Católica Clase I

UNIVERSIDAD CATÓLICA "NUESTRA SEÑORA DE LA ASUNCIÓN"

CATEDRA DE PUENTES CURSO DE PUENTES 2010 PROF. ING. JORGE R. ESPINOLA V.

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CLASE I INTRODUCCIÓN

Definición: Se denomina puente a la obra destinada a la transposición de obstáculos, tanto naturales (ríos, valles, el mar) o artificiales (vías férreas, carreteras) y dar continuidad a carreteras o vías férreas, soportando él tránsito de éstas.

Cuando el puente tiene por objetivo salvar valles, otras vías u obstáculos en general no constituidos por agua, es denominado Viaducto. Cuando tenemos un curso de agua de grandes dimensiones, el puente necesita una parte extensa antes de atravesar el curso de agua. Esta parte construida en seco se denomina Viaducto de acceso. Los que soportan un canal o conducto de agua se llaman acueductos.

Se llaman pasos elevados los puentes que cruzan las autopistas o vías de tren. Un puente bajo, sobre aguas pantanosas o una bahía y formado por muchos tramos cortos, se suele llamar carretera elevada. Los puentes destinados al paso de peatones, se denominan pasarelas.

Los puentes de corto tramo, de entre tres a cinco metros, se denominan en general puentes de alcantarilla (culvert).

REQUISITOS PRINCIPALES DE UN PUENTE: 1. Funcionalidad: En cuanto a la funcionalidad, el puente deberá satisfacer de manera

adecuada las exigencias de tráfico, caudal etc.

2. Seguridad: En cuanto a la seguridad, el puente debe tener sus elementos constituyentes de modo que tengan una adecuada seguridad respecto a los estados límites.

3. Economía: en cuanto a la economía, se debe hacer siempre un estudio comparativo de varias soluciones, escogiéndose la más económica, toda vez que sean atendidos los ítems 1 y 2.

4. Durabilidad: en cuanto a la durabilidad, el puente debe atender a las exigencias de uso durante un cierto período previsto.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LOS PUENTES En los puentes, desde el punto de vista funcional, cabe diferenciar tres partes principales: La

superestructura, la meso estructura y la infraestructura. La superestructura, constituida por los elementos que salvan la distancia entre pilares, y

está compuesto por la losa de tablero y las vigas principales y secundarias. La superestructura es la que recibe directamente las cargas de tráfico, y la transmite a la meso estructura.

La meso



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estructura, constituido por los pilares y estribos, es la que recibe la carga de la superestructura y la transmite a la infraestructura.

La infraestructura o fundación, comprenden los elementos de transmisión de los esfuerzos de la meso estructura a la fundación, tales como los bloques de fundación, las zapatas y los pilotes; así como las piezas de unión de sus diversos elementos entre sí, como los encepados de pilotes y las vigas de amarre de estos cabezales.

En algunos casos, se acostumbra a reunir la meso y la infraestructura, en un solo elemento denominado infraestructura o subestructura, formado por las pilas, los estribos y sus correspondientes fundaciones.

Se puede subdividir la superestructura en: tablero, que recibe directamente las cargas y en sistema estructural primario, que soporta el tablero y salva las luces entre apoyos. Este normalmente, está constituido por el envigado principal y el secundario.

Las vigas principales son denominadas comúnmente largueros y las vigas transversales, son denominadas traviesas. En ciertos tipos de puente de sección celular, no se verifica una división nítida de los elementos de la superestructura como arriba. El tablero y el sistema principal de vigas funcionan en forma integrada. En otros tipos de puentes, como en los puentes en losa, la superestructura y el tablero, constituyen un único elemento. Así la denominación de tablero puede, a veces, ser equivalente a superestructura.

EL PUENTE ES EL ELEMENTO CLAVE EN UN SISTEMA DE TRANSPORTE El puente es el elemento clave en un sistema de transporte por tres razones: • Controla la capacidad del sistema • Es el que tiene el mayor costo por km del sistema • Si el puente falla, el sistema falla. Si el ancho del puente es insuficiente para cargar el número de carriles requerido para llevar

el volumen de tráfico, el puente puede ser una contrición para el flujo de tráfico. Si la resistencia de un puente es deficiente e incapaz de soportar vehículos pesados, deben ser fijadas cargas límites y el tráfico de vehículo debe ser re direccionado. El puente contralo ambos elementos; el volumen y el peso en un sistema de transporte.

Los puentes son caros: El costo típico por km de un puente es varias veces el terraplén de acceso al puente. Esta inversión debe ser tomada muy seriamente cuando los dólares disponibles para el sistema son distribuidos.

Cuando el puente está fuera de servicio, por cualquier motivo, el sistema de transporte es restringido en sus funciones. El tráfico debe ser desviado a otras rutas no diseñadas para



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soportar el incremento de volumen. El usuario del sistema experimenta un aumento en el tiempo de viaje y costo de combustible. La normalidad no vuelve hasta que el puente es reemplazado o reparado.

Debido a que el puente es el elemento clave en el sistema de transporte, debe ser logrado un balance entre el soportar un volumen de transporte y de cargas y el costo de estructuras de puentes más anchas y más pesadas.

Debe tener siempre resistencia, pero ésta debe ser medida a fin de prevenir su deterioro. El diseñador de un nuevo puente, tiene el control sobre esos parámetros y debe tomar una sabia decisión sobre qué capacidad y costo están en balance y la seguridad no está comprometida.

PRINCIPALES FUNCIONES DE LOS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE LOS PUENTES

Funciones Viales La función vial por excelencia del puente es dar continuidad a la carretera en la transposición

de un obstáculo. Las funciones viales son desempeñadas por los elementos más ligados al usuario, tales como:

carpeta de rodamiento, con o sin carril de estacionamiento, línea férrea con o sin balasto, paseos laterales, guarniciones, barandillas etc.

Funciones Estáticas Estructuralmente, el puente es un elemento que salva un vano. La función estática consiste en

conducir a las cargas de la posición donde se encuentran hasta el suelo de fundación. Las funciones estáticas son representadas por los elementos estructurales principales de la obra, a saber: losas, envigado principal (longitudinal) o secundario (transversal), pilas, encepados y fundaciones.

Conexión de la obra con la carretera La conexión del puente con la carretera es hecha por los elementos situados en la extremidad

de la obra, tales como: estribos, losa de aproximación, pantallas, aletas laterales, muretes de protección, etc. Estos elementos permiten garantizar una transición suave entre el terraplén de acceso y el dintel del puente.

Funciones estética Def. La estética es el estudio de las cualidades de belleza de un objeto y su percepción a

través de nuestros sentidos. Los puentes deben integrarse al medio en forma armónica. El Prof. Fernández Casado dice

que “hay puentes horrible que no se caen”.

Existen un número de cualidades en los diseños estéticamente exitosos que son repetidos: esas cualidades son la función, la proporción, armonía, orden ritmo, contraste, textura y el uso de la luz y de la sombra.

Autores como Fernández Casado y F. Leonhard escribieron tratados referentes a las condiciones que deben cumplir los puentes para verse armónicos.



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CLASIFICACIÓN DE LOS PUENTES La clasificación de los puentes obedece a varios criterios. Los criterios de clasificación más

comunes son: en cuanto a su finalidad, en cuanto al material, en cuanto al tipo estructural, en cuanto al sistema constructivo, etc.

En cuanto a su finalidad pueden ser: carreteros, ferroviarios, peatonales, carretero-ferroviarios, carretero-peatonales, aeroviarios, puente canal etc.

En cuanto al material, los puentes pueden ser de madera, piedra, de hormigón armado normal o pretensado, metálicos (de acero o aluminio) o compuestos.

En cuanto al tipo estructural, los puentes pueden ser en viga recta, en celosía, en pórtico, en arcos, puentes suspendidos y atirantados.

En cuanto al sistema constructivo, los puentes pueden ser de encofrado directo o de vigas

premoldeada lanzadas, en voladizos sucesivos, en dovelas, etc. De acuerdo con el desarrollo del eje del puente, podemos tener puentes de eje rectilíneo y

puentes curvos. Es posible además clasificar los puentes en puentes rectos y esviados u oblicuos. En el primer caso, el cruce es normal al curso de agua, en el segundo es diferente a 90.

Siguiendo la forma de la sección transversal, podemos tener puentes de sección abierta y de sección celular.

Cuando los puentes son construidos para ser utilizados por un periodo de tiempo

relativamente corto, se denominan provisorios y el material más empleado es la madera, si bien en los últimos años se utilizan vigas reticuladas metálicas de acero.



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Puede haber puentes móviles, capaces de desplegar total o parcialmente su superestructura

y que suelen instalarse en las vigas navegables para facilitar el tráfico fluvial o marítimo. Naturalmente, es posible imaginar clasificaciones de puente siguiendo otros criterios, pero

los presentados son los más comunes.

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Los diseños de puentes son basados en especificaciones de las diferentes normas; la

longitud, ancho, alineamiento y ángulo de intersección de un puente, deben satisfacer las necesidades de funcionamiento de las instalaciones soportadas y de los requisitos geométricos e hidráulicos en los puentes que libran obstáculos naturales.

SELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE La selección del tipo de puente envuelve consideraciones de un número de factores. En

general, esos factores son relativos a la economía, la seguridad y la estética.

La selección del sistema estructural, de los materiales y de los detalles de las dimensiones depende de las necesidades de seguridad estructural, economía de fabricación, erección, operación y mantenimiento, así como de consideraciones estéticas.

Condiciones geométricas del sitio: El tipo de puente seleccionado puede a menudo depender de la alineación vertical y horizontal de la autopista y de la luz bajo la autopista. Por ejemplo, si la autopista es curva, tablero en viga cajón o en losa es una buena elección por ellos tienen buena apariencia y pueden trabajar bien a la torsión. Puentes relativamente altos



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con vanos largos sobre vías navegables puede requerir otro tipo diferente al de una con tramo medio y atravesando una corriente plana.

Condiciones sub superficiales del sitio. El suelo de fundación en un sitio puede determinar si los estribos o pilas son fundados en fundaciones superficiales, pilotes excavados o hincados. Si el estudio demuestra que pueden los asentamientos diferenciales pueden ser un problema, la estructura del puente debe ser seleccionada para que no tenga problemas con el tiempo.

Requerimientos funcionales. En adición al alineamiento geométrico del puente para conectar dos puntos de la vía, el puente tiene también la función de soportar el tráfico presente y futuro. Deben ser hechas decisiones sobre el número de carriles, inclusión de estacionamientos o franjas para bicicletas, aceras peatonales etc. Además el puente debe seguir funcionando en época de crecidas de agua sin una severa obstrucción al flujo de agua.

Estética: hablamos ya de la importancia del diseño de un puente con una apariencia agradable. Ya sea de manera intencional o no, cada puente hace una exposición estética. El hecho que el puente esté en un espacio abierto, hace que pueda ser observado por todos lo que pasan por él. Este puede provocar reacciones neutrales positivas o de rechazo por parte del observador. Esto ya es un motivo suficiente para que el diseñador quiera obtener una estética positiva en el tipo de puente seleccionado.

Economía y facilidad y facilidad de mantenimiento: No es posible separar el costo inicial y costo de mantenimiento sobre la vida del puente cuando son comparado la economía de los diferentes tipos de puentes. La regla general es que el puente con el mínimo numero de vanos, menor cantidad de juntas de tablero, y mayor separación entre las viga puede ser el más económico. Al eliminar el número de vanos, el costo de las pilas es eliminado. Juntas de tablero implican costos de mantenimientos, el reducir su número puede reducir el costo de los puentes.

Generalmente, estructuras de hormigón requieren menos mantenimiento que estructuras de acero. El costo de pintura de mantenimiento en estructuras de acero debe ser previsto en el costo del puente.

Una manera de minimizar el costo de construcción es preparar deferentes alternativas de construcción y permitir a los constructores proponer alternativas de diseño. Permitiendo al contratista ofrecer una alternativa de diseño, se tiene la ventaja de obtener nuevas técnicas de construcción para obtener un menor costo.

Consideraciones de construcción y erección. La selección del tipo de puente a ser construido es a menudo gobernada por consideraciones de construcción y erección. La longitud del tiempo requerido para construir un puente es importante y puede variar con el tipo de puente. En general, cuando mayor es el largo de los prefabricados o miembros pre moldeados, menor es el tiempo de construcción. Sin embargo, los miembros más largos son más difíciles de transportar y de ser izados a su sitio.

SECCION TRANSVERSAL DE LOS PUENTES – GÁLIBOS La sección transversal de los puentes carreteros o ferroviarios, es fijada en función de las

dimensiones mínimas de los vehículos automotores o trenes que en ellos deberán circular.



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La sección transversal de los puentes es fijada a través del número de sus carriles o fajas de tránsito. Se denomina faja de tránsito, la pista que permite el pasaje con holgura de un vehículo automotor. El ancho mínimo de una trocha de tránsito es de 3.0 m, siendo la medida normal de 3.50 m.

Además de las trochas de tránsito, pueden componer la sección transversal de los puentes, las fajas de seguridad, los espacios para los guardarruedas y lugares de estacionamiento. Para el paso de peatones, son previstos aceras o paseos.

Se denomina gálibo, el conjunto de espacios libres que debe presentar el proyecto de un puente, para atender las diversas finalidades. Los puentes construidos sobre vías navegables deben atender a los gálibos de navegación de esas vías.

Las pendientes longitudinales y transversales están sujetas a normas similares a las de las carreteras abiertas. Las guarniciones deben mantener a los vehículos dentro de sus carriles, de ser necesario, separar a los vehículos de los peatones.



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Las carpetas de los puentes carreteros deben presentar superficies de rodamiento cómodas y bien drenadas y deben estar equipadas con juntas, con el fin de absorber las dilataciones o contracciones de la estructura.

La mayoría de las vías férreas requiere que la cama de balasto sea continua a través de los puentes, con el fin de facilitar el ajuste vertical de las vías.

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