TEORIA SOBRE PUENTES. RESUMEN. Los puentes son estructuras destinadas a salvar accidentes topográficos con la finalidad de dar continuidad a una vía, a un canal o a un ducto; su funcionamiento estructural se basa en transmitir un estado de cargas desde el espacio hacia la tierra. Es conveniente conveniente clasificar clasificar los puentes para delimitar delimitar los alcances alcances de los sistemas sistemas constructi constructivos vos y de los criterios criterios y herramientas de análisis y diseño. En este trabajo clasificaremos los puentes por su tamaño, tipo estructural, estructural, importancia, resistencia lateral , geometría, etc.
También También se presenta presenta todos y cada uno de los estudios estudios que se deben deben realizar realizar para el diseño de puentes de los cuales se obtienen obtienen datos datos como: como: carac caracterí terística sticas, s, resistenc resistencia ia cortante cortante,, esfuerzo esfuerzo admisib admisible, le, propiedade propiedades, s, topograf topografía ía del terre terreno, no, socavación, etc.
Palabras Clave: Puentes, Estructura, Clasificación. Clasificación.
1.- PUENTES estructuras as destinada destinadass a salvar salvar 1.1.- Definició Definición.n.- Son estructur acci accide dent ntes es topo topogr gráf áfic icos os con con la fina finali lida dad d de dar dar cont contin inui uida dad d a una una vía, vía, a un canal canal o a un ducto; ducto; su funcio funcionam namien iento to estruc estructur tural al se basa basa en transm transmiti itirr un estado de cargas desde el espacio hacia la tierra.
2.- CLASIFICACION DE LOS PUENTES.
Varias son las clasificaciones de los puentes según los criterios que a continuación se detalla:
2.1.- Según su longitud.- Esta clasificación es relativa ya que un puente puente consid considera erado do grande grande constr construid uido o en un material, puede resultar pequeño si se construye en otro tipo tipo de mate materi rial al,, por por lo tant tanto o es posi posibl blee que que esta esta clas clasif ific icac ació ión n se enca encaje je en aspe aspect ctos os visu visual ales es de la siguiente forma:
2.1.1.- Puentes Pequeños.- luces menores a 3m. 2.1.2.- Puentes Medianos.- luces entre 6 – 50m. 2.1.3.- Puentes Grandes.- luces mayores a 50m.
2.2.- Según su uso.- esta clasificación es denominada también como según la naturaleza de la vía soportada ya que corresponde al estado de cargas con el cual se calculará el puente. Figura 3.-Puentes Peatonales.
Figura 1.- Puentes de Carreteras. Figura 4.- Puentes de Viaductos
2.3.- Según el ángulo que forman con el eje del obstáculo.- Pueden ser:
Y E J E
a
EJE X
PUENTE.
Figura 2.- Puentes de Ferrocarriles.
Figura 5.- Angulo formado por los ejes.
2.4.- Según el material con el que está construido.- Por los diferentes materiales los tipos de puentes pueden ser:
L=2.00-5.00 R E L L E N O M I N . 0 .2 0
ROLLIZO 0 0.20 0.20 0.20 0.40
0.60
h 0 .5 l 2.5
PILOTE DE CORAZON
ROLLIZO 0 0.60 LOS APOYOS DE VIGAS SERAN COLOCADOS SEGUN REQUERIMIENTO DE ALTURA
Figura 8.- Puentes de Madera. Figura 6.- Puentes de mampostería o piedra.
HORMIGON ARMADO.
LOSADEHORMIGONENSITIO
VIGASPREFABRIC ADASDEHORMIGONARMAD O
HORMIGON ARMADO - PREESFORSADO
LOSA DE HORMIGON ARMADO SUPERPUESTA
VIGAS - I DE HORMIGON PREESFORZADO
Figura 7.- Puentes de Hormigón Estructural.
Figura 9.- Puentes Metálicos.
O 0 .2 5
Figura 12.- Puentes Hiperestáticos.
A R C O A T I R A N T A D O .
ARCO TIMPANO .
ARCOCONBIELAS
Figura 13.- Puentes Arco. Figura 10.- Puentes Mixtos.
2.5.- Según la función estructural.- Esta clasificación está basada en los tipos de apoyo que tenga el puente en sus tramos de los que dependerá la luz a vencer, el estado de carga y otros factores así:
Figura 11.- Puentes Isostáticos.
F
LOS A
MA CIZA
Figura 14.-Puentes de Celosía.
LOS A
ALIV IAN ADA
CONCELDASORTOGO NALES
Figura 15.- Puentes Colgantes.
L O S A
AL I VIAN AD A
NER VADU RASLO NGIU TDIN ALES
NER VAD URA STRAN VERS ALE S
Figura 17.- Puentes Losa.
VIGAS
MAC IZAS
VIGAS-CAJONO CELUL ARES
CONCELDAS ORTOGONALES
Figura 16.- Puentes Atirantados.
2.6.- Según la transferencia de carga.- Esta es una
CONCELDAS
SUBDIVICION
TRAPEZOIDALES
POSIBLE
Figura 18.- Puentes Losa sobre Vigas.
clasificación basada en la concepción estructural del Puente es decir en la forma de transmisión de las cargas desde su superestructura hasta el suelo y pueden ser: •
Puentes de Celosía
•
Puentes Colgantes
•
Puentes Atirantados
•
Puentes de Tablero Inferior.
2.7.- Según la posición del tablero respecto a la vía considerada.
•
Puentes de Tablero Superior.
Figura 20.- Puentes de Tablero Inferior.
Figura 19.- Puentes de Tablero Superior.
2.8.- Según la movilidad del tablero. •
Puentes de Tablero Intermedio.
Figura 21.- Puentes Fijos.
Figura 19.- Puentes de Tablero Intermedio.
Figura 22.- Puentes Móviles.
Figura 24.- Corte Longitudinal
3.1.- Infraestructura de un puente. 2.9.- Según el tiempo de vida previsto.- los puentes pueden ser:
•
•
Son los elementos encargados de transmitir las cargas desde la superestructura hacia el suelo. La infraestructura está conformada por: •
Pilas
•
Estribos y
•
Cimentaciones
Puentes Permanentes. Puentes Provisionales.
3.2.- Estructura. 3.- PARTES CONSTITUTIVAS DE UN PUENTE Un puente generalmente está constituido por la infraestructura, la estructura, la superestructura, aparatos de apoyo y obras adicionales. Para hacer una descripción de las partes constitutivas es necesario un corte transversal y longitudinal de un puente así:
Pasamanos
Es el conjunto de elementos que reciben las cargas de la estructura y estas son transmitidas a la infraestructura.
Postes
N iv e l Rasante
V ig a
Aparatos de Apoyo
D ia f r a g m a s
3.3.- Superestructura.
Entre los elementos que se distinguen tenemos las vigas, celosías, los arcos y otros elementos secundarios como diafragmas y arriostramientos.
P U E N T E S O B R E V IG A S Acera
Son los elementos que resisten directamente las cargas, las mismas que son transmitidas a la superestructura en este caso son losa, pasamanos.
3.4.- Aparatos de Apoyo. Físicamente se ubican entre la superestructura y la infraestructura del puente, estos elementos materializan el tipo de apoyo en el modelo matemático de tal manera que el funcionamiento estructural real sea de acuerdo a lo previsto en el cálculo.
G a lib o
E s tr ib o
NA M Rem anso
E s t r ib o NA O
NAMIN
C im e n t a c io n .
S o c a v a c ió n P ila
C im e n t a c ió n
4.- CRITERIO PARA DISEÑO DE PUENTES Figura 23.- Corte Transversal. Los principales criterios para diseños de puente son: Acera
Pasamanos Postes
Aparatos de Apoyo Viga
4.1.- De longitud total.- Que depende del máximo caudal esperado así como también de la topografía del accidente a salvar. Se distinguen tres tipos de longitud:
Losa Diafragma
•
Luz total.
•
Luz entre apoyos.
•
Luz libre.
PILA
LUZ TOTAL
hs
LUZ LIBRE
NIV CIM=hs+x
x
LUZ ENTRE EJES
Figura 27.- Profundidad de cimentación Figura 25.- Longitudes de un puente. 4.2.- Altura de puente.- Está en función del nivel máximo de crecida y si el río es navegable depende del tipo de navegación y para eso se aplica la fórmula del nivel de la rasante:
Nivel Rasante= Hmáx + Remanso Gálibo + H estructural (3) 4.3.- Ancho total de puente.- Está dado por el tipo de carretera y el número de vías, se recomienda mínimo 3,6 m de ancho del carril para vehículos y 0,75 m de acera para peatones; por lo tanto, para un puente de dos vías el ancho mínimo de la calzada es de 7,20 m y el ancho total es de 8,70 m.
4.5.- Conociendo el nivel de la rasante y el nivel de la cimentación se establecen las alturas de las pilas, las distancias entre pilas se recomienda entre 1,1 y 1,7 la altura de la pila, de todos modos, deberá analizarse el factor económico, ya que a mayor número de tramos se incrementa el número de pilas. 4.6.- Si un puente es desviajado las pilas deben ubicarse paralelas a la corriente de agua, para de esta manera disminuir el efecto de la corriente que tiende a volcarlas.
H
7.2000
8.7000
LUZ PILAS
Figura 28.- Distancia entre pilas y altura del puente Figura 26.- Ancho del puente 4.4.- Profundidad de cimentación.- En sectores con problemas el nivel de cimentación debe ir de 2 a 3 m por debajo del nivel máximo de socavación.
4.7.- El ancho total de puente está en función del número de vigas, sin embargo, si se provee a futuro aumentar el ancho, es conveniente planificar y construir dos obras adyacentes por separado.
4.8.- En puentes con tráfico en dos sentidos, la capa de rodadura debe tener doble pendiente para facilitar el drenaje de las aguas. La pendiente transversal es recomendable entre el 1 y el 2 %. En el caso de que el puente sirva solo para un carril la pendiente será a un solo lado, para las aceras es recomendable el 5 %.
En puentes curvos el peralte estará en función del radio de curvatura y la velocidad de diseño de la vía. Los puentes muy altos y cortos deberán ser continuos.
•
Estudios Geológicos. o
Distribución,
clasificación
y
profundidades físicas del suelo y de los estratos rocosos inferiores. o
Determinación de la capacidad de resistencia del suelo de fundición.
o
Determinación
del
nivel
freático,
presión hidrostática y composición del agua subterránea. Figura 29.- Puentes Continuos o
Los puentes muy altos y largos deben tener tramos intermedios colgados para que funcionen como puntas de dilatación.
Predicción de asentamientos del suelo de fundición.
o
Localización,
profundidad,
tipo
y
posible influencia de fundaciones de estructuras adyacentes.
Los puentes bajos y cortos se solucionan con vigas continuas que se obtienen colocando aparatos de apoyo sobre las pilas. •
•
Estudios Hidrológicos. o
Estudios de cuencas.
o
Determinación de caudales máximos.
Estudios Hidráulicos. o
Determinación
de
velocidades
en
creciente. o
estribos.
Figura 30.- Modelo Matemático de un puente •
5.- ESTUDIOS PUENTES.
PARA
EL
DISENO
DE
Para el diseño de puentes se deberá considerar los siguientes estudios y mapas: •
Estudios. Topográficos. o
Curvas de nivel de la zona.
o
Perfiles del río.
Estudio de socavación en las pilas y
Estudios de acciones o cargas exteriores.
6.- REFERENCIAS. Heins C., Lawrie R., 1984 “Design of Modern Concrete Highway Bridges” Editorial Jhon Wiley and Sons. Ponce., Freddy., 1988 “Diseño de Puentes de Hormigón Armado”. 5-80.
7.- BIOGRAFIA.
