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PUENTES

DEFINICIN

Un puente es una obra que se construye para salvar un obstculo dando as continuidad a una va. Suele sustentar un camino, una carretera o una va frrea. Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos. Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Constan fundamentalmente de dos partes:

-La superestructura -La subestructura

PARTES DE LA ESTRUCTURA Los componentes principales de una estructura de puente son:

b) La subestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyos extremos) que soportan directamente la superestructura; y cimientos, encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas; vigas, armaduras, cables, bvedas, arcos, quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos.

SUPERESTRUCTURA Son los componentes estructurales del puente que constituyen el tramo horizontal, en la siguiente seccin se ampliara con mayor detalle las superestructuras que se encuentran en los diferentes tipos de puentes.

Tablero.- Es el componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta las cargas de rueda en forma directa y es soportado por otros componentes

Estructura Portante.- Es el componente estructural que soporta al tablero y se apoya en sus extremos con la subestructura, es decir transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y/o pilas.

Accesorios del tablero.- Son elementos que sirven para dar funcionalidad al puente y seguridad tanto a los vehculos como a los peatones: cordn barrera, barandas, barreras.

SUBESTRUCTURA Son los componentes estructurales del puente que soportan el tramo horizontal, los componentes ms importantes son:

PILARES Son elementos de apoyo intermedios los cuales conducen los esfuerzos de la superestructura hacia las fundaciones estn diseados para resistir presiones hidrulicas, cargas de viento, cargas de impacto, etc.. Pueden ser de concreto o acero.Los pilares pueden ser de una seccin transversal constante o variable eso depender de la altura del pilar, tambin pueden tener una seccin llena o una seccin hueca la eleccin de los pilares depende de la constructibilidad y la esttica.

Podemos clasificar a los pilares en dos tipos: -Pilares-pared -Pilares-columna. -Estribos -Fundaciones -Pilares

Pilares-pared : en general abarcan el ancho total de las vigas principales. Segn sea la conformacin deseada se puede terminar en los bordes de las vigas principales, o pueden sobresalir respecto de ellos, o aun se pueden retirar con respecto a dichos bordes. Los Pilares-pared son muy aconsejables por razones hidrulicas. Para ros navegables, en general llegan a ser muy gruesos para su seguridad en casos de colisin de barcos. En cuanto a su configuracin, se debe prevenir contra la adopcin de pilares-pared demasiado delgados. En la Figura siguiente se presenta diferentes posibilidades de forma para la seccin transversal

Pilares-columna : las columnas ofrecen muchas ventaja frente a los pilares-pared debido a su mdica necesidad de materiales, visin casi libre debajo del puente, mejor posibilidad de cruces oblicuos, aspecto ms liviano. Se utiliza generalmente para carreteras elevadas y puentes en rampa. Las posibilidades de sustentacin y forma son numerosas.

ESTRIBOS Son los que proveen soporte a la superestructura, establecen la conexin entre la superestructura y el terrapln, son diseados para soportar la carga de la superestructura la cual es transmitida por medio de los elementos de apoyo, el peso de la losa de transicin y las presiones del suelo (empuje de tierras). Los estribos estn conformados por una losa de fundacin que transmite el peso de los estribos directamente al suelo, la losa sirve de cubierta para un sistema de pilotes que soportan la carga, el muro frontal, asiento del puente, los estribos tambin poseen juntas de dilatacin o expansin que ajustan los desplazamientos de la superestructura.

FUNDACIONES Se encuentran bajo el terreno de la superficie son encargados de transmitir toda la carga al suelo, al absorber dicha carga el suelo se contracciona dando origen a los asentamientos.

COMPONENTES DE UN PUENTE - VISTA LONGITUDINAL

COMPONENTES DE UN PUENTE - CORTE TRANSVERSAL

Los puentes se pueden clasificar de muchas formas, ninguna de estas clasificaciones son mutuamente excluyentes, todas parecen contener partes de una u otra clasificacin:

1.- Por el servicio que prestan: Acueductos, viaductos, peatonales.

2.- Por el material de la superestructura: Madera, concreto armado, concreto presforzado, acero, concreto-acero.

3.- Por el tipo estructural: Losa, losa-viga, cajn, aporticados, arco, atirantado, colgante.

4.- Segn el tipo de apoyo: Isostticos, hiperestticos.

5.- Por su trazo geomtrico: Recto, oblicuo, curvo

TIPOS DE PUENTES

Durante el proceso de diseo el ingeniero debe escoger un tipo de puente el cual considera muchos factores relacionados con la funcionalidad, economa, seguridad, experiencia en la construccin, condiciones del suelo, sismicidad, esttica, un factor muy importante es la longitud del tramo del puente el cual nos puede ayudar en la seleccin del tipo de puente ms adecuado

NOTA

PUENTE ALCANTARILLA (0.0 mm 9000 mm) La se define una alcantarilla como un conducto enterrado de seccin curva o rectangular que se utiliza para conducir agua, vehculos, servicios pblicos y peatones. En este subtitulo se trataran las alcantarillas cajn de hormign armado, algunos ejemplos se pueden ver en la siguiente figura

PUENTE LOSA (0.0 mm 12000 mm)

Los Puentes losa de concreto son las estructuras ms simples y menos caras que pueden ser construidas dentro las limitaciones de tramo para este tipo de superestructuras. Este puede ser convenientemente de hormign armado (0.0 9000 mm), pretensado y postesado (hasta 12000 mm).

PUENTE VIGA-LOSA (12000 mm 18000 mm)

PUENTES DE VIGAS (12 m 300 m) Los puentes de vigas son los ms comunes; se usan vigas estticamente definidas, vigas simplemente apoyadas, vigas Gerber, vigas continuas Las vigas simplemente apoyadas se usan para tramos muy cortos (100m)

PUENTES DE HORMIGN Postensado

En este procedimiento la fuerza de pretensado P se aplica estirando los cables contra el hormign endurecido; es decir el gato hidrulico estira el cable y al mismo tiempo comprime al hormign que en ese momento debe tener la resistencia especificada. El valor de la fuerza de pretensado se controla por la presin del fluido de la bomba/gato y la medida del alargamiento. Cuando los valores previstos de presin y alargamiento son obtenidos, se anclan los cables mediante cuas.SISTEMAS DE PRESFORZADO. Dos grandes procedimientos existen para transmitir la fuerza de pretensado segn el cable sea estirado despus o antes de que el hormign este endurecido. Estos procedimientos se denominan Postensado y Pretensado (postesado y pretensado).

Pretensado.

Antes del hormigonado los hilos o torones de acero se estiran y anclan temporalmente contra dos estribos de un campo de tesado, o contra encofrados metlicos suficientemente rgidos o dos muros paralelos a los encofrados. Cuando el hormign adherido al acero vibrado y curado adquiere la resistencia especificada, los hilos o torones se liberan lentamente de sus anclajes transmitiendo su reaccin al hormign por adherencia y efecto de cua en una corta longitud en cada extremo del elemento as precomprimido

Son una de las posibles alternativas para vigas continuas, evita aparatos de apoyo y provee un buen sistema estructural para soportar acciones horizontales como ser los terremotos, estos puentes pueden ser adoptados con pilas verticales o pilas inclinadas. Los puentes prticos son empotrados con sus estribos y pilares, esto reduce los momentos actuantes en el prtico con lo que se consigue alturas constructivas extraordinariamente reducidas. PUENTES APORTICADOS

PUENTES ARCO (90 m 550 m)

Tablero superior.- Las cargas se transmiten al arco con elementos a compresin, denominados montantes. Tablero inferior.- Las cargas son transmitidas al arco con elementos de tensin, denominados tirantes o tensores. Tablero Intermedio.- Es la accin conjunta de lo descrito anteriormente. Los puentes arcos se pueden clasificar segn a sus articulaciones y segn a la posicin del tablero.

PUENTES ATIRANTADOS (90 m - 1100 m) El concepto de un puente atirantado es simple. El puente soporta las cargas principales de direccin vertical actuando en las vigas. Los cables atirantados proporcionan apoyos intermedios para las vigas, esto hace que se tengan vanos largos.

La forma estructural bsica de un puente atirantado es una serie de tringulos sobrepuestos que comprimen la pila o torre, tensionando los cables y comprimiendo las vigas. Como se puede apreciar en estos miembros predomina la fuerza axial. Los miembros cargados axialmente son ms eficientes que los miembros sometidos a flexin. Este hecho contribuye a la economa del puente atirantado.

PUENTES COLGANTES (300 m 2000 m) Los orgenes de los puentes colgantes son muy antiguos que datan de hace ms de 2000 aos atrs, en la actualidad los puentes colgantes son usados para los puentes de grandes de luces, Utilizando la geometra mas sencilla de puente colgante, el soporte fsico de un puente colgante esta provisto por dos torres se sustentacin, separadas entre si. Las torres de sustentacin son los responsables de transmitir las cargas al suelo de cimentacin.

REQUERIMIENTOS DE DISEO PARA LA VIDA DEL PUENTE

La eleccin usualmente hecha es entre una estructura permanente con un periodo de diseo de 75 aos o una estructura temporal. Decisiones que son influenciadas por las predicciones del trfico y los recursos disponibles. Donde se espera que el desarrollo futuro aumente la capacidad deseada, la eleccin esta entre construir un puente de bajo costo hasta que ocurra el desarrollo o construir una estructura de mayor envergadura que lo que inicialmente es requerido pero esta har frente a las necesidades futuras. Una solucin alternativa es construir los estribos permanentes y una cubierta ligera que pueda ser reemplazado cuando el desarrollo ocurra. Se puede afirmar que los fondos disponibles son los factores que determinan la vida del diseo del puente. PLANIFICACIN Es la etapa inicial de diseo de todo proyecto, donde el ingeniero decide la posicin forma, tamao, y capacidad estructural del puente. Estas decisiones son hechas sobre bases de encuestas de campo e informacin adicional: -Condiciones del terreno. -Requerimientos de diseo para la vida til del puente. ASPECTOS GENERALES PARA EL DISEO DE UN PUENTE POSICIN DEL PUENTE Para seleccionar la ubicacin de un puente, a menudo el ingeniero tiene que alcanzar un acuerdo intermedio entre la economa y la vida til.

La decisin tambin debera basarse en comparaciones tales-Comportamiento estructural-Aspectos econmicos -Esttica Varios factores influyen en esta decisin, por ejemplo: -Longitudes requeridas -Procesos de ejecucin -Condiciones locales -Restricciones de fundacin -Volmenes probables de trfico. -Recursos disponibles.

a.Tipo de puente que resulte ms adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su esttica, economa, seguridad y funcionalidad.b.Forma geomtrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, infraestructura, cauce de la corriente y fundaciones.c.Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, proteccin de las mrgenes y rectificacin del cauce, si fuera necesario forestacin de taludes e iluminacin.d.En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos, equipos, etapas de construccin y todo aquello que se considere necesario para la buena ejecucin y estabilidad de la obra.Los puentes son obras que requieren para su proyecto definitivo estudiar lossiguientes aspectos:UBICACIN Y ELECCIN DEL TIPO DE PUENTE

ESTUDIOS BSICOS DE INGENIERA PARA EL DISEO DE PUENTESa.Estudios topogrficosPosibilitan la definicin precisa de la ubicacin y dimensiones de los elementosestructurales, as como informacin bsica para los otros estudios.

b. Estudios de hidrologa e hidrulicosEstablecen las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidasmximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una realapreciacin del comportamiento hidrulico del ro.

c. Estudios geolgicos y geotcnicosEstablecen las caractersticas geolgicas, tanto locales como generales de lasdiferentes formaciones geolgicas que se encuentran, identificando tanto sudistribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes.

d. Estudios de riesgo ssmicoTienen como finalidad determinar los espectros de diseo que definen lascomponentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentacin.

e. Estudios de impacto ambientalIdentifican el problema ambiental, para disear proyectos con mejorasambientales y evitar, atenuar o compensar los impactos adversos.

f. Estudios de trficoCuando la magnitud de la obra lo requiera, ser necesario efectuar los estudiosde trfico correspondiente a volumen y clasificacin de trnsito en puntosestablecidos, para determinar las caractersticas de la infraestructura vial y lasuperestructura del puente.

g. Estudios complementariosSon estudios complementarios a los estudios bsicos como: instalacioneselctricas, instalaciones sanitarias, sealizacin, coordinacin con terceros ycualquier otro que sea necesario al proyecto.

h. Estudios de trazo y diseo vial de los accesosDefinen las caractersticas geomtricas y tcnicas del tramo de carretera queenlaza el puente en su nueva ubicacin con la carretera existente.

OBJETIVOS DE DISEO 1: SEGURIDAD La seguridad pblica es la primera responsabilidad del ingeniero. Todos los dems aspectos del diseo, incluida la funcionalidad, economa, y esttica son secundarios a los requerimientos de la seguridad. Esto no quiere decir que otros objetivos no sean importantes, pero la seguridad es superior. 2: SERVICIABILIDAD En la serviciabilidad desde diferentes puntos de vista tenemos : la durabilidad, inspeccionabilidad, transitabilidad, deformaciones y futuros ensanchamientos.

3:CONSTRUCTIBILIDAD Los puentes se deberan disear de manera tal que su fabricacin y su construccin se puedan realizar sin dificultades ni esfuerzos indebidos y que las tensiones residuales incorporadas durante la construccin estn dentro los lmites tolerables, tambin se deben considerar las condiciones climticas e hidrulicas que pudieran afectar la construccin del puente.

Las Principales formas en que pueden fallar un puente en su proceso constructivo:Fallas en puentes Grietas y fisuras:estas fallas se pueden presentar por incremento de las cargas, el uso de materiales de mala calidad, inestabilidad elstica o pandeo, hormign mal vibrado y mal curado, deslizamiento del terreno, fallas en las cimentaciones, temperaturas extremas o enraizamiento de rboles y arbustos. Deterioros en hormign y fbricas:estas fallas pueden aparecer en forma de desprendimientos . Pueden ser causadas por ausencia o prdida de recubrimiento en las armaduras, impermeabilizacin incorrecta o faltante, ejecucin de hormigonado con temperaturas ambiente extremas, vibrado insuficiente del hormign, lavado de juntas entre ladrillos por filtraciones, contaminacin de ridos, depsitos de sales de deshielos y efectos por presencias de microorganismos.

Desgaste en losapoyos :los apoyos de pueden verse afectados por un mal dimensionamiento de los mismos o por un exceso o falta de reaccin vertical. Desgaste de lasjuntas de expansin :pueden originarse en su dimensionamiento incorrecto, impactos de las mquinas quita nieve y desgaste o ausencia del material de la junta. Muros y estribos con deslizamientos:este tipo de fallas pueden ser originadas por soluciones estructurales mal ejecutadas, como juntas, empotramientos y apoyos, incremento notable de cargas, enraizamiento de rboles, terreno mal compactado y deslizamiento de tierra.

Colapso de puentesPuente Mianus River

COLAPSO: el 27 de junio de 1983

El puente tena varios segmentos "areos". En otras palabras, los soportes del puente agarraban parte del pavimento, y ms all de un cierto punto el pavimento "flotaba" en el aire, amarrado a los segmentos vecinos por placas metlicas.Las placas tenan una arandela y un tornillo que las agarraba a los segmentos del pavimento.

la arandela y la tuerca de una de las esquinas se soltaron, y el segmento se solt del soporte. La esquina se hundi unos 10 cm, pero el segmento segua amarrado al puente. Conforme fueron pasando los vehculos y golpeando en el desnivel de 10 cm, el segmento se fue hundiendo ms y ms, hasta que finalmente se solt y cay al vaco.

Pero resulta que detrs de la arandela se haba estado acumulando herrumbre durante muchos aos. El herrumbre, en ciertas condiciones, puede expandir una junta y empujarla hacia afuera como lo hace el agua al congelarse.

Puente del Tacoma Narrows

COLAPSO: 7 de noviembre de 1940 (4 meses despus de ser construido)

UBICACIN :Washington- Ubicado en la Pennsula de Kitsap y Tacoma

El colapso se produjo por viento de alrededor de 65 kilmetros por hora que soplaba de manera constante, el puente comenz a moverse peligrosamente y a oscilar, lo cual dio lugar al fenmeno de resonancia

Resonancia: la causa del derrumbeEl fenmeno de laresonancia mecnica, se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar se somete a la accin de una fuerza peridica, cuyo perodo de vibracin coincide con el perodo del propio cuerpo. Esto provoca que el cuerpo vibre aumentando progresivamente la amplitud del movimiento.En el caso de este puente, la ligera velocidad del viento y la frecuencia del mismocoincidieron con la frecuencia natural del puente, por lo que la energa transferida se maximiz de tal manera que las ondas lo balancearon hasta colapsarlo, a pesar de estar construido para soportar vientos de hasta 200 kilmetros por hora segn sus constructores.En su construccin se emplearon vigas de acero que formaban una estructura de sustentacin horizontal maciza y cerrada que favoreca la resistencia del viento. Esto permita la formacin de peligrosas turbulencias y corrientes de aire alrededor del mismo.Errores de fabricacinLos planes preliminares especificaban el uso de vigas horizontales de 7,6m de espesor, que se ubicaran debajo del puente para hacerlo ms rgido. Moisseiff, diseador muy respetado del Golden Gate Bridge, propuso utilizar vigas ms esbeltas, de solo 2,4m de espesor. Segn su propuesta el puente sera ms delgado y elegante, y adems se reduciran los costes de construccin. El diseo de Moisseiff se impuso