Maestría en Ingeniería Estructural
Historia de los Puentes Apuntes Para Diseño, Construcción y Calculo de Puentes Miguel W. Muñoz
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Historia de los Puentes • Introducción a los puentes de piedra • Puentes de piedra Romanos • Puentes de piedra Medievales • Puentes de piedra Renacentistas • Puentes de piedra Modernos • Puentes de metálicos Arcos • Puentes metálicos Vigas • Puentes metálicos del arco a la Viga
• Puentes metálicos de alma llena • Puentes metálicos colgantes • Puentes en arco de HA • Puentes viga de HE • Puentes atirantados • Puentes en Bolivia
Puentes de piedra
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Puentes de piedra
Puentes de piedra • Clasificación de los arcos • Puentes Primitivos
• Puentes romaños
El puente Arkadiko en Grecia, del siglo XIII a. C., uno de los puentes más antiguos de arco existentes.
Puente romaño de Mérida del siglo III o IV.
• Puentes Medivales
Puente Veccio, Florencia (Italia) Año 1345.
Puentes de piedra • Clasificación de los arcos • Puentes Renacentistas
Pont Neuf, París, (Francia), 1604.
• Puentes Modernos
Puente sobre el Mississippi en San Luis (USA), James Eads, 1874. Longitud del vaño: 158.5 m.
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Puentes de piedra Como funciona un arco
Puentes de piedra • Falsos arcos (Mesopotamia, Grecia y Yucantan Mayas)
Falsos arcos
Puentes de piedra
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Puentes de piedra
Puentes de piedra
Puentes de piedra • El relleno ayuda a centrar la línea de acción de compresiones para que se acomode en el centro de la sección (carga estabilizadora) • Modelo matricial (Arco representado por barras articuladas empotradas en la base, el relleno se puede representar mediante resortes de poca rigidez / estos estabilizan al arco) • Los arcos de piedra son pesados, por lo que la relación carga permanente a sobrecarga es grande (razón por la cual lo puentes de piedra romanos siguen en pie) • Los fallos en puentes en arco y en general son a causa de cimentaciones; asentamientos o socavación.
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Puentes de Piedra
Puentes de piedra • Las reacciones horizontales en arcos son importantes • El uso de cimbras encárese el costo de Puente • Los arcos se construían por vanos • Las pilas deben ser pesadas para compensar las reacciones y estabilizar el arco durante la construcción
Puentes de piedra • Ancho de pilas • Puentes romanos (1/2 @ 1/4) de la luz • Puentes medievales (1/4 @ 1/6) de la luz • Puentes renacentistas y modernos ocupan menos luz
• Relación canto luz del arco • AlBerty C/l = 1/10 @ 1/15 • Perronet Siglo 18 – Ing Frances c=(0.325 +0.035L) • Deniye 0.1+0.2*l^(0.5)
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Puentes de piedra • Flecha de los arcos • • • •
Arcos romanos: f/l=1/2 Arcos medievales: Arcos a medio punto / Arcos góticos (mas altos que largos) Arcos renacentistas: f/l=1/6 (ejemplo Puente vecchio) Arco campanel Arcos modernos f=1/10
Nota: con el aumento de la luz con relación al canto se aumenta la reacción horizontal lo cual dificulta la construcción de varios vaños si no es simultanea
Puentes de piedra • Acueducto de Segovia
Puentes de piedra • Acueducto de Alcántara
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Puentes de piedra • Acueducto de Mérida
Puentes de piedra • Puente de Gard
Puentes de piedra • Puente de S. Angelo
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Puentes de piedra
• Puente del Orbigo
Puentes de piedra • Puente de Toledo
Puentes de piedra • Puente de Bartorel
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Puentes de piedra • Puente de Veccio
Puentes de piedra • Puente Lugou
Puentes de piedra • Puente Valentre
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Puentes de piedra • Puente Rialto
Puentes de piedra • Puente Gongchen
Puentes de piedra • Puente Neuf
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Puentes de piedra • Puente de ferrocarril moderno
Puentes de metálicos • Breve historia del acero • Hierro 1779-1850 (Fundición mas de 2% de carbón material frágil) • Hierro Forjado 1850-1900 (Mayor dureza, mas resistente, uso de primeros perfiles laminados, desarrollo gracias a la revolución industrial) • Acero 1900 (Misma resistencia a tracción que a compresión, se aplico después de 50 años de su invención, desarrollo la industria en Europa y USA) • El acero no se uso en la construcción hasta el Puente de Saint Louis en USA y luego paso a ser el material favorito en la construcción
Puentes de metálicos • Teoría de estructuras • Jean Rodolphone Perronet (1708 – 1794) fundador de la primer escuela de puentes del mundo en París, primeras teorías de estructuras • Daniel Bernoulli (1700 -1782) Johann Bernoulli (1667-1748) desarrollaron la teoría del trabajo virtual, dando una herramienta al equilibrio de fuerzas y compatibilidad de deformaciones • Joseph-Louis Lagrange (1736-1813) Avances en matemáticas y mecánica • Leonhard Euler |(1707-1793) Avances en física y matemáticas • Claude-Louis Navier (1785-1836) Desarrollo la teoria de la elasticidad, modulo de elasticidad, momento de inercia, análisis estructural moderno
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Puentes de metálicos • Puente de Coalbrookdale
Puentes de metálicos • Puente de bellas artes
Puentes de metálicos • Ellesmere Canal
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Puentes de metálicos • Puente Ha'penny
Puentes de metálicos • Puente Southwark
Puentes de metálicos • Puente High Level
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Puentes de metálicos • Puente de Britannia
Puentes de metálicos • Puente Salado
Puentes de metálicos • Puente Forth
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Puentes de metálicos • Viaducto de Garabit
Puentes de metálicos • Puente María Pía
Puentes de metálicos • Puente María Pía
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Puentes de metálicos • Puente de San Luis
Puentes de metálicos • Puente de Hell Gate
Puentes de metálicos • Puente Kill Van Kull o Bayone
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Puentes de metálicos • Silver Jubilee Bridge
Puentes de metálicos • Puente de las Americas
Puentes de metálicos • Puente New River George
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Puentes de metálicos • Puentes de alma llena
• Aparecen después de la segunda Guerra mundial • Los arcos ya no son en celosía si no en alma llena • Dos vigas de acero en forma de “I” fácil de fabricar rigidizar las almas • Primero casos en Alemania de la maño de: Dischinger, Finbgterbalder y Leonharth • Puente de canto constante Bueno para el empuje aparecen en 1970
Puente de Pfaffendorf
Puentes de metálicos • Puentes colgantes • Casi siempre tablero metálico • Navier escribe un tratado sobre el comportamiento de puentes colgantes • Su teoría es fácil de explicar: • Done l es la luz de Puente • d es la fleche del cable que se asume como una parábola • H es la fuerza horizontal que puede asumir como constante a lo largo de todo el cable • Wc son todas las cargas distribuidas repartidas
Puentes de metálicos • Puentes colgantes • La altura de fleche del cable ronda entre 1/8 L @ 1/6 L • La fuerza de tensión debe reducirse por un factor de seguridad importante Tadm=fyd/FS • El cable posee muy poca rigidez a flexión por lo que ante cargas puentes se deforman como siguiendo la forma de funicular de las cargas para lograr el equilibrio
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Puentes de metálicos • Puentes colgantes • De manera de solucionar este los puentes colgante modernos requieren de un Sistema superpuesto de cable y tablero, el tablero ayuda a distribuir las cargas entre péndolas • Si el cable tiene poca rigidez a flexión, Como resiste las cargas? Por efecto de Segundo el cual hace que al deformarse el cable este resista las cargas por esfuerzo axil, ej: cuerda de una guitarra • Este tipo de puentes es la tipología de puentes con mayores luces, por encima de los 1000 metros • El limite superior en cuanto a luz esta alrededor a los 10 Km donde tan solo por peso el cable de acero no será lo suficientemente fuerte para resistir su propio peso
Puentes de metálicos • Puentes colgantes • El Puente mas largo del mundo construido en esta tipología el Akashi Kaikyō 1998 m • El Puente en esta tipología proyectado mas largo se encuentra en el estrecho de Mesina con 3000 mts • Este tipo de cables requiere de poderosos anclajes al terreno para poder anclar las fuerzas generadas en los cables
Puentes de metálicos • Puentes colgantes James
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Puentes de metálicos • Puente sobre el estrecho de Menai
Puentes de metálicos • Puente de Clifton
Puentes de metálicos • Puente de Vizcaya
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Puentes de metálicos • Puente de de Wheeling
Puentes de metálicos • Puente de Jhon A. Roebling
Puentes de metálicos • Puente de Brooklyn
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Puentes de metálicos • Puente de Williamsburg
Puentes de metálicos • Puente George Washington
Puentes de metálicos • Puente de Golden Gate
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Puentes de metálicos • Puente de Tacoma
Puentes de metálicos • Puente forth road Edinburg
Puentes de metálicos • Puente de Severn
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Puentes de metálicos • Puente de Gran Belt
Puentes de metálicos • Puente de Akashi Kaikyō
Puentes de Hormigón Armado • Historia del Hormigón • • • • •
El hormigón moderno es mas nuevo que el acero Primeras formulas de cemento – siglo XIX (Louis Vicat 1817) (James Frost 1822) En 1867 Joshep Monier consigue la primera patente de Hormigón Armado En 1875 Monier construye el primer Puente de HA (Puente de peatones) François Hennebique desarrollo métodos modernos de construcción de HA (patente de losas nervadas) • El primer puente de HA fue construido en 1898 por Hennebique mediante arcos de 40 m, 50 m y 40 m. • En 1920 Freyssinet un arco de Hormigón en masa de 96 m - Villeneuve-sur-Lot Bridge • El primer Puente pretensado fue construido en Argelia por Freyssinet Oued Fodda (1937) con luz de 19 metros
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Puentes de Hormigón Armado Puentes Arco de Freyssinet Puente de Veudra
Puente de Plougastel
Puentes de Hormigón Armado • Puentes Arco de Malliart
Puentes de Hormigón Armado • Puente del Carrousel
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Puentes de Hormigón Armado Otros puentes en arco importantes en Europa
Puente de Martin Gil – España
Puente del Sando - Suecia
Puentes de Hormigón Armado • Puentes Christian Men
Puentes de Hormigón Armado Record de mundo modernos en HA
Puente de Wanxian (1997)
Puente del Krk (1980
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Puentes de Hormigón Estructural • Puentes viga • Luces stardard funcionales hasta los 60 m • Luz máxima en HA en parís pasarela de 224 m • Uno de los primeros puente de HP prefabricado Pont de Luzancy Viga tri articulada • Desarrollo en la reconstrucción de Alemania por Franz Dischinger y Ulrich Finsterwalder (labor 1940 @ 1960) los grandes constructores además de Fritz Leonhardt el gran proyectista de puentes (labor 1950 @ 2000) • Vigas de canto variable o canto constante, de que depende? • El desarrollo de los puentes en voladizos sucesivos (primer Puente en Brasil) • Sección cajón buena para resistir torsores
Puentes de Hormigón Estructural • Puentes en cajón importantes desarrollos • Construcción en voladizos in situ sobre el río Rhin en 1953 longitud de 114 m • Construcción en voladizos dovelas prefabricadas Chillon Viaduct en Suiza en 1969 con una luz de 104 m • Construcción con encofrado móvil in situ puente de Kettiger en 1959 con vanos iguales de 39 m • Lanzamiento de vigas en 1962 con vanos iguales de 96 m
Puentes de Hormigón Estructural Puentes notables en vigas de HP Puente de Bendorfd Alemania (1966) El puente de la confederación Canadá (1997)
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Puentes de Hormigón Estructural Colapso de puentes vigas Puente de Palua
Puentes de Hormigón Estructural Puentes notables en vigas de HP Puente de Stolma
Puente de Shibanpo
Puentes de Hormigón Estructural Nuevas tendencias en puentes cajón de Hormigón Viaducto de Echingen
Viaducto con jabalcones
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Puentes de Hormigón Estructural Puentes de ferrocarril Pilas inclinadas
Puentes empujados
Puentes de Hormigón Estructural • Puentes con pretensados exterior Pasarela de Querétaro L=70 México 2012
Puente de Barton Creek L=103.4 m EEUU 1988
Puentes de Hormigón Estructural • Puentes atirantados • Puentes de tablero esbelto soportados por cables Conectados a un pilón • Comportamiento del tablero parecido a una viga flotante • Las cargas puntuales se reparte en varios tirantes • Belleza estética incomparable • Luces económicas de 100 @ 1000 metros • Luces razonables 180 @ 800 metros • Entre los 100 hasta 500 metros las soluciones de arco, viga y atirantamiento se superponen
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Puentes de Hormigón Estructural • Puentes atirantados • • • • •
La esbeltez del tablero puede estar entre 1/100 @ 1/200 Los tirantes puede ser perfiles metálicos o cables La configuración de los cables puede ser en abanico, arpa o intermedio Problemas de fatiga, corrosión bajo tensión (Mecánica de la fractura) El paso de los vehículos y el viento producen cambios de tensiones en los cables (variación de cables de pretensado interno 50 Mpa y en tirantes 150 Mpa) • Los problemas de fatiga se reducen mediante centradores, amortiguadores o tensores entre cables • Debido a la gran hiper-estaticidad se puede escoger la tensión deseada en los cables
Puentes de Hormigón Estructural • Puentes atirantados • • • • • •
Métodos constructivos (sobre cimbra o voladizos sucesivos) El tablero puede ser de viga cajón, solución bijacena o losa Tipología de pilones: torre en H, forma de Y invertida, forma de diamante Los cables pueden tener uno o mas planos de acción Los puentes en general tiene tres o mas vanos La altura del pilón ronda por los 1/5 para puentes atirantados y 1/10 para puentes extradosados
Puentes de Hormigón Estructural • Pasarelas atirantadas
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Puentes de Hormigón Armado Puentes extradosados
Puente Ganter, Suiza
Puentes trillizos La Paz Bolivia
Puentes de Hormigón Armado Puente atirantados récord mundiales Puente de Ruski
Puente Sutong
Historia de puentes en Bolivia • Puentes del diablo sobre el Pilcomayo
http://www.giorgetta.ch/mil_millas_2.htm
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Historia de puentes en Bolivia • Puente de los libertadores Rio Kuri
Historia de puentes en Bolivia • Puente Tahuapalca
Historia de puentes en Bolivia • Puente Tamborada
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Historia de puentes en Bolivia • Puente Internacional Bermejo
Historia de puentes en Bolivia • Puente San Juan
Historia de puentes en Bolivia • Puente vaqueria
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Historia de puentes en Bolivia • Puente bicentenario
Historia de puentes en Bolivia • Otros Puentes en Arco • • • • • •
Puente el Angosto – Rio Guadalquivir Puente Amor de Dios – Cuidad de La Paz Puente Antezana Puente Ferrobeni Puente Santana Puente Arque
Historia de puentes en Bolivia • Puentes colgante Antonio José de Sucre
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Historia de puentes en Bolivia • Puentes de la Concordia
Historia de puentes en Bolivia • Puentes viga de HA
Puente Paracaya - Cbba
Puente Aranjuez - LP
Historia de puentes en Bolivia • Introducción del pretensado en Bolivia • • • • •
Puente desaguadero – 1964 Puente Rio Grande – 1965 Puente Yapacani – 1966 48 Puentes de pretensado antes de SNC L=2000 m SNC Departamento de puentes – L = 10000 m
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Historia de puentes en Bolivia • Puentes en Voladizos Sucesivos •Puente Taperas •Alto Beni •Maniqui •Ibare •Yata I •Yata II •San Juan del Oro •Llavini •Urubó •Los Pinos •Tijamuchi •Puente Azero
• • • • • • • • • •
Viaducto en Cotapata – Santa Bárbara Orthon Lipari Chaquerini Pilcomayo Puente Sábalo Puente Puerto Margarita San Juan Desaguadero Quebrada Onda
Historia de puentes en Bolivia • Puentes Atirantados • • • • • • • • • •
Lampasillos Santa Rosa De las Americas Puerto Leon Melchor Perez de Holgin Rapulo Tacopaya Gemelo (en Construccion) Puente Beni Dos (En construccion) Puente Madre de Dios (en construccion)
Historia de puentes en Bolivia • Puentes Tipo Gerber • • • •
PUENTE USTAREZ PUENTE HUANUNI PUENTE GUMUCIO (CHAPARE) PUENTE PILCOMAYO (ING. LUIS BELMONTE)
• Puente extradosado • • • •
Puente Playon Puente Kantutani Puente Choqueyapu Puente Orkojahuira
• Puente empujado • Puente Pailas
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Maestría en Ingeniería Estructural
Gracias! 谢谢！
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