Contenido1.CONSIDERACIONES GEOLGICAS RELACIONADAS CON UN PROGRAMA DE INVESTIGACIN DE CIMENTACIONES22.INDIQUE EL PLANEAMIENTO QUE SE DEBE SEGUIR EN UN PROGRAMA DE INVESTIGACIONES DEL SUB SUELO PARA LA CIMENTACIN DE EDIFICIOS Y PUENTES33.INDIQUE EL PROCESO DE INVESTIGACIN GEOLGICA PARA LOS SIGUIENTES CASOS4Suelos Hidromrficos4Suelos lagunares4Suelos Compresibles4Suelos elicos4Suelos sdicos salinos5Suelos aluviales y coluviales54.PRINCIPIOS DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES INTERMEDIAS Y PROFUNDAS:5A.Cimentaciones Superficiales:5B.Cimentaciones Profundas:55.QU ESTUDIOS GEOLGICOS SON CONSIDERADOS PARA LA CONSTRUCCIN DE UN PUENTE?76.INDIQUE LOS RIESGOS MAYORES QUE SE PRESENTAN EN UN PUENTE.7Crecida de ros7Erosin de pilas y estribos87.CONSIDERACIONES GEOLGICAS QUE SE CONSIDERAN EN LA CONSTRUCCIN DE UN PUENTE.10Tipo de material108.MTODOS DIRECTOS E INDIRECTOS PARA LA EXPLORACIN DE SUELOS PARA LAS EDIFICACIONES Y PARA LOS PUENTES12Mtodos indirectos12Mtodos directos149.HISTORIA DEL ORIGEN Y EVOLUCIN DE LOS PUENTES.16Orgenes de los Puentes.1610.INDIQUE EL TIPO DE PILAS O APOYOS QUE SE RECOMIENDAN EN PUENTES SEGN EL TIPO DE FLUJO.1911.QU TRABAJOS RECOMENDARA USTED SI UN RIO PRESENTA DEMASIADOS PECIOS O DESPOJOS?23BIBLIOGRAFA24

CUESTIONARIO DE GEOLOGA APLICADA EN PUENTES

1. CONSIDERACIONES GEOLGICAS RELACIONADAS CON UN PROGRAMA DE INVESTIGACIN DE CIMENTACIONES

FERNNDEZ CALLA, J. (2008) Propone las consideraciones geolgicas en cimentaciones son:

Bsqueda del suelo estable: aspecto hace mencin a que se debe buscar el nivel donde un cimiento es estable, ya que es el lugar donde se fundar la estructura as mismo proponer o recomendar soluciones en caso de no encontrar suelo firme a una profundidad econmica.

A nivel de geologa, la bsqueda del suelo se hace evaluando el tipo de suelo y la posibilidad de encontrar indicios o el suelo firme as como los principales problemas que se pueden encontrar, hblese de socavamientos o erosin del suelo por diversos motivos, sin juzgar las propiedades mecnicas, pues esto corresponde a la mecnica de suelos.

La capacidad de carga o portante del suelo: La importancia de esta consideracin radica en el peso que soportarn el suelo. Esta informacin es brindada por medio del perfil geolgico; como son el material encontrado en la zona del proyecto, y pes es el material donde se fundar el cimiento, as mismo el drenaje del suelo y una clasificacin geolgica son suficientes para obtener una primera aproximacin a la resistencia de suelo desde el punto de vista geolgico.

Tener en cuenta el nivel fretico: el nivel del agua en el suelo, es un agente muchas veces perjudicial en los construcciones de las cimentaciones, ya que en conjuntamente con las arcillas traen consigo grandes problemas de estabilidad en las estructuras; debido a la expansin y contraccin de este tipo de suelos. O muchas veces puede tener sales ataquen al concreto, logrando reacciones perjudiciales. Es por ello que la determinacin del nivel fretico es de vital importancia ya que condiciona la profundidad y el tipo de cimentacin que geolgicamente es determinable y que sirve al ingeniero civil para tal dimensionamiento.

La exploracin del subsuelo: Permite dar un diagnstico del suelo. Y para la ingeniera civil lo que le interesa de la geologa en el perfil geolgico y geotcnico, con la finalidad de determinar caractersticas generales de material que encontramos y su distribucin en los estratos; obtenindose una radiografa del suelo brindada por la geologa aplicada a las cimentaciones; cabe mencionar que el tipo de exploracin del suelo depende del tamao o magnitud de la construccin en altura, es as que la exploracin del subsuelo es necesario ya todos los aspectos y caracteristicas en el suelo condicionan la cimentacin.

2. INDIQUE EL PLANEAMIENTO QUE SE DEBE SEGUIR EN UN PROGRAMA DE INVESTIGACIONES DEL SUB SUELO PARA LA CIMENTACIN DE EDIFICIOS Y PUENTES

El objetivo de la cimentacin es transmitir de forma segura los esfuerzos generados por las cargas de la estructura hacia el suelo.

Para definir el camino a seguir para realizar cimentaciones debemos tener muy en consideracin los obstculos que se nos presentan y cmo evaluarlos y de alguna manera evadirlos o superarlos.

La geologa juega un papel preponderante en el estudio de las cimentaciones y para ello se tendrn en cuenta los siguientes puntos:

Variaciones del nivel fretico

Variaciones del volumen del suelo

Establecer la naturaleza de los suelos

Presencia de Agua en el Subsuelo.

Examinacin geomorfolgica y geolgica del suelo: Es decir si es por ejemplo una planicie aluvial, plataforma calcrea u otros y as evaluar los problemas que se presentan en cada caso.

Para la realizacin de dicho programa se debern responder las siguientes preguntas:

Cul es la naturaleza del contexto geolgico y cules son las dificultades para prevenir posibles problemas?

Para dar solucin a esta pregunta tenemos que identificar la formacin geolgica en la que se ubica el proyecto, teniendo este dato se procede a caracterizar el material y as evaluar las dificultades.

Qu tipo de suelo constituye el subsuelo?

Queda determinado haciendo calicatas y evaluando el material de esta.

Qu tamao tiene la anomala?

Si se ubica alguna tiene que dimensionarla adems de referenciarla y tomar fotografas para futuras inquietudes.

Existe nivel fretico?

Se identifica si sta se ubica a una profundidad inferior a la profundidad de cimentacin. En caso de que se encuentre se tomarn las precauciones necesarias para el tipo de cimiento y protegerlo de la accin de sta en caso sea necesario.

Hacer el estudio de suelos.

Es decir determinar los parmetros numricos y cualitativos que definirn el tratamiento final del suelo de fundacin.

3. INDIQUE EL PROCESO DE INVESTIGACIN GEOLGICA PARA LOS SIGUIENTES CASOS

Suelos Hidromrficos

Definicin: Este Orden agrupa los suelos cuyas caractersticas estn determinadas por una evolucin dominada por el efecto de un exceso de agua, en razn de la saturacin, ya sea temporaria o permanente, de una parte o de la totalidad del perfil.

Estos suelos presentan rasgos redoximrficos que indican la presencia de un nivel fretico elevado o una capa impermeable cercana a la superficie y se originan como resultado de inundaciones naturales o artificiales del suelo durante perodos cortos o prolongados. (Ibellone, 2009).

La investigacin geolgica en este tipo de suelos puede ser a travs de perfiles pedolgicos (estratos) a travs de pozos o calicatas, describiendo posteriormente los perfiles propuestos, teniendo en cuenta las posibilidades de encontrar capa fretica alta.

Suelos lagunares

Definicin: En general son sedimentos de grano fino, predominando los limos y las arcillas. El contenido de materia orgnica puede ser muy alto, sobre todo en zonas pantanosas. Frecuentemente presentan estructuras laminadas en niveles muy finos. En condiciones de agua salada se forman precipitados de sales (Ayala, 2015).

Debido a que son suelos blandos y altamente orgnicos, para su inspeccin geolgica, pueden realizarse sondeos tipo pozos a cielo abierto como calicatas cuyas dimensiones dependern de la necesidad del proyecto asi como de la ubicacin de los mismos.

Suelos Compresibles

Definicin: Se incluyen aqu los suelos de elevada deformabilidad que pueden dar lugar a asientos de entidad de los rellenos que se cimientan sobre ellos, provocando deformaciones en los firmes. Son depsitos de capas muy compresibles, generalmente de baja densidad. Suelen encontrarse en zonas bajas y frecuentemente se encuentran saturados. La presencia de materia orgnica en estos depsitos incrementa su deformabilidad y modifica la evolucin con el tiempo de las deformaciones

En este caso el proceso de investigacin geolgica se realiza normalmente empleando sondeos tipo SPT

Suelos elicos

Definicin: son suelos producidos por la accin del viento, es decir, son aero transportables y precipitados por la lluvia. El estudio de estos suelos es importante, por ello se debe realizar sondeos profundos que permitan analizar el grado de compactacin que tengan.

Suelos sdicos salinos

Definicin: Llamase as a aquellos suelos cuya conductividad del extracto de saturacin es mayor a 4 mmhos/cm y el porcentaje de sodio intercambiable es mayor de 15

Este tipo de suelos se produce como resultado de procesos combinados de salinizacin y acumulacin de sodio. Debido a su concentracin de minerales, una buena opcin para estudiar su geologa as como determinar factores como su Ph es a travs de sondeos geofsicos como ensayos de conductividad elctrica.

Suelos aluviales y coluviales

Depositos Coluviales: Son materiales transportados por gravedad, la accin del hielo deshielo y, principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteracin in situ de las rocas y posterior transporte como derrubiosde ladera depsitos de solifluxin (Ayala, 2015).

Estos suelos pueden ser estudiados por medio de sondeos, aunque es de gran ayuda observar los taludes formados por los mismos, ya que debido a su transporte es posible diferenciar las etapas de formacin del suelos

Depositos Aluviales: Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamao vara desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies ms gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma estratiforme, con cierta clasificacin, variando mucho su densidad. Estn muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles fluviales, llanuras y abanicos aluviales, terrazas y paleocauces (Ayala, 2015).

Estos suelos pueden ser estudiados por medio de calicatas y sondeos abiertos que permitan observar las caractersticas de los estratos, aunque tambin se pueden aprovechar los taludes.

4. PRINCIPIOS DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES INTERMEDIAS Y PROFUNDAS:

A. Cimentaciones Superficiales:

Mariano Ruz y Silvia Gonzles (2002) sealan las siguientes caractersticas de las cimentaciones superficiales:

La profundidad no es mayor que dos veces el ancho del cimiento

Los elementos portantes son las columnas y los dems elementos funcionan como elementos de amarre o arriostre.

El tipo de cimentacin se elige de acuerdo a la carga y al tipo de suelo

Se usan cimentaciones corridas (de concreto ciclpeo).

B. Cimentaciones Profundas:

Braja M. Das (2011) establece que las cimentaciones profundas tienen los siguientes principios:

Se usan cuando el estrato resistente est a mayor profundidad, es decir hay material de relleno de gran potencia en la parte superior del suelo.

Se usan pilotes los cuales son estructuras de hormign, asfalto, madera o acero cuya funcin es penetrar hasta el estrato de gran resistente para as transmitir cargas y dar seguridad a la estructura.

En obras de gran envergadura mayormente.

5. QU ESTUDIOS GEOLGICOS SON CONSIDERADOS PARA LA CONSTRUCCIN DE UN PUENTE?

Geolgicamente, el estudio de Puentes comprende:

1) Estudios y Reconocimiento

Condiciones Morfolgicas

Condiciones climatolgicas

Hidrologa

Suelos

Pendientes

Presas reguladoras

2) Riesgos Mayores

3) Ejecucin de trabajos

Los estudios geolgicos para puentes tiene por objetivo establecer las caractersticas geolgicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geolgicas que se encuentran identificando tanto su distribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes.

Los estudios geolgicos y geotcnicos comprendern:

Revisin de informacin existente y descripcin de la geologa a nivel regional y local

Descripcin geomorfolgica

Zonificacin geolgica de la zona

Definicin de las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos y/o rocas.

Definicin de las zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro

Recomendacin de canteras para materiales de construccin

Identificacin y caractersticas de fallas geolgicas.

6. INDIQUE LOS RIESGOS MAYORES QUE SE PRESENTAN EN UN PUENTE.

Los riesgos mayores que se presentan en puentes son: crecida de ros y erosin de pilas y estribos.

Crecida de ros

Una avenida (conocida en algunos lugares tambin como crecida de un ro, arroyo, etc., creciente, riada o aguas altas) es la elevacin del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de ste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del ro puede resultar insuficiente para contenerlo. Entonces el agua lo desborda e invade el lecho mayor, tambin llamado llanura aluvial.

Durante las crecidas, el caudal y la velocidad de la masa lquida aumentan en forma considerable la fuerza erosiva del agua y su capacidad de transporte. As, un corto perodo basta para provocar cambios sensibles en la morfologa de los mrgenes y del lecho del ro, ocasionando desbordes significativos. Para minimizar o incluso anular dichos desbordes, una adecuada defensa riberea, un enrocado o la construccin de espigones, pueden ser ciertamente efectivos para prevenir este tipo de daos.

Figura 1: Puente daado por el Fenmeno de El Nio en la Costa Peruana.

Figura 2: Puente destruido por una avenida.

Erosin de pilas y estribos

Una de las causas de daos a la estructura de puentes, es la erosin del lecho de sus pilas y estribos; lo cual incide directamente en la seguridad de las cimentaciones.

Los procesos erosivos que tienen lugar, en los estribos o en la pilas de puentes, atraviesan zonas inundables o lechos de ro.

De forma general, las variables que influyen tendrn la forma de parmetros del terreno, agua (velocidad) y geometra.

Los problemas relacionados con los procesos de erosin local en pilas, pilotes y cabezales de cimentacin de puentes resultan de gran importancia en la ingeniera. Los criterios de diseo, para el control de la erosin local en pilas, tiene una base emprica, estando las frmulas disponibles basadas en experiencias de laboratorio, sin verificaciones extendidas a escala natural.

Figura 3: Erosin de pilas de puente en cauce de ro - Venezuela

Figura 4: Erosin de pilas y estribo de puente estrecho - Ecuador

Figura 5: Erosin de pilas y estribos en puentes

7. CONSIDERACIONES GEOLGICAS QUE SE CONSIDERAN EN LA CONSTRUCCIN DE UN PUENTE.

Antes de proceder con el diseo del proyecto de un puente, es indispensable realizar los estudios bsicos que permitan tomar conocimiento pleno de la zona, que redunde en la generacin de informacin bsica necesaria y suficiente que concluya en el planteamiento de soluciones satisfactorias plasmadas primero en anteproyectos y luego en proyectos definitivos reales, y ejecutables.

El proyectista deber informarse adecuadamente de las dificultades y bondades que le caracterizan a la zona antes de definir el emplazamiento del puente. Emplazamiento que deber ser fruto de un estudio comparativo de varias alternativas, y que sea la mejor respuesta dentro las limitaciones (generacin de informacin) y variaciones de comportamiento de los cambios naturales y provocados de la naturaleza.

Pearanda y Acevedo sealan que una de las consideraciones que se debe tener presente en la construccin es el tipo de material presente en la zona a construir, como se detalla a continuacin:

Tipo de material

Figura 6: Perfil esquemtico del suelo

1. Supongamos primeramente el material I es bastante resistente y de espesor adecuado para soportar las cargas que le imponga la superestructura; sin duda que el tipo de cimentacin a elegir ser el de zapatas desplantadas sobre el mismo. Si el material I es arena grava, hay que considerar los siguientes casos:

a) Aunque este es un buen material de cimentacin estando confinado, aqu no es muy bueno porque est libre y tiende a salirse bajo el efecto de cargas, provocando asentamientos indeseables.

b) Es fcilmente arrastrado por la corriente, produciendo socavamiento peligrosas, al menos que su espesor sea mayor que la profundidad de mxima socavacin.

2. Si el material I no es muy resistente pero si de grande espesor, podemos pensar en usar:

a) Pilotes por friccin que aprovechen este material (el tramo til es el que se halla debajo de la profundidad de mxima socavacin) si es medianamente resistente.

b) Pilotes con apoyo de punta que descansen en algn manto resistente inferior, II o III.

c) Cajones, que se apoyen en este material I, o que desciendan hasta otro ms resistente, II o III.

d) Respecto de este caso podemos agregar que si el material I es aluvin y est saturado o sumergido puede ser riesgoso el uso de cajones abiertos ya que se presenta en el material una tendencia a fluir hacia adentro del cajn durante el descenso de este, perturbando su estabilidad (puede inclinarlo). En tal caso se recomienda el uso de cajones neumticos. Puede presentarse adems casos como los que siguen:

3. Que los mantos de los materiales I, II, III, etc. Estn inclinados respecto a la horizontal y puede suceder que aunque son muy resistentes y estables para cargas normales a sus planos se comporten de manera diferente para cargas tangenciales. Lo mismo puede ocurrir para mantos horizontales pero que llevemos a ellos cargas tambin horizontales, como en el caso de estribos de arcos o atraques de puentes colgantes.

4. Pueden ser que el manto de cimentacin sea de origen calizo. La caliza es muy buen material de cimentacin, pero se corre el peligro de que el agua disuelva alguno de sus componentes, provocando as la formacin de cavidades. La presencia de corrientes de agua en este tipo de material puede arruinar la estabilidad de nuestra estructura.

Figura 7:

8. MTODOS DIRECTOS E INDIRECTOS PARA LA EXPLORACIN DE SUELOS PARA LAS EDIFICACIONES Y PARA LOS PUENTES

Mtodos indirectos

Los mtodos indirectos para el muestreo y exploracin de suelos suelen utilizarse para evaluaciones preliminares del proyecto, as se determinan las condiciones y los equipos a utilizar para una exploracin de suelos ms precisa

a) Mtodo Ssmico

Consiste en provocar una explosin en un punto determinado del rea a explorar usando una pequea carga de explosivo, usualmente nitro amonio. Por la zona a explorar se sitan gefonos cada 15 30 cm. Este procedimiento se funda en la velocidad de propagacin de las ondas vibratorias de tipo ssmico a travs de diferentes medios materiales (Sanz Llano, 1975).

Figura 8: Esquema del mtodo ssmico

b) Mtodo de resistividad elctrica

Consiste en inducir una corriente elctrica a travs de los suelos, de tal forma que se presente una mayor o menor resistividad elctrica para determinar la presencia de estratos de roca en el subsuelo. Mayores resistividades corresponden a rocas duras, siguiendo con rocas suaves y as sucesivamente hasta valores menores correspondientes a suelos suaves saturados. (Sanz Llano, 1975).

Figura 9: Diagrama de mtodo de resistividad elctrica

c) Mtodos magnticos y gravimtricos

Para el primero se utiliza un magnetmetro, que mide la componente vertical del campo magntico terrestre en la zona considerada en varias estaciones prximas entre s. En los mtodos gravimtricos se mide a aceleracin del campo gravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. La informacin que proveen estos mtodos es algo errtica y difcil de interpretar (Sanz Llano, 1975).

Figura 10: Principio de un Gravmetro

Figura 11: Principio de magnetometra

Figura 12: Prospeccin y gravimetra

Mtodos directos

a) Pozos a cielo abierto

Es el mtodo ms satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo. Consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para poder introducirse en l, examinar los diferentes estratos del suelo en su estado natural y extraer muestras alteradas e inalteradas. Su aplicacin eficiente resulta sobre suelos cohesivos.

Figura 13: Pozo a cielo abierto, calicata.

b) Pala posteadora

Es un mtodo manual de exploracin somera que consiste en hincar un barreno y obtener muestras del tipo alterado, pero representativas en cuanto al contenido de agua. Se utiliza en lugares donde otros equipos mecnicos no pueden ser usados.

c) Tubo Shelby

Consiste en un tubo afilado de 7.5 a 10 cm de dimetro que se hincan a presin para obtener muestras relativamente inalteradas de suelos finos blandos o semiduros.

d) Sondeo de penetracin Estndar

Con esta tcnica se rescatan muestras alteradas de los suelos y se mide la resistencia al corte con el nmero de golpes con el que se hinca el penetrmetro una distancia de 30 cm. El equipo consta de un penetrmetro el cual se hinca a golpes mediante un martinete de 63.5 kg que cae desde 76 cm de alto.

Figura 14: Ensayo de Penetracin estndar (SPT)

e) Muestreador Deninson

Consiste en dos tubos concntricos que se hinca en el suelo para obtener muestras alteradas o inalteradas con ayuda de la inyeccin de fluido de perforacin que se hace circular entre ambos tubos.

Figura 15: Esquema de muestreador Deninson

9. HISTORIA DEL ORIGEN Y EVOLUCIN DE LOS PUENTES.

Orgenes de los Puentes.

LPEZ. William (2010). Propone que el origen de los puentes

Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Siendo los primeros puentes hechos de un tronco de rbol, que uso el hombre prehistrico para conectar las dos orillas de un rio. Tambin hizo ingeniosas losas de piedras para arroyos pequeos cuando no haban arboles cerca. Los siguientes arboles fueron arcos hechos con tablones o eventualmente piedras, usando un soporte simple y colocando vigas transversales.

Posteriormente los puentes empezaron su evolucin siendo el ms antiguo un puente de madera, tal y como el historiador griego, Herodoto describe que dicha construccin fue con madera de barcas de los soldados del rey Jerjes, y tambin se refiere a un gran puente construido en tiempo de Nabucodonosor, que, atravesando el ufrates, una las dos partes de Babilonia, con una longitud de ms de 900 m. Los puentes ms antiguos de piedra fueron construidos por los egipcios del Imperio Antiguo y desde esta civilizacin se considera el inicio de la evolucin de los puentes; pues estas construcciones se hicieron con rocas de calizas y granticas, y por estar construidas con piedra (material de uso directo, sin sufrir proceso).

Por otro lado Manterola, J. (1990). Describe que la evolucin de los puentes es la siguiente:

I. PUENTE DE PIEDRA Y MADERA.

Son los puentes que han estado presentes ms tiempo en la historia del hombre, ya que los puentes modernos se remontan a ms o menos a la primera revolucin industrial. Estos puentes se elaboraban con la materia que se extrae directamente sin sufrir algn tipo de trasformacin. Los principales constructores fueron los romanos, quienes ha dejado un legado en ingeniera de puentes muy avanzado y con el criterio de durabilidad.

Figura 16: Puente romano de piedra en

(Lugo, Italia)

II. EL PUENTE METLICO

El cambio fundamental del puente se realiza por el cambio de una de sus variables significativas, el material resistente. La fundicin, en primer lugar, el hierro dulce y finalmente el acero introduce dos posibilidades extraordinariamente fructferas. Aumenta espectacularmente la relacin entre la capacidad resistente y el peso propio.

A finales del siglo XVIII se construye el puente de Coalbrookdale (1776-1779) sobre el Severn en Inglaterra, el primer puente de fundicin que dio lugar a la poca ms brillante de la historia de los puentes y que se desarroll a lo largo de todo el siglo XIX

Figura 17: Puente metlico Coalbrookdale

(Normanda-Inglaterra)

III. PUENTES DE HORMIGN ARMADO

Luego los puentes se hicieron de hormign reforzado con varillas de acero. Pues este material heterogneo introduca de nuevo la posibilidad de conseguir un material moldeable de aspecto ptreo, la piedra artificial, que con la adicin de armadura le proporcionaba la resistencia a. Sin embargo este nuevo material tiene como inconveniente principal la fisuracin del hormign y su deformacin, cuando se trata de cubrir luces importantes a flexin. Por esta razn se emple principalmente en luces reducidas cuando iba unido al tablero flecto-traccin necesaria para resistir la flexin.

Figura 18: Puente de Chazelet, en Francia

IV. PUENTE HORMIGN PRETENSADO

El pretensado supone la posibilidad de utilizar la accin a nuestra conveniencia. Si no es una Idea nueva en la construccin, s es la primera vez que esta posibilidad se nos ofrece con toda rotundidad y con un grado de desarrollo poco frecuente. La fisuracin del hormign armado y su deformacin, que tena a los puentes rectos reducidos a cubrir luces pequeas, queda contrarrestada por la accin del pretensado, el cual a partir de cumplir su misin puede, si se quiere, convertirse en una armadura ms del hormign.

Figura 19: Vista inferior del puente

Antig Regne de Valncia, Francia

V. PUENTES METLICOS MODERNOS:

Estos puentes se han desarrollado despus de la segunda guerra mundial, el principal avance es en el diseo del arco, que se hizo ms ligero comparado con las grandes longitudes que alcanza y por otro lado el desarrollo de la carga que soporta es mucho mayor

Figura 20: Puente Metlicos George

(Virginia Occidental, Estados Unidos)

VI. PUENTES COLGANTES:

Un puente colgante es un puente cuyo tablero, en vez de estar apoyado sobre pilas o arcos se sujeta mediante cables o piezas atirantadas desde una estructura a la que van sujetas. Una de sus variantes ms conocidas es el que tiene una catenaria formada por numerosos cables de acero, de la que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. La catenaria cuelga de dos torres de suficiente altura, encargadas de llevar las cargas al suelo.

Figura 21: Puente colgante El Golden Gate

(California, Estados Unidos)

VII. PUENTES ATIRANTADOS

Es a aquel cuyo tablero est suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques. Se distingue de los puentes colgantes porque en stos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente a traccin, y los atirantados tienen partes que trabajan a traccin y otras a compresin.

Figura 22: Puente Octvio Frias de Oliveria Figura 23: Puente atirantado La Plata Bridge

(Sao Paolo, Brasil)(Puerto Rico)

10. INDIQUE EL TIPO DE PILAS O APOYOS QUE SE RECOMIENDAN EN PUENTES SEGN EL TIPO DE FLUJO.

Antes de sealar los tipos de pilas, se definir lo que es una pila.

Segn Carlos Crespo (2004), menciona que las pilas apoyos intermedios que soportan las estructuras de los puentes, en trminos generales no tienen empuje de tierra pero cuando son de gran altura influye mucho el viento y el agua.

Ramrez y Torres (2008) sealan que pueden ser de varios tipos de pilas segn la seccin transversal, en las Fotografa (1, 2 y 3), se puede observar las formas geomtricas.

Figura 24: Pila punta de diamante.

Figura 25: Pila rectangular.

Figura 26: Pila circular.

Para el estudio de las pilas es necesario en estudio de la socavacin a las que estn expuestas:

Socavacin local en pilas

Cuando se coloca una pila de puente en la corriente de un ro se produce un cambio en las condiciones hidrulicas de sta, y por lo tanto, en su capacidad para producir arrastre slido. Si la capacidad de arrastre supera localmente el aporte del gasto slido del ro, ocurrir en la pila una socavacin local.

El fenmeno de socavacin o erosin local en pilas, es uno de los problemas con los cuales hay que tomar contacto durante el diseo de obras de lechos de ros. La profundidad de la erosin localizada est estrechamente vinculada a las particularidades hidrulicas del flujo, es decir a la distribucin de los caudales especficos. Adems de los procesos naturales de modificacin permanente de los lechos de ros (transporte y arrastre de sedimentos).

La erosin causada por el flujo alrededor de obstculos, como pilas de puente, se llama erosin local. Fsicamente el fenmeno consiste, en que alrededor de la pila se dan velocidades localmente mayores que las promedio de la corriente, acompaadas generalmente de un sistema de vrtices frontales, laterales y de estela detrs de la pila.

Por las caractersticas de las lneas de corriente, los vrtices de eje horizontal son los responsables de la mayor parte de la socavacin producida. La geometra de una pila influye significativamente en la profundidad de socavacin puesto que esta refleja la intensidad de los vrtices de eje horizontal en la base de la pila. (Vase la figura 1) representacin grfica del proceso.

Figura 27: Intensidad y localizacin de los vrtices. Tomado de U.S Department of transportation, 2002.

Vrtice es un flujo turbulento en rotacin espiral con trayectorias de corriente cerradas.

Este sistema de vrtices es el principal responsable de la socavacin. Los granos (partculas de tierra) del lecho son aspirados por los vrtices y el fondo parece hervir por el movimiento de los granos. El foso que se forma rodea a la pila, con la mayor profundidad y extensin situada en la cara frontal. Como en otros fenmenos de erosin, hay una dependencia mutua entre flujo y el foso de socavacin, de manera que a largo plazo, si las condiciones hidrulicas son permanentes, se alcanza un equilibrio en la forma y tamao de los fosos.

Para el clculo de la socavacin local en la pila rectangular, punta de diamante, circular, se utilizar la ecuacin propuesta por Chandra Nalluri, Francisco Plata, Juan G. Saldarriaga, la cual presenta la mejor disposicin de datos mezclados para el clculo de socavacin local (Mezcla de datos de campo y laboratorio).

Donde:

es la Profundidad de socavacin medida desde el nivel medio del lecho.

el Dimetro medio de los sedimentos del lecho.

la Profundidad del flujo

la Base o dimetro de la pila

el Nmero de Froude del flujo.

Simulacin numrica

Un grupo de Investigadores (Lizarazo, et al., 2008), realizaron un simulacin numrica donde muestran grficas de la distribucin de velocidad para los diferentes perfiles de pilas de puentes. La simulacin se realiz con el software Ansys.

Figura 28. Distribucin de velocidad en el lecho para pila rectangular.

Figura 29. Distribucin de velocidad en el lecho para pila circular.

Figura 30. Distribucin de velocidad en el lecho para pila punta de diamante.

Se concluye que las mayores velocidades del flujo del agua se presentan en las zonas ms prximas de lados laterales de las pilas (franja de color rojo), dichas velocidades son localmente mayores que la velocidad de la corriente media, siendo el mximo en la pila rectangular, a una distancia de 2m, el mnimo en la geometra circular a la distancia de 2.40m.

La pila en punta de diamante presenta la mayor velocidad a la distancia de 3m, favorable porque se reduce la verticidad lateral, logrando adems desplazar los vrtices en longitud aguas abajo de la pila, en las zonas alejadas el flujo no es alterado.

La pila circular porticada disminuye la capacidad de transporte del equilibrio (volumen aislado de fluido) al obstaculizar el fluido en la primera pila, creando vrtices laterales y estelas en medio del sistema porticado, que socavan el lecho de ro, al existir mayor rea normal al flujo.

Geometra de la pilas de los puentes:

Los estudios de diseos de pilas que afecten en menor magnitud las condiciones hidrulicas del cauce son recientes, las metodologa consisten en implementar elementos no estructurales a la pila para la disipacin de energa a travs de la disminucin de los vrtices y las corrientes secundarias.

La geometra propuesta busca tener en cuenta las condiciones que se presentan a continuacin:

1. La forma de la pila deber ser currentilneo o hidrodinmica. Para alinear su forma con las lneas de corriente anticipadas al flujo.

2. El ngulo de incidencia con respecto a la corriente del cauce debe ser cero.

3. La geometra hidrodinmica de la pila debe iniciar a una profundidad de desplante de 1m hasta el nivel mximo del agua esperado en la avenida del ro. 4. Reduccin de vorticidad y corrientes secundarias.

4. Traslado del punto de separacin hacia aguas debajo de la pila, la mayor distancia posible. Por consiguiente disminucin de la regin separada.

5. Velocidad aguas arriba de la pila no debe ser menor que el 65% del valor superficial de la corriente libre.

La presencia de la forma hidrodinmica debilita la accin de los vrtices de herradura, consecuente al flujo que es capaz de seguir la trayectoria del cuerpo disminuyendo la divergencia de las lneas de corrientes. Las corrientes secundarias generadas en el flujo separado (regin azul), solo pueden actuar sobre el lecho mediante vrtices laterales ya bien distanciados de la cara posterior de la pila rectangular original.

La geometra de pila con aristas que forman ngulos rectos (rectangular), obstaculiza en mayor grado el flujo de agua, por lo tanto se generan corrientes descendentes y presiones dinmicas altas en el lecho del ro aguas arriba de la pila.

11. QU TRABAJOS RECOMENDARA USTED SI UN RIO PRESENTA DEMASIADOS PECIOS O DESPOJOS?

Hacer proyectos de reforestacin en las zonas de ladera del curso alto o medio. Como se sabe que un ro acarrea material de las zonas ya mencionadas debido a la gran erosin lateral, y la intensidad de este, fenmeno natural, aumenta si se encuentran despobladas de vegetacin. Entonces el proyecto consistira en reforestar con rboles, con la sugerencia de que sea rboles autctonos de la zona permitiendo conservar y restaurar el paisaje autctono del lugar; y por otro lado que sea rboles que sujeten grandes masa de suelo; con la finalidad de obtener la estabilidad del talud.

Trabajos de Drenaje en los taludes. Este proyecto especialmente es aplicado a aquellos zonas donde el factor agua intervine muchsimo en taludes de un ro que superen los 10 metros. Esto es, ya que el agua desestabiliza el material del talud hace que constantemente cada material al ro y este cumple su labor de acarrearlo y depositarlo en zonas bajas. Entonces la un proyecto de drenaje, como son las zanjas de coronacin permitira estabilizar el talud drenado el agua.

Construccin de Muros de Contencin o Gaviones. La elaboracin de gaviones es muy sencilla y econmica; este proyecto se ejecutara en las riberas de los ros del cauce alto y medio que son las zonas en donde la erosin lateral es el fenmeno ms agresivo en lo que concierne a acarreo de grandes masa de despojos; este proyecto no se har como un muro vertical, pues se hace dndole cierta inclinacin con la finalidad de evitar el volcamiento del muro por el empuje del agua. Por otro lado hacer muros de contencin de concreto ciclpeo o armado; se sugiere este proyecto siempre y cuando la economa no sea un factor que intervenga en la construccin; en otras palabras, los muros de contencin son caros, pero si se encuentra al alcance sera una buena opcin combinndola con el programa de reforestacin aplicado anteriormente.

Y la ltima propuesta, sera hacer minipresas a diversos puntos a lo largo del ro, cuya funcin no sea la de almacenaje de agua, sino la retencin de los despojos que acarrea el ro. Donde los tamaos de las estructuras variaran de acuerdo a la cantidad de materiales que transporta el ro.

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