Diseño de puentes
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Archivo: Diseño de puentes - Construcción de Puentes de Hoja: 1 de 10 Rev 0 FACULTAD DE INGENIERÍA U.B.A. Departamento Construcciones y Estructuras HORMIGÓN II – 74.05 Clase Nº: 23 Preparó: R.P. Fecha:05/05 DISEÑO DE PUENTES Numerosos son los factores que inciden en el proceso del diseño de un puente y en su resultado. Cuanto mayor sea la complejidad del proyecto, una mayor cantidad de factores condicionarán el mismo, tornando cada vez más extenso el proceso de diseño. Planteado el problema de diseño de un puente, existen factores que serán puntos de partida para el proyecto, en tanto que otros factores podrán aparecer durante el desarrollo del mismo, como por ejemplo los que dependen de los procedimientos constructivos. Se indica a continuación un listado de elementos a tener en cuenta como punto de partida del proyecto, que no debe considerarse de ninguna manera como taxativo, completo o excluyente. Datos de partida • Plano detallado del lugar de emplazamiento • Planialtimetría de la traza • Información geológica - geotécnica • Información hidrológica - hidráulica • Accesibilidad • Requerimientos medio-ambientales Independientemente del grado de complejidad del proyecto, el proceso de diseño de un puente seguirá los siguientes pasos, que se cumplirán en mayor o menor medida en función de su magnitud. Secuencia del Proyecto • Planteo de propuestas. Definición de los alcances de la obra en función del análisis de necesidades. • Croquis preliminares – Evaluación y selección de las alternativas técnicas básicas en función de los datos de partida. Evaluaciones económicas globales (rentabilidad del proyecto, necesidad social, etc.). • Anteproyecto – Value Engineering. Desarrollo del proyecto de las alternativas básicas previamente seleccionadas hasta un grado tal que permita una primera evaluación técnico – económica. Se efectúan cómputos y se analizan precios obteniéndose los correspondientes presupuestos. Como resultado de la evaluación económica de las distintas alternativas, se elegirá la más conveniente. • Proyecto de Licitación – Proyecto Ejecutivo. Definición de proyecto hasta un grado tal que permita su ejecución. En el caso de un proyecto de licitación, pueden quedar algunos aspectos condicionados hasta la etapa de construcción. • Proyecto de Detalle. Desarrollo de la ingeniería complementaria para llevar a cabo la obra en su totalidad.
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DISEÑO DE PUENTES Numerosos son los factores que inciden en el proceso del diseño de un puente y en su resultado. Cuanto mayor sea la complejidad del proyecto, una mayor cantidad de factores condicionarán el mismo, tornando cada vez más extenso el proceso de diseño. Planteado el problema de diseño de un puente, existen factores que serán puntos de partida para el proyecto, en tanto que otros factores podrán aparecer durante el desarrollo del mismo, como por ejemplo los que dependen de los procedimientos constructivos. Se indica a continuación un listado de elementos a tener en cuenta como punto de partida del proyecto, que no debe considerarse de ninguna manera como taxativo, completo o excluyente. Datos de partida
• Plano detallado del lugar de emplazamiento • Planialtimetría de la traza • Información geológica - geotécnica • Información hidrológica - hidráulica • Accesibilidad • Requerimientos medio-ambientales
Independientemente del grado de complejidad del proyecto, el proceso de diseño de un puente seguirá los siguientes pasos, que se cumplirán en mayor o menor medida en función de su magnitud. Secuencia del Proyecto
• Planteo de propuestas. Definición de los alcances de la obra en función del análisis de necesidades.
• Croquis preliminares – Evaluación y selección de las alternativas técnicas básicas en función de los datos de partida. Evaluaciones económicas globales (rentabilidad del proyecto, necesidad social, etc.).
• Anteproyecto – Value Engineering. Desarrollo del proyecto de las alternativas básicas previamente seleccionadas hasta un grado tal que permita una primera evaluación técnico – económica. Se efectúan cómputos y se analizan precios obteniéndose los correspondientes presupuestos. Como resultado de la evaluación económica de las distintas alternativas, se elegirá la más conveniente.
• Proyecto de Licitación – Proyecto Ejecutivo. Definición de proyecto hasta un grado tal que permita su ejecución. En el caso de un proyecto de licitación, pueden quedar algunos aspectos condicionados hasta la etapa de construcción.
• Proyecto de Detalle. Desarrollo de la ingeniería complementaria para llevar a cabo la obra en su totalidad.
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APARIENCIA DE LOS PUENTES El puente, como toda obra de Ingeniería, influirá ampliamente sobre el entorno de su implantación. Tendrá directa incidencia sobre:
• Urbanismo local • Comercio, Comunicaciones y toda otra actividad humana • Medio ambiente.
Un puente es en general una obra de carácter público, y como tal es necesario que además de cumplir técnicamente con todos los requisitos de seguridad, serviciabilidad y durabilidad, sea una construcción que se integre en el sentido más amplio de la palabra, en el ambiente comunitario en la que se construye. Como se dijo anteriormente, existen múltiples factores que inciden en el diseño y construcción de un puente. No es fácil encontrar un equilibrio entre todos ellos. Se pueden identificar y acotar en forma relativamente fácil, determinados costos básicos de la obra.
• Proyecto • Materiales • Costo de la tierra • Demoliciones • Expropiaciones • Construcción • Mantenimiento • Mejoras • Remoción o demolición.
Pero lo que no se encuentra en el listado anterior, porque realmente es muy difícil de evaluar, es la apariencia de la estructura, que puede ser también un factor beneficioso o perjudicial. La estética de una estructura, incluida su relación con el medio físico que la rodea, no resulta una entidad fácil de valorar. La estructura debe ser construida y debe permanecer existiendo, en un determinado emplazamiento que será evaluado o valorado por determinados individuos, o grupos de individuos, o comunidades. Puede transformarse en un ícono, como el Puente de la Bahía de Sydney, el Golden Gate o el transbordador de La Boca. En la mayoría de los casos pasará inadvertida y solo cumplirá su función de diseño básica. Pero también puede ocurrir que resulte poco apreciado, o hasta rechazado. Resulta por lo tanto de fundamental importancia tratar de lograr un diseño agradable, integrado al entorno, por supuesto funcional y de ser posible con bajo mantenimiento.
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ESTÉTICA DE LOS PUENTES Aspectos desfavorables: Dinteles muy gruesos y / o Apoyos muy esbeltos
Ligeras variaciones en la altura de los dinteles en función de las luces parciales pueden pasar inadvertidas.
Los acartelamientos en vigas de altura variables deben ser suaves
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Aspectos desfavorables en vigas de altura variable: Dinteles muy gruesos y / o Apoyos muy esbeltos. Excesiva acentuación de la relación entre alturas variables con la luz parcial, lleva a una imagen de arco que además complica la funcionalidad de la altimetría.
Aspectos desfavorables en vigas de altura variable: Vanos extremos de luz comparable y con una altura de dintel muy reducida. Se pierde sensación de “terminación” de la estructura
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Aspectos desfavorables en viaductos: Si bien un mayor número de apoyos intermedios puede redundar en un beneficio económico por el lado de la superestructura, se puede perder “transparencia” y el equilibrio necesario con el paisaje. Se puede lograr una mayor armonía variando las longitudes de las luces parciales, abandonando la rigidez formal de un diseño ingenieril.
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Arcos: Los arcos con tablero superior resultan muy convenientes en el cruce de valles profundos. En valles poco profundos, para no elevar la rasante se puede recurrir a los arcos múltiples, siempre que exista la posibilidad de efectuar apoyos intermedios. Con tablero inferior, si la luz del arco es importante, la flecha y dimensiones del mismo pueden resultar poco placentera. Resulta más conveniente recurrir a un tablero intermedio.
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Un arco de dimensiones muy reducidas puede provocar sensación de “inseguridad”. El tablero en disposición inferior puede constituir el tensor del arco. Resulta conveniente “balancear” sus dimensiones relativas con el arco. Disposiciones de los tensores fuera de la vertical pueden mejorar el diseño a la par que confieren mayor rigidez estructural de conjunto. Sin embargo, una visual oblicua en la que se superpongan dos planos de tensores, puede causar “desorden”.
INFLUENCIA DEL ALINEAMIENTO El alineamiento puede condicionar el tipo estructural a adoptar como así también el procedimiento constructivo. Curvas verticales y horizontales, oblicuidad del eje, grandes pendientes pueden complicar en gran medida el proyecto.
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PROCESO CONSTRUCTIVO DE PUENTES DE HORMIGÓN RELACIÓN DEL PROYECTO CON EL SISTEMA CONSTRUCTIVO En relación directa con la complejidad o envergadura de la obra, el proyecto puede resultar condicionado por el procedimiento constructivo. En general, con puentes simples, esto no ocurre y el proyecto se desarrolla con anticipación, previendo la utilización de un determinado sistema constructivo. En casos intermedios, el proyecto se acomodará parcialmente al procedimiento constructivo.
FACTORES DE DISEÑOFuncionalesEconómicosEstéticosConstructivos
SISTEMA CONSTRUCTIVO
SISTEMA CONSTRUCTIVO
PROYECTO
PROYECTOSISTEMA
CONSTRUCTIVOPROYECTO
GRAN COMPLEJIDAD
UNICO UNICO UNICO
SIMPLE MEDIANA COMPLEJIDAD
TIPO DE OBSTACULO
TIPO DE PUENTE
REPETIDO REPETIDO
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FACTORES QUE INCIDEN EN LA ELECCIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO Numerosos son los factores que condicionan el tipo de sistema constructivo a utilizar. En el siguiente cuadro se resumen algunos de ellos
• OBSTACULO A SALVAR • MAGNITUDES DE LA OBRA
o Volumen o Repetitividad o Geometría
• EMPLAZAMIENTO DE LA OBRA o Distancia a centros de producción o abastecimiento o Accesibilidad
• EQUIPAMIENTO o Medios de transporte, izaje y montaje
CLASIFICACION BÁSICA DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE PUENTES DE HORMIGON
• IN SITU – Encofrados fijos. Cimbras fijas o desplazables. Voladizos sucesivos.
• PREFABRICACION o Parcial – Vigas del tablero. Losetas. Elementos de terminación. Vigas de
lanzamiento. Construcción segmental. o Total
• OTROS
o Rotados o Empujados o Desplazados
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RELACIÓN ENTRE EL SISTEMA CONSTRUCTIVO Y LA LUZ PRINCIPAL DEL PUENTE Es posible correlacionar el sistema constructivo con la luz principal a salvar, a través fundamentalmente del tipo estructural que mejor se acomoda para cada rango de luz.. La tabla siguiente, intenta resumir este concepto partiendo de la clasificación básica antes mencionada.
LOSAS MACIZASLOSAS NERVURADAS
LOSAS ALIGERADAS POSTESADASVIGAS HORMIGON ARMADO
VIGAS PLACAS POSTESADASVIGAS PLACAS ALIGERADAS POSTESADAS
VIGAS POSTESADASVIGAS CAJON POSTESADAS
ARCOSVOLADIZOS SUCESIVOS
DOVELAS IN SITU EN PUENTES ATIRANTADOS
VIGAS PREFABRICADAS HORMIGON ARMADOVIGAS PREFABRICADAS PRE O POSTESADAS
ARCOS Y PORTICOSVIGAS PREFABRICADAS PRE O POSTESADAS
TABLEROS SEGMENTALESCAJONES DE SECCION VARIABLE
VOLADIZOS SUCESIVOSDOVELAS PREFABRICADAS EN PUENTES ATIRANTADOS
VIGAS CAJON POSTESADAS EMPUJADASMIXTO
PREFABRICACION
PARCIAL
TOTAL
IN SITU
6CLASIFICACION BASICA LUZ PRINCIPAL (m)
800 120030 50 80 150 20015 20 500
