TRABAJO FINAL INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL(2551126-04)

CONSTRUCCION DE VIAS

LUCAS VELASQUEZ ZAPATACAMILO FERNANDEZ ESCOBARBRAHIAN PRESIGA HIGUITAALEJANDRO PORRAS

DOCENTEWINSTON CUELLAR MARQUEZ

2015RESUMEN Los puentes son estructuras diseadas para sortear obstculos naturales, a travs del tiempo y con el avanc de las tcnicas de construccin, los diseos y los mtodos se han optimizado, haciendo de los puentes estructuras necesarias para la vida moderna. Adems hay muchos diseos estructurales, con diversos materiales, de diversos costos y unos ms vistosos que otros. Todos pueden variar en muchas de sus partes estructurales, como el diseo de cimentacin, la losa, la amplitud de sus luces, la capa de rodamiento y muchas ms otras partes que pueden variar, segn las necesidades, y las ventajas que ofrecen de acuerdo para lo que se requiera el puente.Los puentes son importantes dentro del mbito de infraestructura vial, ya que son los caminos por donde circulan mercancas y siempre donde se construye un puente, se evita un paso que de otra forma puede resultar complejo, mejorando el trnsito de los automviles hasta de los peatones.Y en el mbito social econmico los puentes son importantes para los sistemas de infraestructura vial, porque ellos estn en la capacidad de dar solucin a mltiples obstculos, para que el crecimiento econmico demandante optimice costos y aumente la productividad, para que las personas puedan pasar sobre un rio, en fin los puentes han sido de gran utilidad a lo largo de toda la historia.

INTRODUCCION

La infraestructura vial y la geotecnia, son cruciales para el desarrollo de las economas de los pases y para la sociedad, ya que es un bien de todos, por donde circulan miles de transentes cada da. La construccin de soluciones de movilidad cada da mejoran la calidad de vida de los habitantes, y contribuye en gran medida a la economa, no solo regional, sino hasta internacionalmente como los tratados de libre comercio, que al fin y al cabo nos benefician a todos, con productos ms baratos, ya que transportarlos resulto ms econmico y ligero.En nuestro pas, se sufre un grave atraso en materia de movilidad, es uno de los pases de amrica latina con mayor atraso, y ahora el actual gobierno ha creado un proyecto para mejorar el sistema nacional de vas, llamado vas de la prosperidad, que bsicamente es la creacin de nuevas rutas con dobles calzadas, con el fin de optimizar los tiempos de transporte de mercanca y reducir los costos, porque un pas en va de desarrollo debe ser ms eficiente en materia de movilidad, no solo en la carreteras rurales, en las ciudades tambin.En las ciudades tambin hay varios proyectos de infraestructura de movilidad, como el metro en Bogot. El puente madre Laura, el tnel de oriente, el proyecto parques del rio, Todos estos se estn realizando ya en el valle del aburra, lo que demuestra el inters de modernizar la infraestructura vial, por su importancia que tiene para la economa y la poblacin.Aunque en los ltimos aos se ha visto un incremento, en la cantidad de recursos destinados al mejoramiento de la infraestructura vial, aun no es suficiente, los avances son muy lentos, en relacin al crecimiento de la economa, que se expande a un ritmo muy elevado. Es el resultado de ms de 50 aos en los que se ha avanzado muy poco, si comparamos el crecimiento internacional del comercio, y se han enfocado ms en el mantenimiento de vas, que desde un principio no eran las rutas ms idneas.

CONCEPTOS TERICOS DE DISEO Y CONSTRUCCION

Los conceptos tericos investigados estn enfocados a puentes, porque hemos elegido como aplicacin, el proyecto del puente Madre Laura.

Puentes Definicin: el termino puente se utiliza para describir estructuras viales areas, utilizadas para sortear ros, caones, lagos etc. Diferente del termino viaducto que es utilizado para nombrar estructuras construidas por necesidades urbanas, por ejemplo para pasar por encima de otras calles etc.Los puentes constan de dos partes bsicamente: La superestructura La infraestructura

La superestructura es la parte del puente donde acta la carga mvil, y la conforman las siguientes partes: Tablero Vigas longitudinales y transversales Aceras y pasamanos Capa de rodaduraLa infraestructura es la parte del puente que est encargada de transmitir las cargas al suelo y est conformada por cualquiera de estos tipos de elementos de cimentacin: Estribos Pilas Caisson Zapatas

Pilas: Son los apoyos intermedios, deben soportar la carga permanente y sobrecargas sin asientos y resistentes a las fuerzas naturales. Vigas longitudinales y transversales: Son elementos que permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas, como con las vigas rectas, arcos, prticos etc. Tablero: Soporta todas las cargas vivas, como el trfico, por medio de su armadura transmite las cargas a las pilas o a los tensores segn el tipo de puente, y luego llevan la carga a los elemento de la cimentacin. Sobre el tablero se encuentra la capa de rodadura. Apoyo: Son elementos a travs de los que el tablero transmite las cargas a las pilas o estribos, pueden ser cauchos sintticos. Estribos: estn situados en los extremos del puente, reciben el empuje de la superestructura, en consecuencia tambin trabajan como muros de contencin. Vano: Cada uno de los espacios de un puente, comprendida entre dos apoyos consecutivos. La distancia entre dos puntos de apoyo consecutivos de los elementos portantes principales es la luz del vano; no hay que confundirla con la luz libre que es la distancia entre los paramentos de los apoyos, ni con la longitud del puente. Tajamar: Elemento extremo de la pila de un puente que adopta una forma de seccin redondeada, almendrada o triangular para conducir suavemente la corriente de agua hacia los vanos para que disminuya el empuje sobre la obra.Tajamar

Tipos de puentesSe pueden clasificar segn

La Naturaleza de la va soportada: Puentes de carretera Puentes de Ferrocarril Puentes peatonales Puentes acueductos.

El material constructivo: De madera Metlicos De hormign Mixtos

De tablero fijo o mvil: Basculantes Giratorios Levadizos Diseo: Arcos Colgantes Atirantados Voladizos o en mnsula.

Puentes en MaderaLos puentes en madera siempre se han considerado como puentes provisionales, por su duracin y bajo costo, el hombre ha construido sinnmero de puentes de madera, los primeros puentes fueron hechos de madera, lo nico que tienen en contra es que perecen muy rpido.

Puentes Metlicos Hierro De fundicin De aceroEl uso del hierro signific una transformacin radical en la construccin en general, y en los puentes en particular, sus posibilidades eran mucho mayores que las de los materiales conocidos entonces, y por ello se produjo un desarrollo muy rpido de las estructuras metlicas, que rpido superaron en dimensiones a todas las hechas anteriormente. Hoy en da sigue siendo el material de las grandes obras, y en especial de los grandes puentes.

Puentes de Hormign Armado Pretensado MixtosArmado: El hormign armado es una colaboracin del acero y el hormign, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexin. El hormign 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 hormign, 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.

Pretensado: El hormign pretensado se puede considerar un nuevo material, la armadura es activa, es decir se tensa previamente a la actuacin de las cargas que va a recibir la estructura, comprimiendo el hormign, de forma que nunca tenga tracciones o que stas tengan un valor reducido. En definitiva, es adelantarse a las acciones que van a actuar sobre la estructura con unas contra-acciones que es el momento en que se tesan las armaduras; se pueden tesar antes de vaciar el hormign en la pieza, es decir, pretensarlas, o se les puede dar carga despus de hormigonada la pieza, es decir, postesarlas.

Mixtos: La estructura mixta es una nueva forma de colaboracin del acero y el hormign, en este caso, no mezclados como en el hormign armado y pretensado, pero s conectados entre s para que trabajen conjuntamente.Una de las principales ventajas de los puentes mixtos, y por ello sustituyen a los puentes pretensados, incluso en luces pequeas, es que su construccin se puede hacer igual que la de un puente metlico con las ventajas que esto representa por su mayor ligereza.El problema de las estructuras mixtas es la conexin entre el hormign y el acero para asegurar que ambos materiales trabajen conjuntamente, se debe transmitir el esfuerzo rasante que se desarrolla en la unin de un material a otro. Esta conexin se realiza normalmente con elementos metlicos.

De tablero fijo o mvilLos puentes mviles son aquellos en que el tablero o parte de l es mvil, con tal de permitir el paso alternativo a dos tipos de trfico muy diferente, generalmente el terrestre y el martimo. La ventaja de los puentes mviles radica en que no es necesario construir un puente de gran altura para permitir el pasaje de los buques. Puentes Basculantes: Un puente basculante es un tipo de puente mvil que se construye sobre canales navegables con el fin de facilitar el paso de embarcaciones por debajo sin necesidad de elevar la traza de la carretera. Estn compuestos por 2 secciones que se abren en direccin perpendicular al plano del puente con la ayuda de contrapesos situados bajo la plataforma.

Levadizos: Un puente levadizo es un tipo de puente mvil que se puede levantar con la ayuda de una instalacin mecnica para as permitir la entrada a travs de un portn, o bien para permitir el trfico martimo a travs de un cuerpo de agua. La parte que se mueve se gira a travs de un eje horizontal o a modo de bisagra.

De desplazamiento vertical: Los puentes de desplazamiento vertical son tableros simplemente apoyados, cuyos apoyos se pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el glibo de navegacin. Normalmente se elevan tirando de sus cuatro esquinas, y por ello requieren dos o cuatro torres, en las que se aloja la maquinaria de elevacin y los contrapesos necesarios para equilibrarlos durante la maniobra de desplazamiento vertical.El puente de desplazamiento vertical es adecuado y resulta ms econmico que los dems para luces grandes y por ello los mayores puentes mviles son de este sistema.

Funcionamiento mecnico

Puentes rectos o de vigas: Un puente recto est constituido por una estructura de viga continua o losa continua Se emplean vigas en forma de "I", en forma de caja hueca, etctera. Se emplean en vanos cortos e intermedios Estn formados fundamentalmente por elementos horizontales que se apoyan en sus extremos sobre soportes o pilares.Los puentes de vigas de hormign armado o de acero pueden salvar tramos de 20 a 25 m; para distancias superiores se utilizan mucho el acero y el hormign pretensado y, cuando la longitud es considerable, las vigas son compuestas.

Viga ArtesaViga Doble T

Losa aligerada: la construccin es in situ (cimbrando vano a vano o mediante auto cimbra), tiene mayor facilidad para acomodarse a trazados en planta oblicuos. Nos permiten tener un nico punto de apoyo las losas, y el tamao de las pilas y su colocacin es mucho menos exigente que en los de vigas.

Cajn o Dovelas: son puentes construidos vano a vano de unos 40 metros. Tambin se construyen por empuje (cajn de canto constante).

Cajn prefabricado: se le da continuidad estructural y despus se realiza la losa.

Puentes en arco: Un puente de arco es un puente con apoyos a los extremos de la luz, entre los cuales se hace una estructura con forma de arco con la que se transmiten las cargas. Los puentes en arco trabajan transfiriendo el peso propio del puente y las sobrecargas de uso hacia los apoyos mediante la compresin del arco. Se transmiten unas reacciones horizontales a los apoyos y, en consecuencia, el terreno de cimentacin debe ser capaz de resistir tales esfuerzos. El rango ptimo esta comprendido entre 60 y 200 metros.

Puentes colgantes: Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero (cable principal), del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. El puente colgante es, igual que el arco, una estructura que resiste gracias a su forma; en este caso salva una determinada luz mediante un mecanismo resistente que funciona exclusivamente a traccin, gracias a su flexibilidad. Las fuerzas principales en un puente colgante son de traccin en los cables principales y de compresin en los pilares. Todas las fuerzas en los pilares deben ser casi verticales y hacia abajo, y son estabilizadas por los cables principales. El rango ptimo es partir de 350m.

Las ventajas de los puentes colgantes son:-El vano central puede ser muy largo en relacin a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar caones o vas de agua muy anchos-Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos-No se necesitan apoyos centrales durante su construccin, permitiendo construir sobre profundos caones o cursos de agua muy ocupados por el trfico martimo o de aguas muy turbulentas. Siendo relativamente flexible, puede flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente ms rgido tendra que ser ms fuerte y duro.Las desventajas:-Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requerira cerrarlo temporalmente al trfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vas ferroviarias.-Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento en el suelo, y requieren una gran cimentacin cuando se trabaja en suelos dbiles, lo que resulta muy caro.

Puentes atirantados: Los elementos fundamentales de la estructura resistente del puente atirantado son los tirantes, que son cables rectos que atirantan el tablero, proporcionndoles una serie de apoyos intermedios ms o menos rgidos.Pero no slo ellos forman la estructura resistente bsica del puente atirantado; son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo de los tirantes, de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear los pseudo-apoyos; tambin el tablero interviene en el esquema resistente, porque los tirantes, al ser inclinados, introducen fuerzas horizontales que generalmente se equilibran en el propio tablero porque su resultante, igual que en la torre, debe ser nula. Por todo ello, los tres elementos, tirantes, tablero y torres, constituyen la estructura resistente bsica del puente atirantado.

El puente atirantado admite variaciones significativas, tanto en su estructura como en su forma:

Longitudinalmente pueden tener dos torres y ser simtricos, o una sola torre desde donde se atiranta todo el vano principal Pueden tener dos planos de atirantamiento situados en los bordes del tablero, o un solo plano situado en su eje. Pueden tener muchos tirantes muy prximos, o pocos tirantes muy separados Los tirantes paralelos llamado disposicin en arpa y tirantes radiales, en abanico. Las torres se pueden iniciar en los cimientos, o se pueden iniciar a partir del tablero, de forma que el conjunto tablero-torres-tirantes se apoya sobre pilas convencionales Las torres pueden tener diversas formas; pueden estar formadas por dos pilas, por una sola, pueden tener forma de A, forma de H, de Y invertida, etctera.

Puente en mnsula o voladizo: Tienen especial aplicacin en tramos muy largos. Reciben su nombre de los brazos voladizos (cantilver) que se proyectan desde las pilas. Los brazos voladizos tambin pueden proyectarse hacia las orillas para sustentar los extremos de dos tramos suspendidos.Partes de un puente Cantilver

Procedimientos Constructivos

Puentes de losas prefabricadas en hormign: Cada viga o losa se monta directamente, mediante el empleo de gras, entre dos pilas y se colocan a una cierta distancia, constituyendo el soporte de la losa de hormign que forma el tablero del puente.

Construccin con cimbra esttica: Para puentes de pequea altura (8-10m) hormigonados in situ. Ideal para pasos superiores. En caso de varios vanos la construccin se hace tramo a tramo .Una vez hormigonado un tramo se pretensa, descimbra y desencofra y se pasa al tramo siguiente.

Construccin con cimbra desplazable: Igual que el caso anterior pero ahora la cimbra se puede desplazar sobre elementos de rodadura.

Cimbras auto-portantes o auto-cimbras: Equipo de trabajo formado por una viga de lanzamiento que permite la ejecucin de tableros de hormign en puentes y viaductos de gran altura, con vanos de gran longitud, mediante un proceso constructivo autolanzable y sin necesidad de apoyarse en el terreno.

Avanc en voladizo: El tablero se apoya en unos puntos fijos, a partir de los cuales se establece una progresin e la construccin de manera que se determine las estructuras parciales en voladizo auto-portantes o ayudadas por elementos auxiliares, Este procedimiento se puede llevar a cabo mediante carro de avance o mediante vigas autolanzables.

Puentes empujados: Su fundamento econmico reside en tableros que tengan optimizado el consumo de hormign, en el eje del puente, donde se realizan las dovelas de 15 a 20 metros. Una vez endurecido y pretensado el hormign se empuja hacia delante por medio de gatos, con lo que se libera el molde para realizar una nueva dovela, el puente va discurriendo sobre las pilas, hasta su terminacin.

Puentes Colgantes

Los principales procesos productivos son:1) Construccin de torres y contrapesos: se montan generalmente mediante gras trepadoras ancladas en ellas que se van elevando a la vez que van subiendo las torres.2) Montaje de los cables principales: Es la fase de mayor complejidad pues es la tarea bsica. Para montar los cables principales generalmente se lanzan primero unos cables auxiliares que sustenten los cables principales durante la fase de construccin.3) Montaje del tablero: Generalmente se realiza por voladizos sucesivos avanzando la mnsula desde un tirante al siguiente, del que se cuelga. El avance se hace simtricamente desde la torre hacia el centro del vano principal y hacia los extremos.

Puente atirantado

Los procesos productivos ms comunes son: Voladizos sucesivos: Es el ms conocido y en ste sistema las estructuras parciales que se van generando durante el proceso estn atirantadas de la misma forma que el puente completo.Apoyos provisionales: Consiste en construir el tablero completo del puente sobre un sistema de apoyos provisionales antes de atirantarlo. Terminado el tablero se montan los tirantes y se les va dando carga sucesivamente hasta dejar el puente en el aire.

Puente en mnsula o voladizo

Las grandes estructuras cuyo principio es el sistema cantilver, se construyen por la tcnica de voladizos sucesivos, mediante mnsulas consecutivas que se proyectan en el espacio a partir de la mnsula previa.

Aplicacin del tema a un caso especfico y real

Puente Madre Laura Montoya

La Alcalda de Medelln, por medio de la Secretara de Infraestructura Fsica, se encuentra ejecutando la construccin del puente intraurbano ms largo de Colombia, con una longitud de 786 metros, los cuales aportarn 7.24 kilometros/carril que se sumarn a la consolidacin de la malla vial de la ciudad.Este macroproyecto que cuenta con una inversin de 205 mil millones de pesos, conectar las zonas Nororiental y Noroccidental de Medelln, beneficiando de forma directa a diferentes comunas de la ciudad. La construccin del Puente Madre Laura permitir la reduccin en tiempos y costos para el desplazamiento entre ellas.

Este gran hito de infraestructura vial contar con 145 pilas para un total de 57 apoyos. Estos son los cimientos del puente que se construyen excavando hasta donde el suelo tenga la capacidad de soportar el peso de la obra. Dichas fundaciones se realizan mediante excavacin manual y mecnica; la profundidad de estas pilas oscila entre 20 a 35 metros. El proyecto usar cerca de 70.000 m3 de concreto, lo necesario para llenar 32 piscinas olmpicas, al tiempo que requerir un aproximado de 10.000 toneladas de acero de refuerzo. Y para el tensionamiento de los elementos de concreto sern necesarios cerca de 420 kilmetros de cable.

Es un puente en viga, con losa aligerada, cajn, pretensada, se realiza con el mtodo de avance en voladizo (carro de avanc). Los cimientos son pilas, con un promedio de profundidad de 20 a 35 metros, Debido a las cargas y a la zona donde se plante el proyecto, los suelos encontrados all, no son los mejores para este tipo de estructuras, por ende los cimientos deben ser de gran profundidad. La capa de rodadura tendr la capacidad, de albergar hasta tres carriles para automviles, y un espacio para ciclo rutas y peatones. 10.000 toneladas de hierro, y 70.000 metros cbicos de concreto y una luz mxima de 63 metros lineales.

ANALISIS DE ALTERNATIVAS CON BASE EN LA TEORIA

Desde nuestro punto de vista, vemos que acorde como est diseado el puente, se ha elegido la mejor forma de solucionar el problema de movilidad que presenta la ciudad en ese punto, se ha elegido un diseo muy objetivo, que no busca tanto la apariencia si no solventar las dificultades, con diseos ms circulares, que diseos cuadrados que es a lo que ms estamos acostumbrados.

El diseo de puente en viga, es un diseo ms econmico que puentes atirantados, o puentes colgantes, pues casos ya se han visto en la ciudad de Medelln que se han preferido diseos ms costosos y vistosos, donde otro diseo ms econmico, perfectamente hubiera podido cumplir con las necesidades requeridas.

Sera difcil pensar en un puente colgante u otros diseos, ya que son ms costosos, y no seran tan necesarios diseos de puentes recomendados para grandes longitudes, aparentemente es un puente corto que no necesita luces muy amplias, y un puente de viga sera lo ms recomendado.

Se podra discutir, en algunos elementos estructurales como en la losa, en vez de utilizar losa cajn, tambin se podra haber utilizado doble t, pero las luces tendran que ser ms cortas lo que generara ms puntos de apoyo y por ende ms elementos de cimentacin. La cimentacin tambin es acorde a las necesidades, se utilizaron pilas, que son recomendadas para las profundidades requeridas por la estructura, y el terreno donde se estableci.

CONCLUSIONES

Los puentes han sido de gran utilidad para la humanidad, desde tiempos inmemorables para poder sortear los obstculos naturales como ros, zanjas etc. A travs del tiempo los puentes se han perfeccionado, para poder resistir las necesidades de la civilizacin. Existen gran variedad de diseos estructurales y todos tienen sus ventajas y desventajas, hasta sus longitudes recomendadas. Todos los diseos pueden cumplir con la necesidad, algunos pueden ser ms vistosos lo cual representa un aumento en el costo. Se pueden realizar de distintos materiales y mixtos, algunos son considerados como puentes provisionales. Los puentes dan soluciones econmicas y sociales. Igualmente existen varios mtodos constructivos, todos con caractersticas distintas de operacin acomodndose segn las necesidades. El puente en honor a la madre Laura, solucionara los problemas de movilidad que se generan en el norte del valle del aburra en sentido oriente occidente. Tambin es un puente con sentido social, con rutas para peatones y bicicletas. El puente Madre Laura tiene un diseo moderno, diferente a lo que estamos acostumbrados. Se eligi un diseo econmico antes de ser vistoso.

BIBLIOGRAFIA

http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/ingenieria-civil/contenido/TEMA%207-%20PUENTES.pdf http://www.latinco.com.co/un-consorcio-colombiano-construira-el-puente-madre-laura-montoya https://www.medellin.gov.co/irj/portal/ciudadanos?NavigationTarget=navurl://6c2277f482a9b0b6ee94b5e6bb805689 http://blog.360gradosenconcreto.com/vaciados-memorables-en-el-puente-de-la-madre-laura-y-en-naranjal/