes de hormign armado. Puentes de hormign pretensado. Puentes de seccin mixta. Puentes metlicos. d) Por los mecanismos de transmisin de cargas a la infraestructura:Puentes de vigas. Puentes aporticados. Puentes de arco.Puentes en volados sucesivos.Puentes atirantados Puentes colgantes.

PARTES DE UN PUENTE: Se compone de las siguientes partes principales: a) Subestructura o Infraestructura. Compuesta por estribos y pilares. Estribos, son los apoyos extremos del puente, que transfieren la carga de ste al terreno y que sirven adems para sostener el relleno de los accesos al puente. Pilares, son los apoyos intermedios, es decir, que reciben reacciones de dos tramos de puente, transmitiendo la carga al terreno.b) Superestructura. Compuesta de tablero y estructura portante. El tablero, est formado por la losa de concreto, enmaderado o piso metlico, el mismo descansa sobre las vigas principales en forma directa a travs de largueros y viguetas transversales, siendo el elemento que soporta directamente las cargas.Estructura portante o estructura principal, es el elemento resistente principal del puente, en un puente colgante seria el cable, en un puente en arco seria el anillo que forma el arco, etc.Tambin son parte de esta las vigas, diafragmas, aceras, postes, pasamanos, capa de rodadura, en el caso de puentes para ferrocarriles se tuviera las rieles y los durmientes.c) Elementos intermedios y /o auxiliares.

Que son los elementos que sirven de unin entre los nombrados anteriormente, varan con la clase de puente, siendo los principales: dispositivos de apoyo, pndola, rotulas, vigas de rigidez, etc. y que en cada caso particular podra existir o no.

ANALISIS DE EFICIENCIA DE UN PUENTE:a) La eficiencia estructural de un puente: Puede ser considerada como el radio de carga soportada por el peso del puente, dado un determinado conjunto de materiales. En un desafo comn, algunos estudiantes son divididos en grupos y reciben cierta cantidad de palos de madera, una distancia para construir, y pegamento, y despus les piden que construyan un puente que ser puesto a prueba hasta destruirlo, agregando progresivamente carga en su centro. El puente que resista la mayor carga es el ms eficiente. Una medicin ms formal de este ejercicio es pesar el puente completado en lugar de medir una cantidad arreglada de materiales proporcionados y determinar el mltiplo de este peso que el puente puede soportar, una prueba que enfatiza la economa de los materiales y la eficiencia de las ensambladuras con pegamento.

b) La eficiencia econmica de un puente: Depende del sitio y trfico, el radio de ahorros por tener el puente (en lugar de, por ejemplo, un ferry, o una ruta ms larga) comparado con su costo. El costo de su vida est compuesto de materiales, mano de obra, maquinaria, ingeniera, costo del dinero, seguro, mantenimiento, renovacin, y finalmente, demolicin y eliminacin de sus asociados, reciclado, menos el valor de chatarra de sus componentes. Los puentes que emplean slo a compresin son relativamente ineficientes estructuralmente, pero puede ser altamente eficiente econmicamente donde los materiales necesarios estn disponibles cerca del sitio y el costo de la mano de obra es bajo. Para puentes de tamao medio, los apuntalados o de vigas son usualmente los ms econmicos, mientras que en algunos casos, la apariencia del puente puede ser ms importante que su eficiencia de costo. Los puentes ms grandes generalmente deben construirse suspendidos.

INSPECCION DE PUENTES:La inspeccin de puentes consiste en la determinacin de sus condiciones actuales basndose especialmente en el criterio humano. Esta evaluacin se hace con base en observacin directa del puente y en el estudio de informacin existente. El anlisis que se realiza es puramente cualitativo y no requiere clculos de profundidades de socavacin pero si lleva a concluir si se ameritan estudios ms detallados.Usualmente, los puentes crticos son los construidos en la antigedad con historial de problemas de socavacin y cimentaciones superficiales. Los costos de la inspeccin se justifican por la necesidad de garantizar la integridad del puente que puede debilitarse por factores como socavacin, sobrecargas, desgaste de materiales, movimientos ssmicos, etc., incluso antes de cumplir su perodo de vida til y sobre todo cuando ha estado expuesto a condiciones ms severas que las asumidas en el diseo.La inspeccin al igual que el monitoreo y la instrumentacin de puentes hacen parte de un programa de prevencin. Estas actividades como tales no mejoran ni garantizan la estabilidad de una estructura, pero si ayudan a detectar fallas a tiempo para prevenir problemas futuros. Algunas de las limitaciones de un programa de inspeccin son: La inspeccin ms comn es la visual pero resulta altamente subjetiva. Inspecciones objetivas requieren de personal y equipo especializado y costoso. Dificultad en el acceso a los elementos a inspeccionar o instrumentar. Imposibilidad de alcanzar a simple vista elementos bajo agua. Necesidad de inspeccionar muchos puentes peridicamente. Alta peligrosidad en condiciones de creciente. Condiciones pobres de observacin por altos niveles del agua y turbidez. En la actualidad, muy pocos pases cuentan con programas de inspeccin rutinaria de elementos enterrados o bajo aguaNecesidad de garantizar la seguridad durante la inspeccin requirindose chalecos apropiados, equipo de comunicacin, y eventualmente escaleras en los puentes aunque stas no son muy recomendadas por algunos inspectores pues tienden a acumular basuras y desechos y su uso no es confiable durante crecientes.

V. VISITA DE CAMPO :La visita a campo se realiz el da sbado 2 de junio del 2012, a horas 7:30 am, el lugar de reunin se realiz en Chiclayo (plazuela Elas Aguirre) del cual se parti a visitar 2 puentes ubicados en la zona de Lambayeque, en el cual el Ing. encargado del curso; Arturo Rodrguez Serqun se encarg de explicar los diferentes parmetros de diseo y fallas estructurales que presentaban dichos elementos estructurales.Primero se visit el puente denominado Puente Huaca Bandera, que se ubicada en el distrito de Pacora, luego se procedi a visitar el siguiente puente que se encuentra ubicado en el distrito de Jayanca denominado Puente Pampa de Limo, ambos tenan una funcin de trnsito peatonal y un peso de diseo mximo para el paso de una mototaxi, estos puentes estaban constituidos por perfiles de acero, cables de acero de alta resistencia torones, y secciones de madera.

VI. VISITA: PUENTE HUACA BANDERA

1. Ubicacin: La ubicacin del Puente colgante es:Distrito:Pacora.Provincia:Ferreafe.Departamento:Lambayeque.

MAPA DISTRITO DE PACORA

PUENTE COLGANTE PACORA

2. Caractersticas:

TIPO:Colgante - PeatonalLONGITUD:150 mANCHO:2.50 mALTURA MAXIMA :4.00 m

3. Descripcin de la visita:

Est construida de acero, madera y concreto.La concepcin es que la plataforma recibe cargas de gravedad y las transfiere a los elementos verticales llamadas pndolas, estas a su vez la transfieren a los cables principales que se apoyan en la parte superior de las torres y luego trasladan la carga hacia los bloques de anclaje de concreto en los extremos.

Plataforma: Es de madera, est constituida por listones de madera de 24.5cmx6cmx2.62m

Bloques de anclaje:Son de concreto se empotran en el terreno.

Cables y pndolas:Trabajan exclusivamente a traccin. Los cables son llamados torones o strams estos estn constituidos por un hilo central y otros seis hilos trenzados; estos cables tambin son utilizados para el pre esforzado. Tienen espesor de 5/8

4. Fotografas de Campo:

Vista del puente colganteEstructura con dos apoyos intermedios

Bloque de anclaje de concreto.

Parte superior de la torre donde se apoyan los cables principales.

Cables principales de 1 y pndolas de 5/8

VII. VISITA: PUENTE PAMPA DE LINO

1) Ubicacin: La ubicacin del Puente colgante es:Distrito:JayancaProvincia:FerreafeDepartamento:Lambayeque.MAPA DISTRITO DE JAYANCA

PUENTE COLGANTE PAMPA DE LINO

2) Caractersticas: TIPO :Peatonal - colganteCAPACIDAD : 3 Ton.LONGITUD :150 mANCHO : 2.50 mALTURA MAXIMA :2.5 mAO DE CONSTRUCCION :1999

3) Descripcin de la visita:Este puente colgante es ms moderno que el anterior, est constituido de prticos de acero en cajn de seccin cuadrada.Est construida de acero, madera y concreto.La concepcin es que la plataforma recibe cargas de gravedad y las transfiere a los elementos verticales llamadas pndolas, estas a su vez la transfieren a los cables principales que se apoyan en la parte superior de las torres y luego trasladan la carga hacia los bloques de anclaje de concreto en los extremos.

Plataforma: Es de madera, est constituida por listones de madera de 24.5cmx6cmx2.62m

Bloques de anclaje:Son de concreto se empotran en el terreno.

Cables y pndolas:Trabajan exclusivamente a traccin. Los cables son llamados torones o strams estos estn constituidos por un hilo central y otros seis hilos trenzados; estos cables tambin son utilizados para el pre esforzado. Tienen espesor de 5/8

4) lbum fotogrfico:Vista del puente colgante Ptipo.

Estructura que no posee apoyos intermedios ya que esta construidas por perfiles de acero

En la parte inferior observamos que estn construidas sobre perfiles de acero tipo i

Bloque de concreto de apoyo.

Conexiones de placas con pernos sobre madera.

Conexin de placas con pernos sobre cable principal.

VIII. CONCLUSIONES : Los puentes pueden ser clasificados por la forma en que las cuatro fuerzas de tensin, compresin, flexin y cortante o cizalladura estn distribuidas en toda su estructura. La conservacin de puentes es muy viable; se ha demostrado, a travs de varios puentes que se crean inservibles, en la prctica, que con la aplicacin del proceso de conservacin se arrojan datos exitosos. Se ha demostrado que los productos y procedimientos empleados en la conservacin de puentes han evolucionado en tal forma que las estructuras mejoran su capacidad de resistencia, mucho ms que en un estado original. Hay que dedicar medios humanos y tcnicos suficientes que permitan tener un conocimiento completo y actualizado de su estado, que permita definir el volumen de recursos necesarios para su conservacin, y garanticen el empleo ptimo y eficaz de dichos recursos. Se pueden combinar estructuras y perfiles de acero con la madera (como parte de la plataforma) en la construccin de puentes.

IX. BIBLIOGRAFIA: Apuntes de la visita a obra explicado por el ingeniero. Pgina web acerca de diseo de puentes. (www.proycad.Blogspot.com/2009/ 06/ manual-de-diseno-de-puentes.html)

VISITA DE CAMPO 4