El estribo de puente
Es cada una de las estructuras extremas del puente que sirven de apoyo a la superestructura,
y contiene tras de sí el terraplén de aproximación. Siendo el
estribo la subestructura del puente, comprende el cuerpo y las alas o flancos, cada uno de los cuales se compone de la cimentación y de la elevación, que es la parte del estribo que sobresale del terreno soportando el empuje del terraplén. En puentes de longitud considerable se construye de concreto armado, y escalonado en la parte de las escarpas; mientras en puentes pequeños se construye a base de concreto ciclópeo. El diseño del estribo se efectúa para soportar las cargas debidas al peso de la superestructura más la carga móvil, el empuje del terraplén y para soportar la socavación del suelo de cimentación por la corriente de agua. En puentes de tramos continuos los estribos intermedios se convierten en pilares de soporte, que se diseñan bajo parámetros diferentes.
Clasificación 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 terraplén 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, más el empuje activo de las tierras. Así pues, las cargas que se tendrán que considerar para su estabilidad son: cargas de 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 usaren 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 pres forzados con sección.
Diseño de estribos
Los estribos 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. Los estribos pueden ser: estribos de gravedad, estribos en U, estribos reforzados (voladizo), estribos de semi gravedad (parcialmente reforzados) o estribos de pantalla y contrafuerte. 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 (estribos abiertos). 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 pre esforzado.
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.
Esta sección contiene requisitos para el diseño de estribos y muros de sostenimiento. Contiene requisitos para muros de sostenimiento convencionales, muros tipo pantalla, muros anclados, muros de tierra estabilizada mecánicamente y muros modulares prefabricados.
Estribo:
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.
Estructura que soporta el extremo de un tramo de puente y proporciona apoyo lateral para el material de relleno sobre cual descansa el camino inmediatamente adyacente al puente. En la práctica se pueden utilizar diferentes tipos de estribos, incluyendo:
Tipos de estribos:
Estribo Corto
Los estribos cortos están ubicados en o cerca de la parte superior de los rellenos utilizados como acceso al puente; la profundidad del muro de retención encima del asiento del puente es suficiente para acomodar la profundidad de la estructura y los apoyos que descansan sobre el asiento.
Estribo de Profundidad Parcial
Los estribos de profundidad parcial están ubicados aproximadamente a la mitad de la profundidad de la pendiente frontal del terraplén de acceso. Su muro de retención encima del asiento y muros de ala de mayores dimensiones pueden retener material de relleno, o bien la pendiente del terraplén puede continuar detrás del muro de retención encima del asiento del puente. En este último caso debe haber una losa de acceso estructural o el diseño del tramo final debe cubrir
el espacio sobre la pendiente del relleno y se deben proveer muros de cortina para cerrar el espacio abierto. Para este tipo de estructura se debe prever que sea posible realizar inspecciones.
Estribo de Profundidad Total
Los estribos de profundidad total están ubicados aproximadamente en el frente de la base del terraplén de acceso, restringiendo la abertura debajo de la estructura.
Estribo Integral
Los estribos integrales están rígidamente unidos a la superestructura y son soportados por zapatas o fundaciones profundas capaces de permitir los movimientos horizontales necesarios.
Tipos de pilas:
Las dimensiones de la parte superior del cuerpo de una pila para un puente están determinadas por consideraciones practicas, como la magnitud de las reacciones en los apoyos, la distancia necesaria para la dilatación de la superestructura y la distancia entre armaduras o trabes. Frecuentemente, las pilas llevan en la parte superior, una corona que sobresale 15 cm de las aristas del cuerpo. Si la pila atraviesa una masa de agua, su forma debe hacerse aerodinámica abajo del nivel de las aguas máximas para evitar la formación de remolinos y la socavacion.
En las grandes latitudes, el tajamar de aguas arriba puede estar provisto de una arista inclinada para levantar y romper los bloques de hielo. Por cuestión de apariencia, algunas veces se da al cuerpo de las pilas un ligero escarpio.
Las pilas llenas, ( fig. 14. 1a ), se usan comúnmente en los puentes para ferrocarriles. Las dobles ( figs. 14.lb y 14.lc ) se adoptan para los puentes de las
carreteras, aunque las del tipo b se usan también para ferrocarriles. Las pilas en T, (fig. 14.ld) son uno de los varios tipos que se usan para evitar los claros esviajados al pasar sobre vías de ferrocarril o carreteras.
Figura 14.1 Pilas de subestructura típica para puentes de ferrocarril y de carretera
a) Pila llena b) y c) De dos cuerpos d) En forma de T.
La mayor parte de los puentes modernos son de concreto reforzado. Como protección contra lo elementos, algunas veces se usa un recubrimiento de mampostería, especialmente cerca de la superficie del agua. Aunque las pilas de subestructura comúnmente se consideran como parte de la misma, no son parte de la cimentación en el sentido de que su proyecto requiera considerar las propiedades de los materiales del subsuelo. Por lo tanto, ya no se considerarán más en este texto.
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.
Pilas de Doble Muro
Las pilas de doble muro consisten en dos muros independientes separados en la dirección del tráfico para proveer apoyo en el intradós continuo de las secciones de superestructura tipo cajón. Estos muros son integrales con la superestructura y también se deben diseñar para los momentos de la superestructura que se desarrollan debido a las sobrecargas y condiciones de montaje.
Pilas Tipo Caballete ( Pórtico)
El pórtico suele constituirse como una galería que se extiende en la fachada del edificio. Cuando el pórtico se halla junto un templo romano o de la antigua Grecia, se lo denomina pronaos (cuyo origen etimológico deriva de un concepto griego que puede traducirse como “delante del templo” ). Los pórticos también suelen nombrarse como atrios, pese a que este término refiere específicamente a un espacio
que
no
está
cubierto.
De acuerdo a la cantidad de columnas que disponga, el pórtico puede calificarse de diferentes formas: dístilo (con dos columnas en su fachada), tetrástilo (cuatro columnas), hexástilo (seis
columnas), octástilo (ocho
columnas) , decástilo (diez
columnas), dodecástilo (doce
columnas),
etc.
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.
Pilas de Una Sola Columna (monocolumnas)
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 forma que sean integrales con la superestructura, y su apariencia reduce la masividad que muchas veces presentan otros tipos de estructuras.
Pilas Tubulares (huecas)
Sección de núcleo hueco que puede ser de acero, hormigón armado u hormigón pretensado. Su sección transversal le permite soportar las fuerzas y momentos que actúan sobre los elementos. Debido a su vulnerabilidad frente a las cargas laterales, el espesor de pared de las pilas tubulares deberá ser suficiente para
Soportar las fuerzas y momentos para todas las situaciones de carga que corresponda. Las pilas de configuración prismática se pueden prefabricar por secciones o pretensar a una vez que ya están instaladas
Estribos
Se diseñaran principalmente para resistir los empujes del terreno sobre los elementos, tales como muros o columnas, y deberán cumplir con los factores de seguridad al deslizamiento y al volteo (AASHTO 4.4.9), para el deslizamiento se calculan las fuerzas verticales y se multiplican por el coeficiente de fricción entre el concreto y el tipo de terreno, la relación de este resultado entre las fuerzas laterales no deberá sobrepasar los factores de seguridad al deslizamiento; para el volteo se calculan los momentos actuantes y los momentos resistentes y la relación de momentos actuantes entre resistentes no deberá sobrepasar los factores de seguridad al volteo. La condición de empuje de tierras es la que en la mayoría de los casos rige, pero también se deberán revisar los efectos de sismo y las descargas al terreno por carga muerta más carga viva. 2.4.2 PILAS
Se diseñaran principalmente para resistir la condición de cargas muertas más sismo, que es la que rige en la mayoría de los caso, cuando se trata de puentes continuos se deberá revisar las condiciones que involucren a la temperatura, los efectos térmicos en pilas con inercias grandes es un factor importante para revisar tales efectos. Las pilas tipo columna se revisan a flexo compresión, y si es posible la revisión deberá hacerse biaxial; en puentes de gran altura deberán tomarse en cuenta los efectos de esbeltez (AASHTO 8.16.5.2); otro factor que debe tomarse en cuenta en las pilas es el cortante, además se deberán tomar las medidas (AASHTO 7.6División I-A) para garantizar la articulación plástica en la unión Pila-Zapata y Pila-Cabezal
