PUENTES Y OBRAS DE ARTE
INGENIERIA CIVIL
ESTRIBOS 1. DEFINICION: Un estribo es una estructura que soporta el apoyo extremo de un puente, el cual recibe la reaccion de un tramo de puente y soporta a su vez el empuje de tierras. Son un tipo particular de muros de contención que sirven de apoyo a la superestructura del puente. El estribo debe ser capaz de mantener el cauce estable y la vez contener el terraplén.
2. FUNDAMENTOS: Los fundamentos de un estribo en un puente son:
Conseguir una superficie de apoyo sl nivel que se proyecta ejecutar la obra.
Contener el relleno de tierra de manera que la tierra no rodee el apoyo interrumpiendo el paso de la via inferior en el caso de un puente sobre un curso de agua.
Obtener un apoyo apoyo que permanezca permanezca a una costa fija, transmitiendo transmitiendo al terreno presiones susceptibles de ser soportadas por este.
3. TIPOS DE ESTRIBOS: Los estribos pueden ser:
Estribos de gravedad Estribos en U Estribos reforzados (voladizo) (voladizo) Estribos de semigravedad semigravedad Estribos de pantalla y contrafuerte
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En el caso de puentes provisionales o en aquellos en que se puede dejar que el terreno caiga libremente, se puede construir los estribos con pilotes, viga cabezal y muro parapeto, que contiene las tierras. Para mitigar el empuje del relleno cuando está húmedo se suelen proveer de drenajes al estribo y muros de acompañamiento. En general, los estribos de gravedad son de mampostería o concreto simple, mientras que los estribos de voladizo y contrafuertes suelen ser de concreto reforzado o preesforzado. Los estribos de gravedad son más comunes para alturas de 4.0m, y los estribos de contrafuertes son más usados para alturas de 7.0 m a mayores. Sin embargo, la altura no es una limitación estricta para el tipo de estribo. La elección del tipo de estribo se hace teniendo en cuenta varios criterios como: el costo de construcción y mantenimiento, corte y relleno del terreno, seguridad en la construcción, estética y semejanza con estructuras adyacentes, etc.
4. SOCAVACION EN ESTRIBOS: 4.1.
SOCAVACION:
La socavación es el resultado de la acción erosiva del flujo de agua que arranca y acarrea material de lecho y de las bancas de un cauce, convirtiéndose en una de las causas más comunes de falla en puentes.
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De acuerdo a numerosos estudios de socavación realizados en los últimos decenios, la socavación en los estribos y pilares de los puentes ha sido, históricamente, la causa más importante de falla en estas estructuras. Cuando los pilares de un puente se establecen en lechos erosionables, la alta velocidad local del flujo, causada por la interacción fluido-estructura, origina socavación a las zonas aledañas a los pilares, que gradualmente se extiende por debajo de ellos, eventualmente destruyéndolos. La socavación entonces consiste en la profundización del nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las avenidas, modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en el cauce como puentes, espigones, etc. Comprende el levantamiento y transporte de los materiales del lecho del río en el momento de una avenida o creciente, o por la construcción de una obra dentro del cauce. Debe diferenciarse la socavación de la erosión no recuperable en el sentido de que después de que pase la avenida o se elimine la causa de la socavación en procesos posteriores, comúnmente se vuelven a depositar sedimentos en un proceso cíclico, y se puede recuperar el nivel del fondo del cauce. La socavación está controlada por las características hidráulicas del cauce, las propiedades de los sedimentos del fondo y la forma y localización de los elementos que la inducen. La socavación se la relaciona con las fallas de las cimentaciones de puentes en todo el mundo, algunas de ellas catastróficas y con pérdidas de vidas humanas. Los puentes y otras estructuras representan una contracción del ancho del cauce y al presentarse un aumento en los caudales de la corriente, el aumento de la velocidad y la turbulencia en la contracción puede generar niveles de socavación de varios metros El problema es tan delicado que se recomienda diseñar los puentes contra socavación para una inundación con periodo de retorno de 500 años, y en los Estados Unidos se realiza la inspección de puentes contra socavación cada dos años. La instrumentación de las pilas de los puentes como medida de control, es ya un proceso común en el manejo de puentes en los países desarrollados. Sin embargo el estudio de la socavación es realmente nuevo, pero los procedimientos de diseños de estructuras contra socavación no se iniciaron hasta 1960 y fue hasta 1998 cuando se especificaron procedimientos unificados para el cálculo de socavación en los diseños de puentes.
4.2.
CONCEPTO GENERAL DE SOCAVACIÓN Y SU RELACIÓN CON LA EROSIÓN:
La socavación puede definirse como la erosión “local” del lecho de un cauce natural. En general, la erosión en un río consta de tres componentes: la erosión general, erosión en estrechamientos o transversal y erosión local o socavación; esta última es la que se debe a la interacción fluido-estructura en presencia de un material superficial erosionable, es la más importante.
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4.3.
SOCAVACION EN ESTRIBOS:
Se refiere a la remoción del material que circunda estribos, diques o terraplenes de acceso a un puente. Esta obstrucción forma un vórtice de eje horizontal que empieza en la parte aguas arriba y corre a lo largo de la estructura y un vórtice de eje vertical al final de la misma. Junto a los estribos del puente se genera turbulencia, la cual produce erosión adicional y disminuye localmente el nivel del fondo del cauce junto al estribo. Los vórtices junto a los estribos forman fosas profundas de erosión especialmente en los extremos del estribo junto al sitio de estrechamiento del cauce. Esta socavación debe adicionarse a la profundidad de socavación producto de la contracción de la sección del cauce.
Esquema del flujo junto a estribos de puentes
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Los estribos de los puentes representan generalmente puntos de cambio brusco de la sección del río generándose turbulencias, las cuales a su vez producen socavación. La socavación local en el estribo de un puente ocurre en dos sitios del estribo. Puede ocurrir una gran fosa de socavación en el pie del estribo, causado por un remolino horizontal y otra fosa aguas abajo del estribo causado por un remolino vertical. La fosa formada por el remolino horizontal se forma generalmente en la punta aguas arriba del estribo. El resultado es una socavación de hasta 2.6 veces la socavación debida a la contracción, si el cambio de sección es brusco y de hasta 1.5 veces para cambios de sección gradual. La mayoría de las fórmulas desarrolladas para calcular la socavación en el estribo se refieren a la estimación de la fosa, producida por el remolino horizontal. La totalidad de estas ecuaciones se basan en experimentos de laboratorio y no han sido verificadas en campo, por lo tanto se requiere criterios de ingeniería para diseñar las cimentaciones de los estribos. Para la protección contra la socavación causada por el remolino vertical se puede utilizar riprap o en su defecto un muro o dique para guiar la corriente aguas abajo del estribo. Estas estructuras también deben protegerse con revestimientos para evitar la erosión.
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4.4.
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PROTECCION DE LOS ESTRIBOS:
Se debe tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:
Adecuada localización. Profundidades suficientes de cimentación. Mejoramiento de la orientación del flujo en la zona del puente para desviar la socavación lejos del estribo.
5. DISEÑO DE ESTRIBOS: La elección del tipo de estribo se hace teniendo en cuenta varios criterios como: el costo de construcción y mantenimiento, corte y relleno del terreno, seguridad en la construcción, estética y semejanza con estructuras adyacentes, etc.
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6. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE ESTRIBOS Es de carácter optativo, de manera que, cuando el ingeniero, bajo su responsabilidad, la invoca en un proyecto determinado, se convierte en especificaciones obligatorias para ese proyecto, teniéndose libertad de utilizar otros criterios, métodos, procedimientos y materiales que no estén contenidos en la normativa, siempre y cuando estén respaldados por un estudio técnico que los justifique. Para empezar con la construccion del puente y sus estribos respectivos, se tendra en cuenta los siguientes estudios:
ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS
Trabajo de campo Trabajos de gabinete
ESTUDIOS HIDROLÓGICOS
Frecuencias Costo del puente obras de protección Riesgo total y riesgo por año de funcionamiento Período de retorno Importancia del tamañode la muestra y confiabilidad de los datos Métodos estadísticos Métodos semiempíricos Métodos empíricos
ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS
Socavación en cauces Selección de la cimentación más adecuada Exploración del suelo Pruebas del laboratorio Asentamientos Capacidad de carga empujes de tierras
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Luego se empieza con el proceso constructivo en si:
a) Excavación en corte, desmonte y despalme:
b) Preparación de obras de desvío:
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c)
Obras de desvío:
d) Colocacion del estribo:
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ESTRIBO EN U
