INFORME DE VISITA DE CAMPO RATAQUENUA” CAMINOS II FIC
A
LA:
“CARRETERA
DE
ACCESO
UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO’’
“Facultad de Ingeniería de Minas Geología y Metalurgia” ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
PUENTES (ARMADURAS)
CURSO:
DOCENTE:
ALUMNO:
ESTÁTICA
Ing. BARRETO PALMA John
AGUIRRE JARA Vladimir………101.0802.428 Vladimir………101.0802.428
Huaraz, 20 de Mayo del 2013
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A
PUENTES (ARMADURA).
ESTÁTICA.
INTRODUCCIÓN
En el presente informe se tratara sobre puente armadura y más especifico del puente Santo Toribio ubicado en huaraz – huaraz – Palmira. Hay muchas definiciones sobre puentes pero más específico seria que el puente es una estructura construida con el fin de permitir a una vía de comunicación cruzar un cauce (río, barranco, etcétera) o bien atravesar otra vía de comunicación, sin que existan problemas de mezcla de los tráficos de ambas. En su construcción, se deben cuidar muchos e importantes aspectos, aspectos, tales como: estabilidad, estabilidad, resistencia al desplazamiento y a la rotura, etcétera. Espero que el presente informe nos sea de mucha ayuda tanto a mí como a los receptores.
EL Alumno
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ÍNDICE
1
TITULO.-
4
2
OBJETIVOS.-
4
3
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.-
4
3.1
ANTECEDENTES HISTÓRICOS.-
4
3.2
DEFINICIÓN DE PUENTE
5
3.3
ELEMENTOS DE UN PUENTE:
5
3.4
PRINCIPALES TIPOS DE PUENTES:
6
3.5
USO DE LOS PUENTES:
7
4
PUENTES TIPO ARMADURA.-
7
5
PROCESO CONSTRUCTIVO DE PUENTES TIPO ARMADURA.-
8
5.1
Trabajos preliminares
8
5.2
Movimiento de tierras
9
5.3
Encofrado
10
5.4
Concreto
10
5.5
Armadura de refuerzo
10
5.6
Estructura metálica reticulada
11
5.7
Apoyos
11
5.8
Varios
11
6
MODELAMIENTO.-
11
7
TECNOLOGÍA ACTUAL.-
15
8
ANÁLISIS DE PUENTES (ARMADURAS).-
17
9
CONCLUSIONES.-
21
10
BIBLIOGRAFIA
21
11
ANEXOS
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1 TITULO.“PUENTES (ARMA DURA) ”
2 OBJETIVOS.2.1 GENERALES.Conocer el proceso constructivo, el modelamiento y el análisis de un puente tipo armadura con el uso de las tecnologías actuales.
2.2 ESPECÍFICOS.Conocer el proceso constructivo de un puente tipo armadura. Saber cómo se hace el modelamiento y el análisis de este tipo de puentes. Como se utiliza la tecnología actual en los puentes tipo armadura.
3 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.3.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS.El puente es una de las construcciones de orígenes más remotos en la Historia. Hoy en día existen en la selva amazónica puentes colgantes fabricados con un entramado de lianas y hierbas que posiblemente sean semejantes a los que se construirían en la prehistoria. De éstos se pasaría a los de madera apoyadas sobre troncos. Alrededor del año 70 a.C. se construyeron en China los primeros puentes colgantes (puentes de cuerda dotados de tablas que facilitan el paso), que fueron sustituidos por puentes colgantes de hierro hacia el 250 de nuestra era. La civilización romana construyó numerosos puentes con finalidades muy diversas; destacan los de piedra, y entre los muchos construidos sobresale el que cruza el río Tíber en Roma, existen en España puentes de piedra románicos, mudéjares, góticos y renacentistas. En 1741, se tendió el primer puente europeo colgante de cadenas sobre el río Tees, al noreste de Inglaterra. En 1780, se construyó en Inglaterra el primer puente metálico, de arco y realizado en fundición. Desde esta fecha, los “puentes metálicos” se multiplicaron; se pasó de la fundición al hierro laminado, y más tarde al acero. En 1803 se construyó en París el primer puente de hierro francés. Se calculó, con la mayor de las precisiones posibles, el juego de fuerzas en este tipo de construcciones abovedadas, y se determinaron, a su vez, los valores correspondientes a los
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materiales mediante ensayos de tracción, cizalladura y rotura. En 1804 el ingeniero británico Walter concibió por primera vez un puente metálico giratorio
3.2 DEFINICIÓN DE PUENTE Es una construcción, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.
3.3 ELEMENTOS DE UN PUENTE: 3.3.1 Subestructura o infraestructura Es la parte del puente que se encarga de transmitir las solicitaciones al suelo de cimentación, y está constituida por:
Las pilas: Son los apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos. Deben soportar la carga permanentemente y sobrecargas sin asientos, ser insensibles a la acción de los agentes naturales (viento, riadas, etc.).
Los estribos: Situados en los extremos del puente sostienen los terraplenes que conducen al puente. A veces son reemplazados por pilares hincados que permiten el desplazamiento del suelo en su derredor. Deben resistir todo tipo de esfuerzos por lo que se suelen construir en hormigón armado y tener formas diversas.
Los cimientos: También conocido como apoyos de estribos y pilas encargados de transmitir al terreno todos los esfuerzos. Están formados por las rocas, terreno o pilotes que soportan el peso de estribos y pilas.
3.3.2 Superestructura Es la parte del puente donde actúa la carga móvil, y está constituido por:
Vigas principales: Reciben esta denominación por ser los elementos que permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas como con las vigas rectas, arcos, pórticos, reticulares, entre otros. Las vigas secundarias paralelas a las principales, se denominan longueras
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Diafragmas: Son vigas transversales a las anteriores y sirven para su arriostramiento. Estas vigas perpendiculares pueden recibir otras denominaciones como ser viguetas o en otros casos vigas de puente.
Tablero: Es la parte estructural que queda a nivel de subrasante y que transmite tanto cargas como sobrecargas a las viguetas y vigas principales.
3.4 PRINCIPALES TIPOS DE PUENTES: 3.4.1 Según su estructura: 3.4.1.1 Puentes fijos:
Puentes de vigas
Puentes de arcos
Puentes de armaduras
Puentes cantiléver
Puentes sustentados por cables
Puentes de pontones
3.4.1.2 Puentes móviles:
Puentes basculantes
Puentes giratorios
Puentes de desplazamiento horizontal
Puentes de elevación vertical
Puente transbordador
3.4.2 Según el material:
Puentes de cuerdas
Puentes de madera
Puentes de mampostería
Puentes metálicos:
1. Puentes de fundición 2. Puentes de hierro forjado. 3. Puentes de acero.
Puentes de hormigón armado.
Puentes de hormigón preesforzado.
Puentes mixtos.
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3.5 USO DE LOS PUENTES: Un puente es diseñado para trenes, tráfico automovilístico peatonal, tuberías de gas o aguapara su transporte o tráfico marítimo. En algunos casos puede haber restricciones en su uso. Por ejemplo, puede ser un puente en una autopista y estar prohibido para peatones y bicicletas, o un puente peatonal, posiblemente también para bicicletas.
4 PUENTES TIPO ARMADURA.4.1
Definición Un puente de armadura es una especie de puente basado en diferentes tensiones en madera o metal tirando juntamente cuando se aplica peso en él. El puente no tiene muchos elementos de soporte inferiores, y mucho del apoyo proviene de la colocación de diferentes piezas de metal por encima de él. Este tipo de puente está diseñado para sostenerse cuando se aplica peso mediante la tensión de cada una de sus piezas, causando que pueda sostener la carga.
4.2
Historia Los puentes de armadura son uno de los tipos más antiguos de grandes puentes en los Estados Unidos. Los primeros puentes de armadura se construyeron alrededor de la década de 1820. Éstos se hicieron de madera en muchos casos y se utilizaron para transportar carros pesados. Cuando el f errocarril se hizo popular en la década de 1880 y 1890, este tipo de puente empezó a ser construido de hierro y otros metales fuertes. Esto permitió a los trenes ir a muchos lugares que de lo contrario no habrían podido ir. Muchos puentes famosos, tal como el puente sobre el Río Kwan y el Garden Bridge en Shanghai, son puentes de armadura.
4.3
Identificación Todos los puentes de armadura están construidos sobre el mismo principio básico. Un puente plano se coloca sobre la abertura y soportes en disposición horizontal y diagonal se agregan a cada lado del puente para que tenga apoyo. Luego se construye una estructura sobre el puente en el mismo patrón horizontal y diagonal para apoyar el puente desde arriba. De esta manera cuando se aplica peso, todas las piezas del puente se sostienen juntamente, lo cual causa q ue éste pueda soportar casi cualquier peso.
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Función El propósito de este tipo de puente es habilitar la construcción de éstos en lugares que tengan terreno inestable. Cuando los soportes de suelo son incapaces de ser construidos, el puente tiene que ser apoyado de alguna otra manera. Aquí es donde entra en juego este tipo de puente. Un puente de armadura también es capaz de soportar grandes cantidades de peso que un puente tradicional.
4.5 Tamaño: Los puentes de armadura pueden ser casi de cualquier tamaño. Hay algunos que son de unos pocos pies de largo, cubriendo una pequeña abertura en el suelo, o ayudando a superar un parche inestable del suelo. Sin embargo, hay algunos puentes de armadura que son bastante largos. Hay un puente de armadura en Japón que se utiliza como un paso elevado y que tiene casi una milla (1,6 kilómetros) de largo. Entre más largo es el puente, mayor será su necesidad de apoyo.
4.6 Significado: Los puentes de armadura han contribuido demasiado a la forma en que el mundo funciona en la actualidad. Los ferrocarriles todavía usan puentes de armadura para que los trenes pasen por encima. Sin la invención de este tipo de puente es improbable que el tren se hubiera hecho tan popular. Esto significaría que el transporte sería más lento y las mercancías se quedarían mucho más localizadas. Este tipo de puentes también se utilizan para el tráfico de automóviles. Mientras que muchos otros tipos de puentes se utilizan para el paso de automóviles, este puente es todavía una opción popular debido a su fuerza y capacidad para colocarse casi en cualquier lugar.
5 5.1
PROCESO CONSTRUCTIVO DE PUENTES TIPO ARMADURA.Trabajos preliminares Limpieza y deforestación: consiste en el desbroce y limpieza del terreno natural en las áreas que ocuparán las obras del proyecto y las zonas o fajas laterales reservadas para la vía, que se encuentren cubiertas de rastrojo, maleza, bosque, pastos, cultivos, etc. Se realiza mediante el personal calificado y el equipo.
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Trazo y replanteo: En base a los planos y levantamientos topográficos del Proyecto, el Contratista procederá al replanteo general de la obra, en el que de ser necesario se efectuarán los ajustes necesarios a las condiciones reales encontradas en el terreno. Mediante personal tecnificado y calificado y equipos de topografía.
Caseta adicional (guardianía y/o depósito): Son las construcciones necesarias para instalar infraestructura que permita albergar a trabajadores, insumos, maquinaria, equipos, etc.
Cartel de identificación de la obra: Es la elaboración y colocación del cartel que identifica la obra. La ubicación de ésta será propuesta por el Contratista y aprobada por la Supervisión.
Movilización de maquinarias-herramientas para la obra: Esta partida consiste en el traslado de personal, equipo, materiales, campamentos y otros, que sean necesarios al lugar en que desarrollará la obra antes de iniciar y al finalizar los trabajos. La movilización incluye la obtención y pago de permisos y seguros.
5.2
Movimiento de tierras Corte de material suelto: Este trabajo consiste en el conjunto de las actividades de excavar, remover, cargar, transportar hasta el límite de acarreo libre y colocar en los sitios de desecho, los materiales provenientes de los cortes requeridos para la explanación y préstamos de material suelto, indicados en los planos y secciones transversales del proyecto, con las modificaciones que ordene el Supervisor.
Excavación de tierra en material saturado y bajo agua: Este trabajo comprende la ejecución de las excavaciones necesarias para la cimentación de estructuras y muros. Comprende además, el desagüe, bombeo, drenaje, entibado, apuntalamiento y construcción de ataguías, cuando fueran necesarias, así como el suministro de los materiales para dichas excavaciones y el subsiguiente retiro de entibados y ataguías.
Excavación en roca: Comprende la excavación de masas de rocas mediana o fuertemente litificadas que, debido a su cementación y consolidación, requieren el empleo sistemático de explosivos.
Relleno compactado para estructuras con material propio: Este trabajo consiste en la colocación en capas, humedecimiento o secamiento,
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conformación y compactación de los materiales adecuados provenientes de la misma excavación, de los cortes o de otras fuentes, para rellenos a lo largo de estructuras de concreto.
Relleno con material de préstamo: Este trabajo consiste en el relleno, la colocación,
el
humedecimiento
o
secamiento,
la
conformación
y
compactación de materiales apropiados de acuerdo con la presente especificación, los planos y las instrucciones del Supervisor.
Eliminación de material excedente: Bajo estas partidas se considera el material en general que requiere ser eliminado.
5.3
Encofrado Esta partida es referente al encofrado y desencofrado de cimentaciones, estribos, muros reforzados, losas macizas, y en general de toda obra de concreto que se especifica en los planos.
Materiales: Los encofrados podrán ser de madera o metálicas y deberán tener la resistencia suficiente para contener la mezcla de concreto, sin que se formen combas entre los soportes y evitar desviaciones de las líneas y contornos que muestran los planos, ni se pueda escapar el mortero. Los encofrados de madera podrán ser de tabla cepillada o de triplay, y deberán tener un espesor uniforme.
5.4
Concreto Este trabajo consiste en el suministro de materiales, fabricación, transporte, colocación, vibrado, curado y acabados de los concretos de cemento Portland, utilizados para la construcción de estribos, muros de contención, tablero del puente y estructuras en general, de acuerdo con los planos del proyecto, las especificaciones y las instrucciones del Supervisor.
Materiales: Cemento
5.5 Armadura de refuerzo Este trabajo consiste en el suministro, transportes, almacenamiento, corte, doblamiento y colocación de las barras de acero dentro de las diferentes estructuras permanentes de concreto, de acuerdo con los planos del proyecto, esta especificación y las instrucciones del Supervisor.
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5.6 Estructura metálica reticulada Este trabajo consiste en la fabricación, transporte, montaje y lanzamiento del puente metálico.
5.7 Apoyos Esta partida es referida al abastecimiento e instalación de planchas en los apoyos del puente.
5.8 Varios Señalización vertical permanente: Esta especificación presenta las Disposiciones Generales a ser observadas para los trabajos de Señalización Vertical Permanente. Acabado pulido de piso con mortero: Esta partida es referida al acabado del piso de la losa o tablero, que servirá como superficie de rodadura del puente.
5.8.1 Defensa ribereña Gaviones de doble torsión: Esta especificación es referente a la provisión y
colocación de los gaviones, así como del relleno de los mismos con piedra seleccionada y acabados.
6 MODELAMIENTO.Para su modelamiento se usa el programa de computo sap 2000 v- 9.10
Generación Y Edición Del Modelo Usando Plantillas Típicas
6.1 DEFINICIÓN DE UNIDADES Se trabajará en unidades de Ton-m
INGRESO DE DATOS:
Número de Divisiones Longitud de la división Altura
MODELO DEL PUENTE EN EL PLANO XZ
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OBSERVAMOS EL MODELO ESPACIAL DE LOS DOS EXTREMOS DEL PUENTE:
Luego procedemos a dibujar las dos vigas que soportan la losa, las cuales transmiten las cargas al reticulado.
Generación de los arriostres superiores de la armadura
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Generación de las vigas que soportan la losa de concreto y los arriostres.
Geometría terminada del modelo estructural.
6.2
Especificaciones de diseño: Para ello definimos las secciones y los materiales a utilizar Procedemos a asignarle las secciones a cada uno de los elementos dibujando a cada uno de ellos.
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Para el análisis de la estructura se procede a asignar a los nudos de la armadura como rótulas:
6.3 Modelo Final
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7 TECNOLOGÍA ACTUAL.7.1 Puentes de armadura rígida Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y estribos de los de viga; esta combinación forma unidades sencillas sin articulaciones de unión entre las piezas. Se construyen de hormigón armado o pretensado o de armaduras de acero rodeadas de hormigón. De origen muy reciente, resultan sumamente útiles para separar en niveles los cruces de carreteras y ferrocarriles. En estos cruces suele ser conveniente que la diferencia de niveles sea mínima y los puentes de la clase que nos ocupa son susceptibles de recibir menor altura en un mismo tramo que los otros tipos.
7.2 Puentes de armadura sencilla Las armaduras de los puentes modernos adoptan muy variadas formas. Las armaduras Pratt y Warren, de paso superior o inferior, son las más utilizadas en puentes de acero de tramos cortos. La Howe sólo se emplea en puentes de madera; sus miembros verticales, construidos con barras de acero, están en tensión, al igual que el cordón inferior, que es de madera. Para los puentes de tramos largos se emplea la armadura Parker, de cordón superior curvo, también llamada armadura Pratt, y para los de vanos largos y viga de celosía sencilla se utilizan estructuras con entrepaños subdivididos, como la armadura Warren; la Petit con cordones paralelos, también denominada de Baltimore, la Petit con cordón superior inclinado, que también se llama de Pensilvania, y. la viga de celosía en «K». En la Petit y la Warren subdividida, los órganos verticales cortos que aparecen en las figuras respectivas se suelen prolongar hasta el cordón superior para servirle de soporte. Las armaduras para vanos largos están subdivididas en forma que la longitud de los largueros no sea excesiva; a medida que aumenta la anchura del vano , debe hacerlo la altura de la armadura tanto para evitar las flexiones excesivas como por razones de economía. La Warren subdividida, Petit y «K» pueden ser de tablero inferior superior y de diverso número de entrepaños en la armadura según las necesidades de cada caso. Los miembros metálicos de los puentes con viga de celosía se construyen de muy diversas formas. Los de madera adoptan secciones rectangulares.
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Fig. 1. Puente de Armadura sencilla
Fig 2. Puentes de armadura metálica.
Fig. 3. Puente de Armadura
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8 ANÁLISIS DE PUENTES (ARMADURAS).8.1 DIMENSIONES REALES PROMEDIO DE PUENTE El puente a desarrollar es una obra a escala de un puente real de las siguientes características. Puente de armadura: 20 m de Longitud por 3 m de ancho. Un solo carril. Capacidad máxima 36 Tn.
E = 235 540.65 Kg/cm2
Módulo de Young: σfluencia
=
1869,0784
Kg/cm2
σultimo
=
2806,9065
Kg/cm2
σRotura
=
2753,42
Kg/cm 2
8.2 ESCALAS: 8.2.1 ESCALA GEOMÉTRICA: Escala a la cual se diseñará el puente en comparación con las dimensiones reales de un puente de 25 m de luz por 3 m de ancho y de un solo carril:
8.2.2 ESCALA DE CARGA: Para esto se tendrá en cuenta La carga real, el esfuerzo último de un puente real (aprox. 4200 kg/cm 2), y el esfuerzo último promedio aproximado de la muestra de alambre ensayado (2806,9065 kg/cm 2) y la escala geométrica: Sean las ecuaciones:
Donde los subíndices indican: Página 17
R: Caso Real
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.......... (1)
...........(2) De la escala geométrica tendremos la relación entre las áreas transversales:
Del ensayo realizado al alambre Nº 16 se tiene que:
Por lo que de las ecuaciones (1) y (2) se obtiene:
Reemplazando valores se tendrá:
Entonces la escala de carga será:
Com o se d iseñ arápara un a car ga m óvil r eal de 48 Tn (48 000 k g), la c arg a móvil a escala es:
T m
48000 150
320 Kg
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8.3 ANÁLISIS: Se analizará el comportamiento de nuestro puente a diversos tipos de carga, se encontrará las cargas axiales en cada elemento y los desplazamientos de p u n t o s de control.
La carga móvil en ubicada en distintas situaciones, a la entrada del móvil; cuando el centroide del móvil se encuentra en el centroide del puente, a la salida del móvil, también se verá la carga distribuida en nudos críticos, todo esto con la ayuda de un software de computación para Ingeniería: SAP 2000. A continuación se explicará la forma de reparto de las cargas en los nudos y en las cerchas. La carga a escala de 320 Kg. Será repartida equitativamente en cada una de las 3 cerchas del puente; dicha carga por cercha será Carga por cercha:
320 / 3 106,6667 Kg
Distribuida en las proporciones que se muestran en la figura: Según la distribución mostrada se tiene: 9P = 106,66667 Kg
P = 11,851852 Kg
Se tendrá en cuenta la carga muerta (peso prop io) del puente; Dicho esto se procederá a añadir las tablas de cargas y deformaciones para los casos antes mencionados.
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8.4 CARGA CRÍTICA: De la teoría de columnas se sabe lo siguiente: P cr
2
EI 2
L
Donde Pcr indica la carga crítica máxima que debe aplicarse en un elemento a compresión para evitar el pandeo de esta, usando el alambre Nº 8 cuyo diámetro es de 0.4 cm.
Según el diseño del puente, se pueden apreciar 3 longitudes diferentes entre todos los elementos, estos son los horizontales, los verticales y las diagonales cuyas medidas son las siguientes:
Longitud
Mód. De Elasticidad
Momento
(cm)
(Kg/cm2)
Inercia (cm4)
Horizontal
16
235540.65
0.001256637
Vertical
20
235540.65
0.001256637
Inclinado
25.6125
235540.65
0.001256637
Elemento
de
Teniendo estos datos y usando la fórmula de carga crítica se hallará las cargas máximas en cada elemento: P16
= 11.4113097 Kg
P20
= 7.303238206 Kg
P25.6125
= 4.45319297 Kg
Estos valores influirán en el proceso de construcción del puente, según los valores obtenidos de carga por elemento, aquellos que están a compresión y sobrepasan los valores de carga críticos.
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9 CONCLUSIONES.Los puentes tipo armaduras, se han instalado en el país, generalmente por causas críticas, urgencias o emergencias, para desarrollar o modernizar áreas o zonas, desastres naturales o provocados, beneficiando a poblados áreas de producción, etc. Los puentes tipo armaduras están diseñado para sostenerse cuando se aplica peso mediante la tensión de cada una de sus piezas, causando que pueda sostener la carga. Un puente de armadura es una especie de puente basado en diferentes tensiones en madera o metal tirando juntamente cuando se aplica peso en él.
10 BIBLIOGRAFIA Proyecto del puente de armadura-130218090948-phpapp01 Aplicaciones_de_puentes_metálicos_modulares_en_El_Salvador INFORME FINAL RESISTENCIA DE MATERIALES ESPECIFICACIONES TÉCNICAS de un Puente tiposdepuentes-110302102144-phpapp02 Reevaluación de los procesos constructivos del puente colima, ubicado sobre carretera troncal del norte, y propuesta de reconstrucción utilizando el método de doble voladizo lospuentesmetlicos-100522121638-phpapp01 http://puentes.galeon.com/tipos/pontsstructs.htm http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/01/puentes-de-armadura-rigidos-ycontinuos.html
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11 ANEXOS 11.1 PUENTE SANTO TORIBIO: Ubicado a 5 minutos de Huaraz. En el distrito de Palmira para el cruce al poblado de picup. El puente santo Toribio cruza el rio santa.
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