ESTRIBOS

I)

ESTRIBOS de un puente

Definición y representación grafica Fines técnicos de los estribos Partes de un estribo Clasificación de los estribos Se conoce con el nombre de estribo a aquella parte de la subestructura de un puente situada en los extremos del mismo, usada con el doble propósito de transferir las cargas de un tramo de la superestructura al terreno, y el de soportar el empuje lateral del terraplen situado en su parte posterior, y el de soportar el empuje lateral del terraplén situado en su parte posterior. Los estribos son por lo tanto, una combinación de pila y muro de retención. Las dimensiones de los estribos dependen de los mismos factores que en el caso de las pilas, mas el empuje activo de las tierras. Asi pues, las cargas que se tendrán que considerar para su estabilidad son: cargas de superestructura; superestructura ; incluyendo cargas muertas y móviles, fuerzas de frenaje, viento normal y transversal tanto sobre las superestructura como sobre la carga móvil y empuje empleados en la construcción de estribos de puente son el concreto y la mampostería. Los estribos de puentes sirven para transmitir la carga desde la subestructura hasta la cimentación y actúan como muros de contención para retener la tierra de relleno por detrás de ellos.

La construcción de los estribos puede resolverse mediante la utilización de elementos prefabricados de sección doble T colocados verticalmente y diseñados para resistir tanto el empuje horizontal de tierra, como las fuerzas sísmicas y las cargas verticales vivas y muertas.

En los terraplenes de acceso al puente o en los cortes que se realizan en las inmediaciones del mismo, se colocan aleros en los costados de los estribos. Hay varias alternativas a usar en función de la altura del muro de contención, del empuje de tierra y sobrecarga a que vaya estar sometido. Para muros hasta de 6m, se pueden usar losas extruidas con espesores hasta de 30 cm y para muros de mayor altura o con carga axial fuerte se utilizan secciones doble T. En la fotografía de la Figura 4.13 se muestra la fabricación de un estribo con elementos presforzados con sección

doble T cuyo acabado exterior da la apariencia de ser elementos cuadrados tipo tierra armada. Los estribos son básicamente pilares con muros en los extremos. Estos muros contienen el relleno del acceso y deben tener la longitud adecuada para evitar la erosión y que se despliegue el relleno; éstos deben protegerse contra el volteo, deslizamiento, desplazamientos laterales, fracturas del subsuelo y la descarga de los pilotes cuando estos existan. Los estribos pueden ser abiertos ó cerrados, los estribos cerrados pueden ser huecos ó sólidos. Los estribos sólidos son generalmente de mampostería elaborados por bolones por su facilidad de hallarlas en las orillas de los ríos. Los estribos huecos son llamados así por su forma estructural, pero casi siempre se llenan de suelo  – cemento para proporcionar peso y darle mayor seguridad a la estructura.

Un estribo o contrafuerte es la parte de un puente destinada a soportar el peso del tablero. Sus objetivos son los siguientes:    

Transmitir el peso a los cimientos. Mantener la disposición de la tierra. Unir la estructura a las vías de acceso. Servir de apoyo a un arco dentro de una estructura.

- Los estribos están constituidos por dos partes. La primera, denominada elevación, está conformada por un muro frontal, la mesa de apoyo, el muro espaldar y las alas, La segunda es la fundación del estribo y es la encargada de traspasar al terreno las cargas, sean éstas peso propio, cargas móviles, sísmicas, empujes de tierra, etc. Fundamentalmente existen 3 tipos de fundaciones: directa, pilotes y cajones o pilas de fundación. Los estribos, además de dar apoyo a la superestructura, contienen los terraplenes de acceso al puente.

II)

generalidades de las pilas en puente partes de una pila/representación grafica tipos de pilas

Para la construcción de las pilas del puente se dispone de un apatado, se considera una división entre pilas bajas y pilas de mayor altura, que se trataran de forma diferente en los cálculos, ya que las medidas de protección a tomar entre unas y otra es bastante diferente.

Las pilas generalmente se dividen en pilas bajas y altas.

Las pilas bajas generalmente se consideran aquellas con una altura comprendida entre los cincos y los veinte metros y se suelen situar en cruces viarios entre dos vías de comunicación, como pueden ser cruces entre carreteras o carreteras ferrocarriles. En pilas de gran altura no se puede realizar un enconfrado de toda la altura de golpe ya que no resultaría económico, además generalmente se requieren formas mas especificas dado que aguantan generalmente solicitaciones muchos mayores. Para que sea estable una pila debe ser proyectada contra volcamiento, deslizamiento y aplastamiento. Se recomienda, además, que este libre de tensiones en cualquier plano horizontal de la pila y sobre el terreno. La fuerza de deslizamiento unitario se calcula dividiendo la fuerza horizontal resultante por encima de la sección sobre el area de la misma. Los tipos de pilas más utilizadas en el apoyo de puentes son

Las pilas Tipo Caballete: Las pilas tipo caballete consisten en dos o más columnas de secciones transversales macizas separadas transversalmente. Estas pilas se diseñan considerando acción de pórtico para las fuerzas que actúan respecto del eje resistente. En general estas pilas están empotradas en la base y no son integrales ni con la superestructura ni con un cabezal en la parte superior. Las columnas pueden estar soportadas por una zapata ensanchada o una zapata sobre pilotes; también pueden ser prolongaciones de los pilotes por encima del nivel del terreno.

Las pilas de una sola columna: Las pilas de una sola columna, también conocidas como pilas "T" o pilas "tipo martillo", generalmente son soportadas en su base por una zapata ensanchada, una zapata sobre pilotes perforados o una zapata sobre pilotes hincados, y puede ser integral con la superestructura o bien proveerle a la estructura un apoyo independiente. Su sección transversal puede tener diferentes formas y la columna puede ser prismática o acampanada ya sea para formar el cabezal o para mejorar la unión con la sección transversal de la superestructura. Este tipo de pila permite evitar las complejidades de los apoyos oblicuos si se construyen de f orma que sean integrales con la superestructura, y su apariencia reduce la masividad que muchas veces presentan otros tipos de estructuras. Las pilas tipo muro macizo: Las pilas tipo muro macizo se diseñan como si se tratara de columnas para las fuerzas y momentos que actúan respecto del eje débil y como si se tratara de pilares para las fuerzas y solicitaciones que actúan respecto del eje resistente. Estas pilas pueden tener su extremo superior articulado, empotrado o libre, pero habitualmente están empotradas en la base. Sin embargo, muchas veces las pilas cortas y robustas se articulan en la base para eliminar los elevados momentos que se desarrollarían por causa del empotramiento. Anteriormente los diseños más macizos eran considerados pilas de gravedad. Las pilas de eje simple de sección rectangular ó circular sobre zapatas de superficie, pueden usarse para transportar trabes de caja, con diafragmas construidos que actúen como vigas transversales. Los marcos de portal: éstos se emplean como pilares bajo tr abes de acero pesadas, con apoyos localizados directamente sobre las columnas del portal. De preferencia las columnas del marco del portal deben descansar sobre una placa base común. Si en lugar de éstas se usan zapatas aisladas, deben utilizarse barras de amarre adecuadas para evitar que se separen ó se aflojen

III)

aparatos de apoyos y juntas “generalidades”

TIPOS DE APOYOS: Los apoyos y las articulaciones para puentes pueden clasificarse en cuatro tipos: 1. Apoyos fijos. 2. Apoyos articulados. 3. Apoyos deslizantes ó de expansión. 4. Juntas articuladas, eslabonadas y con rodillos articulados. Un apoyo fijo debe de estar anclado firmemente para impedir los movimientos horizontales y verticales, pero pueden permitir el giro de los extremos del miembro soportado en un plano vertical.

Los apoyos de expansión son de tres tipos: de rodillos, de silletas basculantes ó placas deslizantes. Las placas deslizantes se permiten para puentes cuyo claro es menor ó igual a 50 pies y se permite que dicho apoyo no este previsto de un mecanismo que tome en cuenta la rotación. Para puentes de claros medios y claros largos se usan rodillos ó silletas basculantes. Por lo general se prefieren las silletas basculantes a los rodillos por la menor probabilidad de quedar fijos a causa de la basura ó la corrosión. Sin embargo, los rodillos son la alternativa c uando la presión en la silleta requiere que tengan un medio demasiado grande para mantener los e sfuerzos de contacto dentro de lo admisible. La superficie superior de una silleta debe tener un pasador ó un soporte cilíndrico y la superficie inferior debe ser cilíndrica con centro de rotación en el centro de rotación de la superficie superior de apoyo.

Apoyos con almohadillas elastoméricas: Son apoyos hechos total ó parcialmente de este material (Figura 1.12), se usan para transmitir las cargas de un miembro estructural a un apoyo permitiéndole movimientos entre el puente y el apoyo. Existen almohadillas que no son hechas material (almohadillas reforzadas), por lo general consisten de capas alternadas de acero ó mallas de refuerzo unidas al elastómero. Los apoyos de material elastomérico son los que más se aproximan a las condiciones teóricas de cálculo de los apoyos deslizantes, ya que permiten desplazamientos simultáneos en las dos direcciones, giros simultáneos en tres ejes y absorción de cargas tanto verticales como horizontales; además, no están sujetos a desgastarse ni requieren mantenimiento, y son fáciles de instalar.

Sistemas de Apoyos, Anclajes Antisísmicos, Juntas de Expansión, Barandas: entre la superestructura y la infraestructura se encuentran los sistemas de apoyo del puente. Apoyo de neopreno simple: Se colocará en una superficie plana cuyo eje deberá coincidir perfectamente con el eje de apoyo de la superestructura.

Apoyo de neopreno compuesto: Se colocará en una superficie horizontal plana, cuyo eje deberá coincidir perfectamente con el eje de apoyo de la superestructura

IV) cargas actuantes en puentes según la AASHTO Cargas verticales/tren de cargas deben considerar actuando 6 pies arriba del piso con ujna fuerza de 200 lb/pie. CARGAS VERTICALES Tren de cargas tipo Las cargas verticales del tráfico corresponden a las componentes verticales del esquema de cargas denominado tren UIC 711, que representa el efecto estático correspondiente a una sola vía, constituidas por las acciones siguientes actuando simultáneamente: a) Cuatro ejes de doscientos cincuenta kilonewton (Qvk = 250 kN), dispuestos en el eje de la vía, separados longitudinalmente entre sí 1,6 m, en la posición que resulte más desfavorable para el elemento en estudio. b) Una sobrecarga uniformemente repartida de ochenta kilonewton por metro lineal (qvk=80kN/m) extendida en la longitud y posición que sea más desfavorable para el efecto estudiado. Podrán ser situadas por tramos, existiendo, por tanto, zonas de la estructura sin sobrecarga aplicada, si ello resulta más desfavorable. No se dispondrá esta sobrecarga uniforme en una longitud igual a 6,4 m. Centrada con los cuatro ejes definidos en a). Estas cargas están afectadas por un coeficiente de clasificación, α. El valor del coeficiente α será: α=1,21 para vía de ancho RENFE α=1,21 para vía de ancho internacional α=0,91 para vía métrica En líneas de tráfico especial la administración competente podrá fijar coeficientes de clasificación (α) diferentes de los definidos anteriormente.

Cargas horizontales/fuerzas de frenado En lo que respecta al frenaje, según las especificaciones de la AASHTO debe considerarse una fuerza horizontal, longitudinal del 5% de la carga móvil que se traslada en uno de los sentidos del transito. Esta fuerza debe considerarse aplicada a 1.20 m sobre la rasante del camino FUERZA DE FRENADO: BR La fuerza de frenado se deberá tomar como el mayor de los siguientes valores: (LRFD Arto. 3.6.4) 25% de los pesos por eje del camión de diseño o tandem de diseño, ó 5% del camión de diseño más la carga del carril ó 5% del tandem de diseño más la carga del carri  

Frenado y arranque Definición La acción del frenado o arranque se supondrá actuando sobre la cara superior de los carriles de la via, y en la dirección de esta. El valor característico de esta acción, correspondiente a una sola via, es el siguiente:

Frenado: Ql,k = α · 20 [kN/m] · L [m]; Ql,k ≤ α · 6000 [kN] Arranque: Ql,k = α · 33 [kN/m] · L’ [m]; Ql,k ≤ α · 1000 [kN] En las expresiones anteriores L y L’ son las longitudes en las que se supone reparitda uniformemente la acción del frenado y arranque, respectivamente, y α es el coeficiente de clasificación definido en 2.3.2.1. Estas longitudes serán iguales a la longitud del puente siempre que esta sea menor de 300 metros para el caso del frenado y de 30 metros para el caso del arranque. En caso de que la longitud del puente sea mayor que los valores extremos indicados, se supondrá la acción del frenado y arranque extendida uniformemente en unas longitudes iguales a 300 metros, en el caso del frenado, y a 30 metros, en el caso del arranque. Las cargas debidas al frenado y arranque se situarán extendidas, en la posición que produzca el efecto más desfavorable en el elemento en estudio. Se supondrán actuando simultáneamente con las sobrecargas verticales de uso correspondientes, afectadas o no, por su coeficiente dinámico, según sea más desfavorable, extendidas según sea más desfavorable en las mismas zonas.

Factor Impacto y presión de viento/ fuerza sísmica La AASHTO recomienda que el valor máximo que se debe considerar para el impacto es el 30% de la carga móvil. Para considerar el viento normal a la superestructura, la AASHTO especifica que debe considerar una presión de viento en la superestructura normal al eje del camino, igual a 24 2 kg/cm , aplicada a vez y media el area expuesta. Esta presión es muy grande, pues corresponde a una velocidad del viento de 155 km/hora, que no en todas las zonas se tiene. La misma asociación recomienda que, como valor minimo de este empuje debe tomarse el de 447 kg por metro de longitud. Los esfuerzps debidos a cargas vivas, exceptuando las cargas centrifugas, longitudinales y de viento, deben incrementarse debido a efectos dinamicos y vibratorios y de impacto. La fuerza del viento en la estructura debe asumierse como una carga horizontal móvil de 30 2 lb/pie en 1 ½ veces el area de la estructura vista en elevación, incluyendo barandales. Las fuerzas laterales debidas a las cargas vivas móviles y la fuerza del viento contra esta carga se deben considerar actuando 6 pies arriba del piso con ujna fuerza de 200 lb/pie.

CARGAS VERTICALES Tren de cargas tipo Las cargas verticales del tráfico corresponden a las componentes verticales del esquema de cargas denominado tren UIC 711, que representa el efecto estático correspondiente a una sola vía, constituidas por las acciones siguientes actuando simultáneamente: a) Cuatro ejes de doscientos cincuenta kilonewton (Qvk = 250 kN), dispuestos en el eje de la vía, separados longitudinalmente entre sí 1,6 m, en la posición que resulte más desfavorable para el elemento en estudio. b) Una sobrecarga uniformemente repartida de ochenta kilonewton por metro lineal (qvk=80kN/m) extendida en la longitud y posición que sea más desfavorable para el efecto estudiado. Podrán ser situadas por tramos, existiendo, por tanto, zonas de la estructura sin sobrecarga aplicada, si ello resulta más desfavorable. No se dispondrá esta sobrecarga uniforme en una longitud igual a 6,4 m. Centrada con los cuatro ejes definidos en a). Estas cargas están afectadas por un coeficiente de clasificación, α. El valor del coeficiente α será: α=1,21 para vía de ancho RENFE α=1,21 para vía de ancho internacional α=0,91 para vía métrica En líneas de tráfico especial la administración competente podrá fijar coeficientes de clasificación (α) diferentes de los definidos anteriormente.