Temas Selectos de Ingeniería Estructural; Ing. Juan Alberto Ponce Galindo 1
Capítulo I- Introducción
[I.- Tipología de los Puentes]
Contenido
Contenido
I.1.- Definición ................................................................................................................................... 3
I.1.1.- Definición de Puente de acuerdo a la SCT ........................................................................... 4
I.1.2.- Definición de Viaducto de acuerdo a la SCT ....................................................................... 4
I.2.- Reseña Histórica de los Puentes ................................................................................................ 5
I.3.- Normas Aplicables al Diseño de Puentes ................................................................................. 13
I.4.- Clasificación de los Puentes ...................................................................................................... 15
I.4.1.- Clasificación por el tipo de material ................................................................................... 15
I.4.2.- Clasificación por su estructuración .................................................................................... 16
I.4.3.- Clasificación por su alineamiento ..................................................................................... 24
I.4.4.- Clasificación por su comportamiento estático ................................................................. 26
I.4.5.- Clasificación por el servicio que presta de acuerdo a la normativa de la SCT............... 28
I.5.- Filosofía del Diseño de Puentes ............................................................................................... 33
Mi suerte, mi gran suerte, ha sido el ser asediado, desde niño, por una vocación
vehemente. He amado este arte de la construcción que he concebido, tal y
como hicieron mis ancestros artesanos, como modo de reducir al mínimo el
trabajo humano necesario para lograr un objetivo útil.
Nací constructor. Era para mí tanto una necesidad ineludible como una fuente
inagotable de felicidad imponer al material en bruto esas formas y estructuras
que surgían de mi imaginación.
Eugène Freyssinet
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
I.1.- Definición
El puente es una estructura que salva un obstáculo, sea río, foso, barranco
o vía de comunicación natural o artificial, y que permite el paso de
peatones, animales o vehículos.
Todos los puentes se basan en modelos naturales, a los que, conforme la
tecnología ha ido avanzando, se han incorporado nuevas formas de
resolver los mismos problemas. A partir de un tronco derribado sobre un
cauce, una piedra desprendida de una ladera o una maraña de lianas y
enredaderas tendidas sobre un barranco, que desde siempre han servido
para salvar accidentes naturales, se ha montado una ciencia que es parte
importante de las aplicaciones de la ingeniería civil: el proyecto y
construcción de puentes.
Figura No.1.- Viaducto Millau, Francia
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
I.1.1.- Definición de Puente de acuerdo a la SCT
Estructura con longitud mayor de seis (6) metros, que se construye sobre corrientes
o cuerpos de agua y cuyas dimensiones quedan definidas por razones hidráulicas.
Figura No.2.- Puente sobre el Río Compostela, Nayarit, México.
I.1.2.- Definición de Viaducto de acuerdo a la SCT
Estructura que se construye sobre barrancas, zonas urbanas u otros obstáculos y
cuyas dimensiones quedan definidas por razones geométricas, dependiendo
principalmente de la rasante de la vialidad y del tipo de obstáculo que cruce.
Figura No.3.- Viaducto Bicentenario México, DF.
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
I.2.- Reseña Histórica de los Puentes
La construcción de puentes nace de la necesidad de facilitar la travesía a través
de desfiladeros, peñascos y ríos caudalosos. Se asocia al desarrollo de los pueblos
debido a la necesidad del transporte de mercancías y también en muchos casos
al transporte de soldados para la dominación de otros territorios.
El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria. Puede decirse
que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un
árbol en forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que
deseaba establecer un vado. La genial ocurrencia le eximía de esperar a que la
caída casual de un árbol le proporcionara un puente fortuito. También utilizó el
hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeña anchura
cuando no había árboles a mano.
Figura No.4.- Tronco utilizado como Puente para librar un río.
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
Los primeros puentes en el mundo antiguo se construyeron en madera, se tienen
documentos en los cuales Herodoto describe la construcción de un puente de
barcas para que pasaran los soldados del Rey Jerjes, así también en los tiempos
de Nabuconodosor se construyó un gran puente que atravesaba el río Éufrates
que unía las dos partes de Babilonia, con una longitud aproximada de 900m.
Los puentes de madera aunque son relativamente más fáciles de construir, sin
embargo tienen la desventaja de ser rápidamente degradables ante agentes
ambientales y por lo tanto son de corta duración.
Figura No.5.- Puente de Madera en Venecia, Italia.
Algunos puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones, usando un soporte
simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran
pobremente construidos por lo cual no soportaban cargas pesadas
Es de importancia cultural anotar que en la América precolombina se
construyeron puentes para atravesar profundos cañones usando como material
lianas vegetales que unían maderos y eran capaces de soportar el peso de
caminantes enfilados. Hoy se les recuerda como puentes colgantes.
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Figura No.6.- Puente Colgante sobre el Río Zongo, Bolivia.
Posteriormente a la madera se utilizó la roca como material para la construcción
de puentes, la cual tiene la desventaja de no resistir esfuerzos de tensión, por lo
que solo se pudo utilizar en estructuras que se comporten solo a compresión
como los arcos y las bóvedas.
Los puentes de piedra más antiguos fueron construidos por los egipcios en el
2500a.C., posterior a ello los romanos adoptaron las técnicas de los etruscos y
desarrollaron magníficos resultados, cabe resaltar que muchos de los puentes
hechos por los romanos han desafiado el paso del tiempo y han llegado hasta la
actualidad.
Los primeros puentes romanos fueron construidos en madera, como por ejemplo
el puente Sublicio, según cita de Horacio Coclite; sin embargo como se
menciono anteriormente, adoptaron el empleo de la piedra para la construcción
de puentes y refinaron la técnica, adoptando el mortero, las bóvedas y
mejorando el sistema de cimentación.
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Figura No.7.- Puente Romano en la ciudad de Chaves, Portugal
Fueron los romanos los que refinaron la técnica para construir puentes en roca, la
cual se tallaba en adoquines que se disponían formando una dovela y entre
dovela y dovela se colocaban otros adoquines para formar la superficie de
transito.
Los romanos desarrollaron la cimentación bajo el agua mediante cajones de
madera de dobles paredes, llenos de concreto, o con gruesos bloques
paralelepipédicos. En los puentes de más de una arcada recurrían a estrechar las
vías de agua mediante pilotes muy gruesos o represas. Las columnas estaban
formadas por grandes bloques, que producían una disminución de la luz de los
claros, lo que era causa de hundimientos debido al aumento de la velocidad del
agua.
La luz de los arcos en general era inferior a 20 m, si bien destacan algunos sobre
esta distancia, como el puente de Alcántara (Cáceres, España), con 28,6m el
puente Augusto, en Narni (Italia), con 42 m; este último es el de mayor luz de los
conocidos.
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Capítulo I- Tipología de los Puentes
A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró más de seis
siglos. Esto se debió a que los romanos hicieron sus puentes para salvar
obstáculos durante la expansión de su imperio, por lo cual el hombre medieval
ve en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto,
un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes
fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por
fortificaciones. A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva,
principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina.
Fue la iglesia la que se encargaría de guardar el conocimiento y proseguir la
construcción de puentes en roca para facilitar la peregrinación de unas regiones
a otras.
Durante la Edad Media el ritmo de construcción de puentes decreció de modo
ostensible y se limitó prácticamente a la reconstrucción de algunos puentes
romanos. La construcción era irregular y desproporcionada, con columnas
enormes y arcos generalmente desiguales. Muchos eran de arco único, con
escasa cuerda. Uno de los más atrevidos es el de Trezzo, sobre el río Adda, en
Italia, con un arco único de 72 m, construido en 1370. Cabe citar también de esta
época el de San Juan de la Abadesas (Cataluña, España), el de Aviñón, en el
Ródano, y el puente de las Gracias en Florencia.
La construcción de puentes no experimentó cambios sustanciales durante más
de 2000 años. La piedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de
manera similar a como lo fueron en época de Julio Cesar. Sin embargo fueron los
franceses los que realizando un estudio sistematizado de los arcos lograron
introducir cambios significativos en el diseño y en el proceso constructivo.
Con el paso del tiempo, se dio la tendencia a sustituir la madera, la mampostería
y la piedra por hierro fundido y es así como ya entrado el siglo XVIII en el año de
1775 en Inglaterra, se construye el primer puente metálico. Fue el avance en el
estudio de la resistencia de los materiales lo que permitió analizar y realizar los
cálculos de las estructuras metálicas.
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Puede decirse que los puentes metálicos fueron construidos más racionalmente
que los de roca, es decir que conllevaban una concepción menos empírica y si
más analítica. En esos momentos ya se tiene un mejor conocimiento del
comportamiento de los elementos a fuerzas de tensión y flexión.
Con la Revolución industrial en el siglo XIX, 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
alto límite elástico, fueron construidos puentes mucho más largos, muchos
utilizando las ideas de Gustave Eiffel.
En 1823 apareció un nuevo tipo de puente, proyectado por Marc Seguin: el
puente colgante, que conocería un formidable desarrollo. En 1833 acabó la
construcción del puente metálico de Brooklyn, en Nueva York, de 480 m de
longitud. En 1867 se construyó el primer puente de contrapeso, a través del Main,
en Alemania, proyectado por Heinreich Garber, con 127 m de longitud.
Figura No.8.- Puente Brooklyn (Colgante Metálico , Nueva York, USA.
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Sin embargo, la aplicación de la teoría de la resistencia de los materiales fue
inicialmente aceptada con mucha desconfianza y por muy pocos constructores,
quienes le daban más importancia a la experiencia que a los cálculos.
Con lo avance en dicha teoría se construyeron los primeros puentes en concreto
reforzado de los cuales la mayoría se mantienen en pie y en servicio aún hoy en
día, siendo una expresión de la relación entre resistencia y adecuación de formas.
Vale destacar la belleza arquitectónica y la armonía estética que caracterizaron
estos primeros puentes de concreto.
Por otra parte, las estructuras en concreto preesforzado comienza a proponerse
en 1886 en Alemania, cuya inicial función fue la de evitar el agrietamiento en los
elementos. El refuerzo de preesfuerzo era tensado mediante poleas. Esta técnica
se emplea para superar la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de
tensión y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. Cerca del 80% de todos
los puentes que se construyen en el mundo son de concreto pretensado.
Figura No.9.- Distribuidor Juan Pablo II, León Gto , México
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Así es como con la utilización del acero y el concreto es que ha sido posible la
construcción de puentes de diversas formas y grandes luces como los que se ven
en nuestro tiempo, gracias a la evolución de la técnica y a la inventiva de
grandes ingenieros, artistas y científicos de diversos campos del conocimiento.
Figura No.10.- Puente Octavio Frías en Sao Paulo, Brasil
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I.3.- Normas Aplicables al Diseño de Puentes
En México, antes del año 2000 no existía una norma propia para el diseño de
puentes carreteros y se utilizaba como tal, una traducción al español de la norma
“AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges”, la cual utiliza como
métodos de diseño de puentes, el método por factores de carga (LFD: Load
Factor Design) y el método de tensiones admisibles (ASD: Load Allowable Stress
Design). La traducción al Español de la AASHTO vigente en ese tiempo se
denominaba en México “Normas Técnicas para el Proyecto de Puentes
Carreteros” publicadas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes en
1984 en su última edición; por otra parte para las consideraciones de las cargas
actuantes en las estructuras por Sismo y Viento, se utilizaban los Manuales de
Diseño de Obras Civiles para Sismo y Viento emitidos por la Comisión Federal de
Electricidad de México.
La AASHTO a través de un subcomité en el año de 1986 debido a las más
recientes investigaciones detectó varias deficiencias en las normas Estándar y
emitió en que análisis de casos no era aplicable. Debido a ello la AASHTO
comenzó a revisar todas las disposiciones de la normativa y su actualización
correspondiente, para lograr tener una normativa a la altura de los avances
tecnológicos de nuestros tiempos.
En 1994, la AASHTO hace la publicación de manera paralela a la “AASHTO
Standard Specifications for Highway Bridges”, de la primer edición de las normas
“AASHTO LRFD Bridge Design Specifications”, usando una metodología de cálculo
más compleja denominada “Diseño por factores de carga y resistencia”, similar a
la de las normativas Europeas y Canadienses; la cual está basada en las
investigaciones más recientes en el comportamiento de puentes carreteros y que
corrige las deficiencias que presenta la norma AASHTO Standard. En el método
LRFD se lleva a cabo un análisis del dimensionamiento de las estructuras de tal
manera que no se exceda ningún estado límite.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
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La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, emite en el año 1999 la
Normativa para la Infraestructura del Transporte (Normativa SCT), la cual tiene
como propósito orientar en la selección y aplicación de criterios, métodos y
procedimientos para la realización de los estudios y proyectos. Dentro de dicha
normativa se encuentra el libro PRY. PROYECTO, que un parte número 6, que
contienen los criterios para la ejecución de los proyectos de nuevos puentes y
estructuras similares. Así también dentro del libro en mención se encuentran los
capítulos para diseño pro Sismo y Viento que para el caso de Puentes en México,
vienen a sustituir la utilización de los Manuales para el Diseño de Obras Civiles de
la Comisión Federal de Electricidad.
Desde octubre del 2007, se usa oficialmente en los Estados Unidos de
Norteamérica la “AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 4ta, Edición 2007”
sustituyendo a las Especificaciones Estándar de la AASHTO que son consideradas
obsoletas y para algunos casos erróneas. A la fecha de publicación de este libro
se cuenta como última versión de la normativa la “AASHTO LRFD Bridge Design
Specifications (5th Edition) with 2010 Interims”. Cabe mencionar que la normativa
LRFD de la AASHTO a la fecha no ha sido utilizada para el diseño de Puentes en
México.
Como se ha visto año con año se hacen nuevas investigaciones y experimentos
que abonan al desarrollo tecnológico y a la mejora de las normativas existentes,
por lo cual es de suma importancia realizar los análisis correspondientes que las
nuevas ediciones de las normativas para conocer las ventajas técnicas y
económicas de su aplicación en los tableros de puentes en México.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
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I.4.- Clasificación de los Puentes
Debido a la gran variedad de los puentes, son muchas las formas en que se
puede clasificar, siendo las más destacables las que se detallan a continuación
I.4.1.- Clasificación por el tipo de material
Como se describió anteriormente, a lo largo de la historia los puentes se han
construido utilizando cuatro materiales básicos:
a) Puentes de Madera
b) Puentes de Piedra
c) Puentes Metálicos
d) Puentes de Concreto
Estos materiales han tenido a lo largo de la historia una importancia decisiva en la
tipología de los puentes, debido a lo anterior se puede dividir la historia de los
puentes en dos periodos: el primero de ellos, los puentes de madera y piedra; y el
segundo periodo, los puentes de concreto y acero.
Sin embargo también se ha utilizado el ladrillo (elaborado de arcilla cocida) en
una muy baja proporción, principalmente en la subestructura; así como el
aluminio que se ha utilizado en la construcción de algunas partes de los puentes.
Desde hace años en la industria aeroespacial, aeronáutica y automotriz se usan
los Poliméros Reforzados con Fibras (FRP), sin embargo estos no han sido
adoptados en la construcción. Hace unos pocos años están empezando a ser
utilizados en los Estados Unidos para la reconstrucción y construcción de nuevos
puentes.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
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En la siguiente tabla se muestran los materiales utilizados a lo largo de la historia,
de acuerdo a su manera de absorber los esfuerzos presentados.
Tabla No.1.- Utilización de los materiales a través de la historia
Compresión Flexión Tensión
Prehistoria Arcilla Madera Cuerdas
Historia Clásica
Piedra
Madera
Madera
Zunchos metálicos
Siglo XIX Fundición del Acero Madera Cadenas de Hierro
Siglo XX,
primera mitad
Concreto simple
Acero laminado
Concreto reforzado
Acero laminado
Cables de Acero
Siglo XX,
segunda mitad
Concretos especiales
Acero laminado
Concreto presforzado
Acero laminado
Aleaciones ligeras
Cables de alta
resistencia
I.4.2.- Clasificación por su estructuración
De acuerdo al material con el que son construidos los puentes, estos se clasifican
en:
a) Puente en Arco
b) Puente Atirantado
c) Puente Colgante
d) Puente en Viga
e) Puente en Pórtico
f) Puente Flotante
g) Puente Móvil
h) Puente Transbordador
Capítulo I- Tipología de los Puentes
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a) Puente en Arco
El arco es una estructura que resiste gracias a la forma que se le da. Mediante la
forma del arco se reparten las tensiones de manera que se producen
compresiones en todas las partes del arco. Del mismo modo es una estructura
que salva una luz determinada sometida a esfuerzos de compresión donde las
tensiones y flexiones se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que
materiales que no resistan tensiones puedan ser utilizables para la construcción de
esta tipología de estructuras.
Se transmiten unas reacciones horizontales a los apoyos y en consecuencia, el
terreno de cimentación debe ser capaz de resistir tales esfuerzos.
Figura No.11.- Puente en Arco de Alcántara en Cáceres, España (Tablero Superior)
Dado que generalmente la forma del arco no permite que ésta misma sea la
plataforma donde discurra el tráfico existen tres formas de colocar el tablero:
Puentes de Tablero Superior
Puentes de Tablero Intermedio
Puentes de Tablero Inferior
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 18
Figura No.12.- Puente las Américas, Panamá (Tablero Intermedio)
Figura No.13.- Puente Zwierzyniecki, Breslavia, Polonia (Tablero Inferior)
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b) Puente Atirantado.
Sus elementos fundamentales son los tirantes que son cables rectos que atirantan
el tablero proporcionándole una serie de apoyos intermedios más o menos
rígidos. Además de los tirantes son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo
de los tirantes de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear
pseudo-apoyos. También el tablero interviene en el esquema de éste tipo de
puentes puesto que los tirantes al ser inclinados introducen fuerzas horizontales
que se deben equilibrar a través de él.
Figura No.14.- Puente Atirantado Rio Antirio, Grecia
c) Puente Colgante.
Este tipo de puentes, así como los atirantados, presenta como característica
principal que sus estructuras se basan en el cable. Por ello los puentes de grandes
luces que se construyen en la actualidad son colgantes o atirantados.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 20
La utilización del cable en este tipo de puentes se debe a tres razones
fundamentales: En primer lugar el cable es un elemento que trabaja
exclusivamente a tensión, se aprovecha al máximo su capacidad resistente
puesto que con los tratamientos actuales se logran elevadas resistencia y por su
gran flexibilidad puede deformarse transversalmente sin que aparezcan flexiones
y permite utilizar en toda la sección toda su capacidad de resistencia y en tercer
lugar el cable está formado por muchos hilos y cordones lo que permite hacer
cables de gran diámetro en puentes de grandes luces.
Figura No.15.- Puente Colgante 25 de Abril, Lisboa, Portugal
Por lo que se refiere a los puentes colgantes en concreto su estructura está
formada por los cables principales que se fijan en los extremos del vano a salvar y
tienen la flecha necesaria para soportar a través de un mecanismo de tracción
pura las cargas que actúan sobre él. Para evitar su gran deformabilidad se da
rigidez a flexión al tablero de manera que las cargas se reparten en una longitud
grande del cable.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 21
d) Puente Viga.
Los puentes viga están constituidos por vigas como su propia denominación
indica, es decir, piezas rectas horizontales o cuasi-horizontales apoyadas en dos o
más puntos que soportan las cargas que actúan sobre ellas mediante su
capacidad para resistir flexiones. En efecto esta resistencia de las vigas viene
determinada por su peralte y el momento de inercia de sus secciones.
Figura No.16.- Viaducto 2 de Abril, Celaya, México.
e) Puente Portico.
El puente pórtico más que un tipo de estructura de puente con carácter propio es
una estructura intermedia entre el arco y la viga por lo que presenta
características propias de ambos. Tienen pilas y tablero igual que los puentes viga
pero éstos son solidarios, lo que da lugar a un mecanismo resistente complejo
porque en él interviene la resistencia a flexión de sus elementos. Al mismo tiempo
se produce un efecto pórtico debido a las reacciones horizontales que aparecen
en sus apoyos.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 22
Figura No.17.- Puente en Pórtico en Sao Joao, Portugal.
f) Puentes flotantes
Los puentes flotantes se apoyan sobre flotadores que pueden tener diversos
tamaños. Consisten fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una serie de
elementos flotantes que sirven para mantenerlo en una situación más o menos
fija. Estos elementos flotantes son muy variados tales como barcas, pontones
cerrados, etc.
Figura No.18.- Puente flotante Cumberland Pontoon, USA
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 23
g) Puentes móviles
Los puentes móviles son aquellos en que el tablero o parte de él es móvil con tal
de permitir el paso alternativo a dos tipos de tráfico muy diferente, generalmente
el terrestre y el marítimo. De este modo cuando están cerrados permiten el paso
de los vehículos rodados o ferrocarriles y cuando están abiertos permiten el paso
de los barcos. Los primeros puentes móviles aparecen en la Edad Media con una
función defensiva si bien actualmente se utilizan para la alternancia de tráficos.
Figura No.19.- Puente Móvil Albatros, Michoacán, México
h) Puentes Transbordadores
El trasbordador consiste en una viga fija situada a la altura requerida por el gálibo
de la cual se cuelga una plataforma móvil generalmente mediante cables que
transporta los vehículos de una orilla a la opuesta.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 24
La siguiente tabla, muestra una referencia sobre el tipo de estructura a utilizar
dependiendo de la longitud del claro a librar.
Tabla No.2.- Eficiencia de Claros por tipo de Estructura
Tipo de Puente Claro (mts)
Losa Plana 6 a 10
Losa sobre vigas 12 a 55
Losa sobre viga de Acero hasta 60
Cajón Acero hasta 100
Armadura Acero hasta 120
Atirantado hasta 900
Colgante hasta 2000
I.4.3.- Clasificación por su alineamiento
a) Puentes en Tangente
Son aquellos en los cuales el alineamiento del puente forma un
ángulo de 90° con el alineamiento del obstáculo a librar.
Figura No.20.- Puente perpendicular al alineamiento del eje secundario
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 25
Este tipo de puentes son los más sencillos tanto al momento de su
proyecto, como de la construcción, así también es la alternativa
más económica, respecto a los demás tipos de alineamientos.
b) Puentes en Curva
Son aquellos que tienen un radio de curvatura en el plano horizontal
y vertical.
Figura No.21.- Puente en curva respecto al alineamiento horizontal
c) Puentes Esviajados
Son aquellos en los cuales en la planta del puente se forma un
paralelogramo y su alineamiento no es perpendicular al obstáculo a
librar.
Figura No.22.- Puente con esviajamiento izquierdo de 25°
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 26
d) Otras Clasificaciones atípicas.
En el caso de distribuidores, pueden existir secciones de puente que
tengan formas atípicas para dar servicio a las diferentes vialidades
que son adyacentes al mismo.
Figura No.23.- Puentes con plantas arbitrarias
Puentes en espiral de transición, son aquellos que su trazo en el
plano horizontal, obedece a una espiral de transición la cual es
formada por dos curvas.
I.4.4.- Clasificación por su comportamiento estático
De acuerdo al comportamiento estático de la superestructura, los puentes se
clasifican en:
a) Puentes Isostáticos: vigas simplemente apoyadas.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 27
Figura No.24.- Esquema de Vigas simplemente apoyadas
b) Puentes Hiperestáticos: vigas continuas
Figura No.25.- Esquema devigas continuas
c) Puentes continuos con articulaciones (Gerber).
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.
Figura No.26.- Esquema tipo Gerber
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
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 28
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.
d) Puentes en arco.
e) Puentes aporticados.
f) Puentes isotrópicos o espaciales
g) Puentes en volados sucesivos (pasan de isostáticos a hiperestáticos)
I.4.5.- Clasificación por el servicio que presta de acuerdo a la
normativa de la SCT
La normativa para la infraestructura del transporte en México, clasifica a los
puentes y estructuras similares de acuerdo a tipo de servicio o al objeto del mismo
y es la manera oficial en el país para su denominación en los proyectos.
a) Paso Superior Vehicular (PSV)
Estructura que se construye en un cruce de la carretera de referencia por
encima de otra vialidad y cuyas dimensiones quedan definidas por las
características geométricas y rasantes de ambas vialidades.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 29
Figura No.27.- Imagen virtual de un PSV
b) Paso Inferior Vehicular (PIV)
Estructura que se construye en un cruce de la carretera de referencia por
abajo de otra vialidad y cuyas dimensiones quedan definidas por las
características geométricas y rasantes de ambas vialidades.
Figura No.28.- Imagen virtual de un PIV sobre una autopista
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 30
c) Paso Superior de Ferrocarril (PSF)
Estructura que se construye en un cruce
de la carretera de referencia por
encima de una vía de ferrocarril y cuyas
dimensiones quedan definidas por las
características geométricas y rasantes
de la carretera y de la vía.
Figura No.29.- PSF 2 de Abril en
Celaya, México
d) Paso Inferior de Ferrocarril (PIF)
Estructura que se construye en un cruce de la carretera de referencia por
abajo de una vía de ferrocarril y cuyas dimensiones quedan definidas por
las características geométricas y rasantes de la carretera y de la vía.
Figura No.30.- PIF Gaspar de Almansa en Celaya, México
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 31
e) Paso Inferior Peatonal (PIP)
Estructura destinada exclusivamente al paso de personas, que se construye
por encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan
definidas por las características geométricas y rasante de la vialidad que
cruza.
Figura No.31.- Imagen virtual de Paso Inferior Peatonal
f) Paso Inferior Ganadero (PIG)
Estructura destinada al paso de personas y ganado, que se construye por
encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan
definidas por las características geométricas y rasante de la vialidad que
cruza.
g) Puente Canal
Estructura destinada exclusivamente al paso del flujo de un canal, que se
construye por encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones
quedan definidas por las características geométricas y rasantes de la
carretera y del canal.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 32
h) Puente Ducto
Estructura destinada exclusivamente al cruce de uno o varios ductos por
encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan
definidas por las características geométricas y rasantes de la carretera y de
los ductos.
Figura No.32.- Puente ducto ubicado en la Autopista Uruapan -
Lázaro Cárdenas
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 33
I.5.- Filosofía del Diseño de Puentes
Los Puentes se deben de diseñar para soportar los estados límites que marcan las
normativas aplicables, lo anterior para lograr los objetivos de seguridad,
serviciabilidad, y constructibilidad, considerando debidamente los aspectos
relacionados a la inspección, la economía y la estética.
Figura No.33.- Segundo Piso. Distrito Federal, México
Para lograr la filosofía general en el diseño de los Puentes, se deben de tomar en
cuenta los siguientes puntos:
a) El ingeniero
encargado de
desarrollar el proyecto
y construcción de
puentes, tiene como
responsabilidad
primaria velar por la
seguridad pública. Figura No.34.- Efectos del Terremoto en Kobe, Japón
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 34
b) Se deben de tomar con suma
importancia la corrosión y
deterioro de los materiales
estructurales que son sujetos a la
misma, para el comportamiento
a largo plazo del puente.
Figura No.35.- Corrosión en
anclajes de Presfuerzo
c) Es de suma importancia llevar a cabo inspecciones periódicas en los puentes,
con la finalidad de monitorear su comportamiento y evitar fallas estructurales;
para ello siempre que sea factible se debe proveer acceso para permitir
inspecciones manuales o visuales del interior de los elementos celulares y de las
áreas de interface donde se pueden producir movimientos relativos, incluyendo
un espacio libre superior adecuado en las secciones encajonadas.
Figura No.36.- Inspección de Superestructura
Cuando no sea posible emplear
otros medios de inspección se
deberán proveer escaleras para
inspección, pasarelas, bocas de
acceso cubiertas y, en caso de ser
necesario, instalaciones para su
iluminación.
d) Se recomienda evitar el uso de
sistemas estructurales de difícil
mantenimiento
Figura No.37.- Gateo de Superestructura
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 70
e) El tablero del puente se
debe diseñar de manera que
permita el movimiento suave
del tráfico. En los planos, en
las especificaciones o en los
requisitos especiales se deben
indicar las tolerancias
constructivas con respecto al
perfil del tablero terminado.
Figura No.38.- Distribuidor Vial con varias Gasas
f) Los puentes se deben
de diseñar para absorber
todos los esfuerzos
indebidos que se
presenten durante la
fabricación, construcción
y operación, así como
verificar que tensiones
residuales estén dentro de
los estados límites en
cualquiera de las etapas
mencionadas.
Figura No.39.- Proceso de Construcción del Segundo Piso
del Distrito Federal, México
g) Los puentes deben de diseñarse para complementar sus alrededores, por lo
cual deben ser de formas elegantes y presentar un aspecto de resistencia
adecuada.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 70
h) Los ingenieros deben de tratar de lograr una apariencia más agradable
mejorando las formas y relaciones entre los propios elementos estructurales. Se
debe de evitar la aplicación de adornos u ornamentos extraordinarios y no
estructurales.
g) Los tipos estructurales, longitudes de tramo y materiales se deben seleccionar
considerando debidamente el costo proyectado. Se debe considerar el costo de
los gastos futuros para la conservación del mismo durante su vida útil proyectada.
Figura No.40.- Proceso constructivo de Puente
con viga de lanzamiento para Dovelas
h) Así también se deben considerar los factores propios de la región como lo son
la disponibilidad de los materiales, la fabricación, la posibilidad de acceso de
maquinaria a la zona de la obra, la mano de obra especializada y el tiempo de
transporte del concreto.
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 70
Ejercicio No.1, Indicar la clasificación de los Puentes que se muestran en la
siguientes imágenes de acuerdo a su estructuración, material, alineamiento y
comportamiento estático.
Materiales:
Estructuración:
Material:
Estructuración:
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 70
Material: Alineamiento:
Estructuración: Comportamiento Estático:
Material: Estructuración:
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 40
Material: Estructuración:
Material: Estructuración:
Capítulo I- Tipología de los Puentes
Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 41
Ejercicio No.3, Determinar el ángulo de esviajamiento de las siguientes plantas de
puentes y estructuras similares.
Ejercicio No.2, Elaborar un mapa mental de los temas ilustrados en el capítulo 1
“Tipología de los Puentes”, se recomienda usar el MindManager.
- Definiciones
- Reseña Histórica
- Clasificación de los Puentes