La Construcción de Puentes Actualmente

[ELEMENTOS PREF PREFABRICADOS ABRICADOS EN PUENTES] PUENTES]

OBJETIVO

Proporcionar al estudiante los elementos fundamentales para el análisis y diseño de los puentes típicos construidos con elementos presforzados y prefabricados. Las grandes ventajas de estos sistemas ha traído como consecuencia que en nuestro país sea cada vez más común el uso de esta tecnología

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[ELEMENTOS PREF PREFABRICADOS ABRICADOS EN PUENTES] PUENTES]

INTRODUCCION

La construccin de puentes actualmente ha incorporado aspectos que permite agilizar su proceso constructivo. !omo parte de este proceso" se ha incluido la utilizacin de prefabricados logrando probablemente la opcin más rápida de construccin para este tipo de elementos. Pese a que la prefabricacin de vigas no es un concepto novedoso" la construccin de puentes las ha utilizado para acelerar la finalizacin de los proyectos y disminuir los costos de los mismos. #ecientemente" se ha hecho más común el uso de prefabricados para losas y elementos de subestructura subestructura de puentes como son pilares" zapatas" estribos y muros de contencin. $oy en día" en algunos campos" la construccin cada vez se asemeja más a un proceso industrial" que tiene como producto los elementos prefabricados. $ay campos de la construccin en donde estos m%todos son los únicos que se utilizan" por ejemplo" en puentes vehiculares" puentes peatonales" tanques de almacenamiento& almacenamiento& tambi%n en naves industriales" en viviendas de clase media y baja" entre otros. La utilizacin de prefabricados requiere juntas entre los elementos& sin embargo" como parte de la evolucin de la industria de la prefabricacin se ha incluido recientemente la propuesta de remplazar las juntas necesarias por cone'iones prefabricadas" igualmente de !on !oncre creto. to. (ntre (ntre estos estos elemen elementos tos se incluy incluyen en peque pequeños ños cierre cierress de vaciad vaciadoo de !oncreto" tubos inyectados con espigas reforzadas y lazos soldados con acopladores mecánicos. )arias rias de estas estas con cone'i e'ione oness ya han sido sido ensay ensayada adass y han presen presentad tadoo un result resultado ado favorable frente a aspectos como capacidad estructural" sismicidad y durabilidad.

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[ELEMENTOS PREFABRICADOS EN PUENTES]

LA UTILIZACION DE ELEMENTOS PREFABRICADOS EN PUENTES

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO PRESFORZADO Y PREFABRICADOS 1.1.

GENERALIDADES:

(l !oncreto Presforzado consiste en crear deliberadamente esfuerzos permanentes en un elemento estructural para mejorar su comportamiento de servicio y aumentar su resistencia. Los elementos que se utilizan van desde una vigueta para casa hasta vigas para puentes de grandes luces. (l presfuerzo se puede dividir en * grandes grupos de acuerdo al instante y m%todo de aplicar la fuerza de presfuerzo al elemento+ el Pretensado y el Postensado. 1.2.

POR QUÉ CONCRETO PRESFORZADO?

,racias a la combinacin del concreto y el acero de presfuerzo es posible producir esfuerzos y deformaciones que contrarresten total o parcialmente a los producidos por las cargas gravitacionales que actúan en el elemento" lográndose así diseños más eficientes. -e acuerdo con lo anterior" la deformacin y el agrietamiento de elementos presforzados disminuyen por la compresin y el momento producidos por los tendones" lo que se traduce en elementos más eficientes.

a/

(a)

(b)

0implemente reforzado 1 grietas y defle'iones e'cesivas b/ Presforzado 2 sin grietas y con pequeñas defle'iones

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3.4.

)(567870 9 -(0)(567870 -(L !:5!#(6: P#(0;:#<7-:.

a. )entajas+     

=ejor comportamiento ante cargas de servicio por el control del agrietamiento y la defle'in. >so ptimo de materiales de alta resistencia. (lementos más eficientes y esbeltos" con menos empleo de material. La produccin en serie en plantas permite mayor control de calidad y abatimiento de costos. =ayor rapidez de construccin al atacarse al mismo tiempo varios frentes o construirse simultáneamente distintas partes de la estructura& esto en general conlleva importantes ventajas econmicas.

b. -esventajas+  



3.?.

La falta de coordinacin en el transporte de los elementos presforzados puede encarecer el montaje. (n general" la inversin inicial es mayor por la disminucin en los tiempos de construccin. 0e requiere tambi%n de un diseño relativamente especializado de cone'iones" uniones y apoyos. 0e debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo" sobre todo en las etapas de montaje y vaciados in situ. CONCRETO PRETENSADO

(l t%rmino pretensado se usa para describir el m%todo de presfuerzo en el cual los tendones se tensan antes de vaciar el concreto.

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;abricacin de un elemento pretensado+ a/ 6rayectoria horizontal b/ -esvío de torones c/ Produccin en serie

1..

CONCRETO POSTENSADO

(l potenzado es el m%todo de presfuerzo que consiste en tensar los tendones y anclarlos en los e'tremos de los elementos despu%s de que el concreto ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria.

1.!.

MATERIALES



!oncreto.1 7lta resistencia" entre 4@A BgCcm * y DAA EgCcm *



7cero de Presfuerzo.1 7lambres" torones o varillas de acero.



7cero de #efuerzo.1 7umentar ductilidad" resistir corte y torsin. Página 22

[ELEMENTOS PREFABRICADOS EN PUENTES] 

7cero (structural.1 para cone'iones" apoyos y como proteccin

1.".

COSTOS DE UNA OBRA PREFABRICADA

1.".1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PREFABRICADOS

a. )entajas+ 

=ayor control de calidad.



#educcin de personal de obra fierreros" albañiles" carpinteros/.



0e aprovechan tiempos muertos de obra en producir los elementos. Por ejemplo" durante la e'cavacin" se producen las zapatas" columnas" vigas" etc.



=enor tiempo de ejecucin.



=ejores materiales a emplear+ !oncreto de fFcG4@A EgCcm*" 7ceros fyG3HAAA EgCcm*.



0e elimina el I@J del encofrado de contacto.



>so repetitivo de moldes metálicos de buena calidad a la larga es econmico/.



7l usar elementos pretensados la relacin largoCperalte puede ser entre *@ y ?A veces dependiendo de los elementos por ejemplo" vigas" losas/.

b. -esventajas+ 

=ayor detalle en planos de construccin y montaje.



=ayor planeacin estudio en tiempo y movimientos de maquinaria y transporte/.



La inversin se hace en menos tiempo.



=ano de obra especializada. Página 22


0e requiere maquinaria pesada tracto camin" grúas" etc./.



0e requiere espacio para maniobras en las obras.



La inversin en moldes metálicos es alta.

2. DEFINICION

La utilizacin de prefabricados requiere juntas entre los elementos& sin embargo" como parte de la evolucin de la industria de la prefabricacin se ha incluido recientemente la propuesta de remplazar las juntas necesarias por cone'iones prefabricadas" igualmente de concreto. (ntre estos elementos se incluyen pequeños cierres de vaciado de concreto" tubos inyectados con espigas reforzadas y lazos soldados con acopladores mecánicos. )arias de estas cone'iones ya han sido ensayadas y han presentado un resultado favorable frente a aspectos como capacidad estructural" sismicidad y durabilidad. La búsqueda de elementos que disminuyan el número de cone'iones en los prefabricados ha llevado a esta industria a que se emplee una tecnología denominada modular. Ksta consiste en que elementos de grandes dimensiones est%n compuestos por prefabricados de concreto de menores dimensiones. (ste mecanismo es el que ha permitido la composicin de losas prefabricadas de concreto soportadas por dos vigas prefabricadas del mismo material.

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2.1.

VENTAJAS

(ste sistema constructivo para puentes en la corta duracin que toma este proceso debido a que el izaje y montaje del mismo se realiza por personal especializado con la ayuda de equipos mecánicos sofisticados. Kstos garantizan la seguridad y la calidad de las estructuras tomando el menor tiempo posible de ejecucin. (sta ventaja permite que la construccin de infraestructura en concreto se pueda realizar de forma parcial" trabajando por horas o realizando intervenciones e'clusivamente nocturnas que no afectan en gran proporcin la movilidad y el servicio prestado a la comunidad. (s comprensible que la elaboracin y el desplazamiento de las estructuras prefabricadas para puentes es de gran complejidad. Por esto se requiere de una planeacin adecuada que garantice la correcta ejecucin& sin embargo" es posible fabricar grandes tramos de un puente y luego moverlos al sitio sin presentar mayores riesgos. (stos sistemas prefabricados incluyen las superestructuras completas" incluso con pilares integrados y hasta se la logrado la elaboracin de puentes completos. Los sistemas tecnolgicos que han permitido evolucionar la industria de los elementos prefabricados" se han desarrollado equipos que faciliten el desplazamiento de los elementos estructurales hasta su disposicin final. (ntre ellos" e'iste una familia de plataformas transportadoras de alta maniobrabilidad y capacidad que son denominadas 6ransportadores =odulares 7utopropulsados cuyas siglas en ingles son 0P=6. Página 22


(stos equipos tienen la ventaja de contar con sistemas de autopropulsin" por lo que no necesitan cabezotes u otros vehículos que los impulsen. 7demás" presentan la característica que son hidráulicos y entre sus habilidades t%cnicas se les reconoce que pueden cargar hasta 4D.AAA Eg por eje& cada eje compuesto por ? u D llantas dependiendo de su configuracin. Los transportadores de forma individual se pueden conectar con otros de su misma configuracin con el objeto de componer un solo vehículo. (sta articulacin puede cargar varios miles de toneladas. !omo se sabe que la construccin de puentes se puede realizar en diferentes tipos de terreno.

2.2.

SISTEMAS DE ESTRUCTURA

2.#.

SISTEMA DE LANZAMIENTO LONGITUDINAL

(stos no tienen acceso a las grúas. (ste mecanismo implica erigir la superestructura del puente desde una zona de lanzamiento localizada detrás de los estribos. ,eneralmente" se hace necesaria la utilizacin de pescantes para reducir la defle'in de los e'tremos en voladizo y torres intermedias para reducir la defle'in en losas de larga e'tensin. Los tiempos de ejecucin dependen de las dimensiones y ubicacin del puente

2.#.1. SISTEMA EL ARRASTRE Y DESLIZAMIENTO $ORIZONTAL

(sto e'ige que el nuevo puente que se está construyendo sea ejecutado de forma paralela al e'istente con la elaboracin de unos rieles ubicados en un prtico que hacen que el puente se desplace transversalmente por un sistema hidráulico. (ste m%todo permite que se construya un nuevo puente paralelo al e'istente y una vez est% finalizado Página 22


se ejecute la demolicin para que acto seguido la nueva estructura sea desplazada de forma hidráulica hasta el sitio donde se encontraba la estructura original.

2.#.2. SISTEMA COMPRENDIDO POR EQUIPOS DE ELEVACI%N PESADA

como son los strand jacEsM que son gatos que izan los elementos pesados mediante una cuerda" y los climbing jacEs que son" igualmente" gatos hidráulicos que empujan los elementos pesados hacia arriba. Los primeros pueden ser usados para levantar grandes estructuras sobre pasos de agua que permiten levantar la estructura hasta su elevacin final.

#. TIPOS DE PUENTES PREFABRICADAS #.1.

a.

QUE

UTILIZAN

ESTRUCTURAS

PUENTES ATIRANTADOS

-efinicin Puentes ejecutados mediante dovelas

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prefabricadas que conforman un tablero atirantado. La prefabricacin permite resolver de una manera integral este tipo de soluciones. b. !aracterísticas Principales 



(l puente se compone de múltiples elementos prefabricados. ,racias a la prefabricacin se realizan con la mayor rapidez y sencillez que el puente Nin situN. ,arantiza un riguroso control geom%trico de los elementos. =oldes específicos para estos elementos.



c. 6ipologías estructurales 

>tilizacin de grandes vigas portantes longitudinales" prefabricadas en dovelas.



>tilizacin de vigas prefabricadas entre elementos principales portantes.



>tilizacin de riostras transversales para apoyar las vigas longitudinales.

d. 7plicaciones Principales 

Para puentes atirantados entre 3AA y *@A metros de luz. Para puentes singulares.



Para puentes sobre accidentes orográficos que impiden o dificultan la realizacin de apoyos intermedios.

e. )entajas 





(vita interferencias en la obra y la necesidad de disponer de complejas instalaciones Nin situN. Plazo menor de ejecucin al poder realizar los distintos elementos en procesos paralelos. La realizacin de las distintas partes de la estructura en taller" permite un estricto control" tanto geolgico como estructural. 6ipología con mejores condicionantes est%ticos frente a otras soluciones prefabricadas. Página 22


f. -etalles constructivos 

-isposicin típica con dos grandes vigas portantes de borde" riostras transversales y vigas prefabricadas entre riostras.



-ovela conjugada que garantiza una perfecta unin en el montaje.

4.*.

PUENTES PARA AVE

a. -efinicin Puentes específicos para el empleo en ferrocarriles de 7lta )elocidad realizados

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mediante vigas prefabricadas cumpliendo las estrictas especificaciones de este tipo de puentes. b. !aracterísticas Principales 

7mplio rango de utilizacin de secciones" luces y cantos.



#apidez de ejecucin de los tableros Odeal para viaductos con un número elevado de vanos.



!umplimiento de las e'igentes normas de seguridad y comodidad.


(squemas isostáticos e hiperestáticos viga 7rtesa/. Luces medias y grandes.



(squema isostático viga -oble 6/. Luces pequeñas.



(squema isostático con cosido entre vigas para esfuerzos longitudinales viga 7rtesa/.



(squema tipo =arco 6ablero1losa con viga !ndor conectada a pantallas laterales/.

d. 7plicaciones Principales Puentes de 7)( plataforma de 3?.AAm/ Puentes de ferrocarril convencional con plataformas menores #enfe y ;eve/. e. )entajas 

#apidez de montaje" ejecucin y puesta en marcha de la estructura.



0oluciones prefabricadas a cualquier tipología de estructura.



#ealizacin de grandes viaductos en menor tiempo que las soluciones Nin situN


6ipología típica de puente de 7)( prefabricado constituido por * vigas 7rtesa separadas H"4A m.



7ncho de tablero de 3?.AA m. Página 22




Luces en torno a 4A.AA m



7poyos únicos tipo P:6/ en cada e'tremo de la viga.



0oluciones adaptables a cualquier variacin del esquema clásico

#.#. PUENTES ARCO

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a. -efinicin 6ablero compuesto por vigas y montantes que apoyan sobre un arco prefabricado !aracterísticas Principales La prefabricacin permite la realizacin de arcos prefabricados con secciones de hormign mínimas. b. !aracterísticas Principales 

,arantiza un riguroso control geom%trico de los elementos.



Permite tratamientos est%ticos y superficiales en el hormign.



,racias a la prefabricacin" se realizan con la mayor rapidez y sencillez que el puente Nin situN.


7rcos triarticulados" prefabricados en dos semiarcos.

 

Posibilidades de prefabricar no slo el arco" sino tambi%n el tablero y los montantes de apoyo del tablero en el arco.

d. 7plicaciones Principales Prefabricacin del arco en puentes de luz entorno a 3AA m. #ehabilitacin de puentes antiguos de estas características sin afeccin est%tica. e. )entajas 

(vita interferencias en la obra y la necesidad de disponer de complejas instalaciones Nin situN.



Plazo mínimo de ejecucin al poder realizar los distintos elementos en procesos paralelos.



La realizacin de las distintas partes de la estructura en taller" permite un estricto control" tanto geolgico como estructural.



6ipología con mejores condicionantes est%ticos frente a otras soluciones prefabricadas. Página 22




:btencin de materiales y piezas totalmente chequeadas antes de su insercin en el tablero. 7seguramiento de la calidad.

4.?. PUENTES $IPERESTÁTICOS

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a. -efinicin Puentes que se caracterizan por la unin sobre apoyos consiguiendo un funcionamiento continúo en sentido longitudinal. Onnovacin en la prefabricacin a principios de los años IA. b. !aracterísticas Principales 

Puentes de grandes luces debido al funcionamiento estructural del tablero en continuidad.



Las soluciones con secciones cajn y artesas proporcionan al tablero las ventajas de seccin cerrada y facilitan la ejecucin de las uniones dentro de las mismas.



,racias a la continuidad en pila se pueden ejecutar soluciones con apoyos únicos en pila en caso de secciones cajn.


(mpleados en puentes de planta recta y curva.



0on empleados en soluciones de canto variable parablico y recto/ y canto constante.



Las vigas más empleadas en puentes de este tipo son las artesas y los cajones.


Puentes de 7ve con soluciones hiperestáticas para luces hasta ?A m.



Puentes de carretera con luces hasta DA m en caso de apoyos a media madera o con apeos provisionales.



(n obras de edificacin se emplean soluciones hiperestáticas para forjados que soportan grandes sobrecargas.

e. )entajas

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(n tableros con grandes cargas se consiguen soluciones de tableros muy rígidos respetando el canto mínimo.



(n puentes de ferrocarril mejoran el comportamiento dinámico.



La ine'istencia de juntas entre vigas mejora considerablemente la est%tica del tablero y el confort en la rodadura.



La contribucin del momento negativo en pila permite descargar la viga a positivos en tableros muy solicitados pudiendo ir a luces grandes y cantos menores.



Los movimientos verticales son menores" se reducen las flechas y los efectos dinámicos.


Permite la solucin de un solo apoyo en pila en cajones.



7poyo en NcantivelerN mediante apoyo en ? definitivo o provisional+



>nin entre vigas mediante barras de acero de alta resistencia postensadas e inyeccin posterior de la junta con mortero de alta resistencia.

4.@. PUENTES CURVOS

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a. -efinicin Puentes de directriz curva resueltos con vigas curvas o rectas en funcin de su curvatura. Por la tipología y anchura de tablero se utilizan vigas tipo cajn b. !aracterísticas Principales 

6razados e'igentes con pequeños radios de curvatura.



!antos desde A"DA hasta *"*A m.



7nchos de 4"4A y 4"IH m.



Luces entre *A y ?* m.

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,racias a la prefabricacin" se realizan con la misma rapidez y sencillez que un puente recto.



,eometría e'celente por la disposicin de moldes específicos para estos elementos radios @A" 3*A" 3HA" *AA m/.



Para anchos de tablero desde "A hasta 34"A m.



0e resuelven con una única viga cajn.


>tilizacin en esquemas isostáticos e hiperestáticos.



Puentes curvos de radio constante" clotoides y tramos rectos.



0e pueden realizar con canto constante o variable.



7plicaciones Principales Para radios superiores a *AAm" la apro'imacin por la viga recta formando una poligonal da resultados e'celentes.



(n radios inferiores a *AA m" es necesario recurrir a vigas de directriz curva.



(nlaces de carreteras.



#otondas en pasos superiores. Puentes de especial singularidad

d. )entajas 

0e adapta a las e'igencias cada vez mayores con radios mínimos.



(vita a la obra el coste de disponer de costosas y complicadas cimbras.



#ealizacin sencilla del tablero" evitando complejos desarrollos para puentes empujados o puentes en voladizos sucesivos.



Permite mejorar sustancialmente el plazo de realizacin en obra.



#ealizacin con moldes de alta calidad y rigidez" lo que permite una geometría de la pieza e'celente.

e. -etalles constructivos Página 22




-isposicin típica con un único cajn en seccin transversal.



7poyo en NcantivelerN mediante apoyo en ? definitivo o provisional.



(jecucin de la pieza postensada.



-oble apoyo por e'tremo.



6ableros con losa de canto variable mediante jabalcn definitivo o provisional o placa de celosía de canto variable.

#.!. PUENTE DE CANTO VARIABLE

a. -efinicin 0olucin evolucionada de la viga cajn permitiendo mayores luces con una mayor esbeltez. #eproduce la est%tica de las soluciones tradicionalmente Nin situN b. !aracterísticas Principales 

0irve para conformar una seccin celular cerrada.

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0upone una ramificacin de los vanos" con uniones a media madera y elementos tipo gaviota sobre pilas.



Luces centrales superiores a ?A m =á'imo HA m/ con vanos de compensacin del orden de 4A m.



!antos 3.A a 3.H m en centro de vano y 3.D a 4.m sobre pila.



7nchos estándar 4.4A y 4.IH m.


Puentes con variacin parablica" con una diferencia entre pila y centro de vano en torno a 3 m.



Puentes con variacin lineal del canto.



Puentes curvos con canto variable parablico.


Pasos superiores sobre grandes vías de circulacin.



)iaductos de carretera con ancho de tablero alrededor de 3* m" con esquema hiperestático y luces grandes.



,randes vigas para estructuras especiales de edificacin pabellones" etc./.

e. )entajas 

#educcin de pesos a transportar" por ramificacin de los vanos centrales.



;acilita el empotramiento en pila a negativos al aumentar el canto de dicha seccin.



#educcin del esfuerzo cortante al facilitar el efecto arco del hormign en pila.



!omo consecuencia de todo ello" má'imas luces en prefabricados.



(fecto est%tico muy acusado" al apro'imarse a lo que sería un puente arco.

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:ptimizacin de gálibos en pasos superiores.


-os apoyos transversales en pilas y estribos" con unin a media madera en la zona de momento terico nulo.



Posibilidad de acoplar la viga gaviota a la lateral para evitar el empotramiento antivuelco provisional en pila.



(jecucin mediante armaduras postensadas.



7poyo en Ncantil%verN mediante apoyo en ? definitivo o provisional.



6ableros con losa de canto variable mediante jabalcn definitivo o provisional o placa de celosía de canto variable.

&. BIBLIOGRAFIA:



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La Construcción de Puentes Actualmente

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