CONSTRUCION Y DISEO DE PUENTES

DEFINICIN

Elpuentees unaestructuraque forma parte de caminos, carreteras y lneas frreas y canalizaciones, construida sobre una depresin, ro, u obstculo cualquiera. Los puentes constan fundamentalmente de dos partes, lasuperestructura, o conjunto de tramos que salvan los vanos situados entre los soportes, y lainfraestructura(apoyos o soportes).

El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.

MATERIALESA lo largo de la Historia se han empleado cuatro materiales bsicos para construir puentes:la madera,la piedra,el hierroyel hormign.Los dos primeros, lamaderay lapiedra, se pueden considerar naturales porque se obtienen directamente de la naturaleza y se utilizan sin ninguna transformacin, nicamente es necesario darles forma. Los otros dos, elhierroy elhormign, son artificiales, porque las materias primas extradas de la naturaleza requieren transformaciones ms o menos complejas que cambian sus propiedades fsicas.Los cuatro materiales bsicos han dado lugar a variantes y elementos compuestos que, extrapolando el significado de la palabramaterial, podemos considerarlos nuevos materiales.

Los materiales han tenido y tienen una importancia decisiva en la configuracin de las estructuras y por tanto de los puentes. Por ello, la historia de stos se puede dividir en dos grandes perodos:el perodo de los puentes de piedra y madera y el perodo de los puentes de hierro y hormign.En el primer perodo se utilizaron los dos materiales que hemos considerado naturales, la piedra y la madera. Se utiliz tambin el ladrillo, pero los puentes de este material se pueden incluir como subgrupo de lo de la piedra pues el ladrillo para el constructor de puentes por tanto la morfologa de los puentes de ladrillo es la misma que la de los puentes de piedra. En este primer perodo, la tecnologa de los puentes estaba poco desarrollada, y por ello los materiales tenan una influencia decisiva en su configuracin.En el segundo perodo, el de los puentes metlicos y de hormign, los materiales tambin tuvieron gran importancia en la configuracin de los puentes, pero tanto o ms que ello han tenido las distintas estructuras, que tuvieron un espectacular desarrollo en el siglo XIX, y ello dio lugar a procesos cuasi-independientes de cada equipo por ello su evolucin y desarrollo lo hemos estudiado segn las diferentes estructuras, subdividindolos en los distintos materiales:Elhierro fundidose empez a utilizar como material de construccin a finales del s. XVIII. Se utiliz inicialmente en forma de piezas fundidas que se ensamblaban en obras mediante pernos.Del hierro dulce fundido se pas a mediados de s. XIX alhierro forjado, de mayor resistencia y de regularidad, y a finales del mismo s. al acero, que super a los dos anteriores en resistencia y calidad.El nuevo material, el hierro, fue la causa primera, aunque no la nica, del espectacular desarrollo que se produjo en los puentes durante el s. XIX.A finales del s. XIX apareci elhormign, piedra artificial, ms concretamente un conglomerado, que permiti hacer arcos mayores que los de piedra natural.Este nuevo material dio lugar muy pronto a un nuevo sistema de hacer estructuras: elhormign armado, una colaboracin entre el hierro y el hormign, que permite construir vigas de luces considerables y afinar las Dimensiones de los arcos, lo que no es posible con el hormign en masa ni con la piedra.Los nuevos materiales que han ido apareciendo a lo largo de la Historia, han dado lugar a innovaciones en los puentes, y a evoluciones de su tipologa para adaptarse a sus caractersticas. Al aparecer un nuevo material, los primeros puentes que se construyen con l se proyectan con los tipos y formas de los anteriores, que se haban hecho con otros materiales. Toda innovacin tecnolgica produce desorientacin inicial, pero al irse desarrollando la tecnologa del nuevo material, los puentes van evolucionando hasta llegar a su madurez, y en ella se consigue una adecuacin de materiales, estructuras y formas.Los primeros puentes de hierro imitaron a los de piedra y madera, y los primeros de hormign a los metlicos; muchos de los primeros puentes de hormign armado se hicieron con vigas trianguladas, pero pronto se dejaron de utilizar porque se impusieron las vigas de alma llena, ms adecuadas a este material.El material es fundamental en la concepcin de un puente, porque sus posibilidades resistentes son la que determinan las dimensiones de cada uno de los elementos que lo componen, e influye decisivamente en la organizacin de su estructura.

Pero lo expuesto anteriormente no nos debe llevar a la idea de que los materiales determinan unvocamente los tipos de puentes; dentro de las posibilidades de cada uno de ellos cabe distintos tipos y distintas formas, como fcilmente se puede comprobar si observamos un conjunto de puentes de un mismo material, hechos en diferentes pocas, con diferentes condiciones del medio, o proyectados por distintas personas. Cronolgicamente los puentes metlicos han ido siempre por delante de los de hormign, porque se iniciaron aproximadamente un siglo antes. Tambin han ido siempre por delante en dimensiones, porque el acero es un material con mayor resistencia especfica que el hormign.En el momento actual se estn empezando a probar nuevos materiales para construir puentes con mayorresistencia especficaque el acero. Son losmateriales compuestos, formados por fibras unidas con una matriz de resina, que se utilizan ya desde hace muchos aos en la industria aeroespacial, aeronutica y del automvil, pero que, por diversas razones, todava no se ha desarrollado su empleo en la construccin, aunque ya se han utilizado en algunos puentes como armadura activa, y se ha construido alguna pasarela con estos materiales. La mayorresistencia especficade los materiales compuestos har que en un futuro llegue a haber materiales competitivos con el acero y el hormign para hacer puentes, pero tiene que pasar tiempo hasta que se resuelvan todos los problemas que estos materiales plantean en la construccin de los puentes y, sobre todo, hacerlos asequibles econmicamente.

PARTES DE UN PUENTE

Superestructura - Constituida en trminos generales por las vigas de puente, diafragmas, tablero, aceras, postes, pasamanos, capa de rodadura o durmientes, rieles, etc.

Infraestructura.- Es todo el conjunto de pilas (columnas intermedias) y estribos (muros de contencin en los costados) que soportan a la superestructura.Como elementos intermedios entre la superestructura y la infraestructura se tienen los aparatos de apoyo. Se consideran tambin como parles accesorias de los puentes, las prolongaciones de los aleros de los estribos, los defensivos los terraplenes y protecciones, especialmente en casos de ros caudalosos, as como tambin las alcantarillas de desfogue en los terraplenes de acceso.Vigas.- Reciben esta denominacin por ser los elementos que permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas como con las vigas rectas, arcos, prticos, reticulares, vigas, etc.Tablero.- Es la parte estructural que queda a nivel de sub rasante y que transmite tanto cargas como sobrecargas a las viguetas y vigas principales.Subestructura.- La subestructura sirve de apoyo a la superestructura, est conformada por la cimentacin, los estribos y las pilas.

Cimentacin.- Encargada de transmitir al suelo de fundacin las cargas propias de la subestructura, de la superestructura y de las cargas que operan sobre el puente esta puede ser superficial o profunda, superficial como zapatas de concreto reforzado o pilotes de concreto reforzado ya sea hincados (pilotes), fundidos (pilotes y Caisson).Pilas.- Corresponden a las columnas intermedias y estn constituidas de las siguientes partes:Estribos.- A diferencia de las pilas los estribos reciben adems de la superestructura el empuje de las tierras de los terraplenes de acceso al puente, en consecuencia trabajan tambin como muros de contencinCONSTRUCCIN

En el proyecto de un puente, el problema fundamental que se plantea es saber cmo va a ser, es decir qu tipo de estructura va a tener, qu material se va a utilizar, cules van a ser sus luces, etc. Pero este cmo va a ser el puente, viene condicionado por diferentes factores; el primero de ellos es conocer su comportamiento resistente, es saber cmo va a ser su estructura. Pero adems de saber cmo va a ser el puente, es necesario saber cmo se va a hacer, es decir, el procedimiento a seguir para llevar a buen fin su construccin. Este conocer cmo se va a hacer, va adquiriendo cada vez ms importancia, a medida que crece la luz del puente, llegando a ser casi decisivo en las grandes luces. Actualmente los puentes de luces mayores que se construyen son los colgantes y atirantados, entre otras razones porque sus procedimientos de construccin son ms fciles de llevar a cabo y requieren menos medios, que los de otras estructuras.

Ambos problemas, saber cmo va a ser el puente y saber cmo se va a hacer, no se pueden separar, sino que en el momento de hacer un proyecto se debern tener en cuenta simultneamente. La importancia del proceso de construccin es tan grande y est tan presente en el ingeniero que, como hemos visto, muchos tipos de puentes se conocen por su procedimiento de construccin.Dadas las posibilidades tecnolgicas actuales, la construccin de un puente, salvo los muy pequeos, se deber dividir en partes; este fraccionamiento ser tanto mayor cuanto mayor sea la luz del puente,

Aunque en ello intervienen otros factores que pueden corregir este planteamiento bsico. El puente se deber construir por adicin de partes sucesivas, de forma que en cada etapa de construccin se crea una estructura parcial que se debe resistir a s misma y debe permitir

la construccin de la fase siguiente; o bien, se puede utilizar una estructura auxiliar que resista las diferentes partes, hasta que la estructura est acabada, se resista a s misma, y entonces se pueda retirar la estructura auxiliar.El proceso de construccin adecuado ser el que necesite los mnimos medios de fabricacin y montaje, o los mnimos materiales adicionales para poder resolver la construccin, es decir, para conseguir que las estructuras parciales se soporten a s mismas y soporten la fase siguiente.

Este planteamiento se ver corregido por otros factores que intervienen en el proceso, pero ser siempre un factor determinante a la hora de elegir la solucin de un puente, y su influencia ser cada vez mayor segn crece su luz.La economa de medios de construccin se consigue ms fcilmente cuando las estructuras parciales sucesivas que se van creando al construir el puente, son los ms parecidas posibles en su modo de resistir a la estructura final, y por tanto los materiales que es necesario aadir para resistir estos estados intermedios sern mnimos o nulos. Para evaluar el costo de la obra acabada es necesario sumar los materiales de la propia obra y todos los elementos necesarios para su construccin. No siempre ser ms econmica la obra con un proceso de construccin ms adecuado y por tanto ms econmico, porque puede haber casos en que el exceso de materiales y de medios auxiliares necesarios para la construccin, se vea compensado por la economa de materiales de la propia obra, de forma que la suma total puede resultar menor que en otras estructuras con procesos de construccin ms econmicos. Ejemplo de ello puede ser el arco, que por ser una

Estructura que resiste por forma, no puede funcionar como tal hasta que no se completa. Ello exige gran cantidad de medios para su construccin, pero la economa de materiales del puente arco terminado puede compensar en muchos casos el exceso de medios auxiliares.Tambin se reducen los medios de construccin, haciendo que las diferentes partes que van a formar el puente sean lo ms ligeras posibles. Conviene por tanto utilizar materiales con la mayor resistencia especfica posible. Por ello, la construccin de un puente metlico es siempre ms econmica que la de uno equivalente de hormign, y a esto se debe que los puentes de grandes luces sern siempre metlicos, o de otros materiales de resistencia especfica menor. En los puentes de luces pequeas, medias, e incluso grandes sin llegar a las mayores, la economa del costo del hormign respecto del acero puede compensar el mayor costo de la construccin, pero en los ms grandes no.En el momento actual se empiezan a utilizar los materiales compuestos, aunque su costo es todava muy alto para que se puedan considerar materiales de construccin.

Un problema fundamental, que es determinante en muchos casos a la hora de elegir el proceso de construccin de un puente, es la independencia respecto del medio donde se encuentra. No hay que olvidar que el fin del puente es independizar la plataforma de la va de trfico del agua o del suelo que hay bajo l, y por ello el proceso de construccin necesitar con mucha frecuencia la misma independencia del medio que la obra acabada; ejemplo de ello son los puentes sobre ros de gran caudal, de avenidas frecuentes, o navegables; o los pasos sobre autopistas en funcionamiento. En estos casos ser necesario que, una vez construidos los cimientos, el resto de la obra se construya con la mxima independencia posible del suelo. Este problema condiciona de forma decisiva la construccin de los puentes, y ha dado lugar a muchos de los procedimientos de construccin que se utilizan hoy en da, y que estudiaremos en los distintos tipos de puentes. Los problemas sealados y muchos otros particulares de cada proyecto llevarn en cada caso a adoptar el tipo de estructura, el

material, y el proceso de construccin, ms adecuados para el puente que se quiere construirTIPOS DE PUENTESPUENTES DE VIGAS:-Consisten en varios de estos rganos, que, colocados paralelamente unos a otros con separaciones de 1,2 a 1,5 m, salvan la distancia entre estribos o pilas y soportan el tablero. Cuando son ferroviarios, disponen de vigas de madera o acero y sus pisos pueden Ser abiertos o estar cubiertos con balasto o placas de hormign armado. Los destinados a servir el trfico de vehculos son de acero, hormign armado o pretensado o madera. Las vigas metlicas pueden ser de seccin en "I" o de ala ancha; los caballetes de madera forman vanos con vigas o largueros que descansan en pilas de pilotes del mismo material o en pilotes jabalconados. Los puentes de vigas de hormign armado o de acero pueden salvar tramos de 20 a 25 m; para distancias superiores se utilizan mucho el acero y el hormign pretensado y, cuando la longitud es considerable, las vigas son compuestas. Se han construido algunos puentes con vigas de hormign pretensado, de seccin en "I", que salvan tramos de hasta 48 m.PUENTES CONTINUOS:Pueden ser de viga de celosa, de vigas de acero de alma llena, de vigas o viguetas de hormign armado o de vigas o viguetas de hormign pretensado. Los puentes continuos de viga de celosa suelen ser de dos o tres tramos, pero los de viga armada pueden salvar ininterrumpidamente muchos tramos.El puente contino de tres tramos, con arco anclado en el central, modelo relativamente reciente y de estructura siempre simtrica, es muy estimado para salvar grandes distancias. Aparte de su valor esttico se le considera muy adecuado para las estructuras Cantilver. El puente continuo ms largo es el de Dubuque (Norteamrica, estado de Iowa) sobre el ro Mississippi, con un tramo central de 258 m de longitud.

PUENTES DE ARCOSi son de acero, pueden construirse con articulaciones doble, con los goznes en los estribos solamente, o triple, en cuyo caso existe una articulacin ms situada en la clave del arco. Los arcos de celosa vertical o de arcadas macizas pueden estar unidos a los estribos de forma rgida, en cuyo caso componen un arco fijo no articulado. Las articulaciones tienen por objeto permitir los pequeos desplazamientos causados por las variaciones de carga y temperatura.Los puentes arqueados de hormign armado ms corrientes son del tipo fijo, con tmpano abierto o macizo; en ambos casos han de ser de tablero superior. En los puentes de tmpano macizo el espacio situado entre el intrads del arco y el tablero est relleno de tierra. Los puentes en arco de hormign armado y tablero inferior son muy comunes; la calzada discurre entre los arcos. Tambin se han construidos arcos de tmpano de celosa con hormign y madera.Los arcos de tmpano macizo deben salvar en un solo tramo toda la anchura del obstculo; los de tmpano de celosa pueden tener varios ojos; los de tablero inferior tienen generalmente dos. Las nervaduras de los arcos de hormign armado para tramos largos suelen ser huecas

PUENTES DE ARMADURA RGIDA:Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y estribos de los de viga; esta combinacin forma unidades sencillas sin articulaciones de unin entre las piezas. Se construyen de hormign armado o pretensado o de armaduras de acero rodeadas de hormign. De origen muy reciente, resultan sumamente tiles para separar en niveles los cruces de carreteras y ferrocarriles. En estos cruces suele ser conveniente que la diferencia de niveles sea mnima y los puentes de la clase que nos ocupa son susceptibles de recibir menor altura en un mismo tramo que los otros tipos.

PUENTES DE ARMADURA SENCILLA.Las armaduras de los puentes modernos adoptan muy variadas formas. Las armaduras Prat y Warren, de paso superior o inferior, son las ms utilizadas en puentes de acero de tramos cortos. La Howe slo se emplea en puentes de madera; sus miembros verticales, construidos con barras de acero, estn en tensin, al igual que el cordn inferior, que es de madera.

PUENTES COLGANTESUn puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstculos. A travs de los siglos, con la introduccin y mejora de distintos materiales de construccin, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el trfico rodado e incluso lneas de ferrocarril ligeras.Ventajas

El vano central puede ser muy largo en relacin a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar caones o vas de agua muy anchos. Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos. No se necesitan apoyos centrales durante su construccin, permitiendo construir sobre profundos caones o cursos de agua muy ocupados por el trfico martimo o de aguas muy turbulentas. Siendo relativamente flexible, puede flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente ms rgido tendra que ser ms grande y fuerte.

Desventajas Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requerira cerrarlo temporalmente al trfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vas ferroviarias. Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento (fuerza en sentido curvo) en el suelo, y requieren una gran cimentacin cuando se trabaja en suelos dbiles, lo que resulta muy caro.PUENTES METALICOS

El empleo del hierro signific una transformacin radical en la construccin en general, y en los puentes en particular; sus posibilidades eran mucho mayores que las de los materiales conocidos hasta entonces, y por ello se produjo un desarrollo muy rpido de las estructuras metlicas, que pronto superaron en dimensiones a todas las construidas anteriormente. Hoy en da sigue siendo el material de las grandes obras, y en especial de los grandes puentes, si bien el hierro que se utiliza ahora no es el mismo que se utiliz en los orgenes, porque el material tambin ha evolucionado significativamente; hay diferencia considerable de caractersticas y de calidad entre los aceros actuales, y el hierro fundido que se utiliz en un principio. Coalbrookdale marc el principio de una nueva era en los puentes, que dio lugar a su espectacular desarrollo en el siglo XIX. Entre la construccin del puente de Coalbrookdale, un arco de medio punto de 30 m de luz, con una estructura poco clara, y la construccin del puente de Firth of Forth, un puente cantilver para ferrocarril con dos vanos de 521 m de luz, terminado en 1890, transcurrieron exactamente 111 aos.

El rpido desarrollo a principios del s. XIX de los puentes metlicos se debi bsicamente a dos causas fundamentales: a) En primer lugar, el nuevo material tena muchas ms posibilidades que los anteriores, porque su capacidad resistente era mucho ms alta. b) En segundo lugar, se empez a conocer con cierto rigor el comportamiento resistente de las estructuras, lo que permiti, a la hora de proyectar un puente, dimensionar sus distintos elementos cuantificando su grado de seguridad, y con ello ajustar al mximo sus dimensiones. Los materiales derivados del hierro que se han utilizado sucesivamente en la construccin han sido, la fundicin, el hierro forjado y el acero.PUENTES DE ACEROLos puentes metlicos son estructuras imponentes que se construyen con rapidez. Sin embargo, tiene un alto costo y adems se encuentran sometidos a la accin corrosiva de los agentes atmosfricos, gases y humos de las ciudades y fbricas. Por ello, su mantenimiento es caro.El acero es el material ms importante desde finales del s. XIX para la construccin de puentes metlicos. En un principio su uso fue escaso por su alto costo. Aos despus el material bajo drsticamente su precio. Realizndose impresionantes monumentos de acero.El puente Lupo es el ms grande del mundo, y se encuentra en China. Su estructura forma un imponente arco de acero. Y tiene una extensin de 3,9 kilmetros.

PUENTES DE HORMIGON ARMADO

El hormign armado es una colaboracin del acero y el hormign, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexin. El hormign es muy adecuado para resistir compresiones y el acero en barras para resistir tracciones. Por ello las barras de acero se introducen en la pieza de hormign, en el borde que debe resistir las tracciones, y gracias a la adherencia entre los dos materiales, las primeras resisten las atracciones y el segundo las compresiones.Durante muchos aos las barras de acero eran lisas, pero gracias a una serie de ensayos, se comprob que la adherencia entre el acero y el hormign, uno de los mecanismos bsicos para que el hormign armado funcione, mejoraba significativamente haciendo las barras corrugadas, es decir, con resaltos transversales, y as son las barras actuales.El hormign armado apareci a finales del s. XIX y se desarroll a principios del XX, despus de varias tentativas.

El primer puente de hormign armado, la pasarela de Chazelet, se construy en 1875, con una luz de 16,5 m y 4 m de ancho por Joseph Monier, jardinero de Pars.El hormign armado se extendi rpidamente por toda Europa; a ello contribuy el arco de exhibicin construido en la exposicin universal de Dsseldorf de 1880, que sirvi para dar a conocer este nuevo material.Se imponen dos soluciones clsicas: los de vigas de alma llena, que podan ser vigas en T unidas por la losa superior, o vigas de cajn para las luces mayores; y los arcos, solucin idnea para el hormign, que es un material adecuado para resistir compresiones.

Con hormign armado se llegaron a hacer puentes viga de gran luz; el mayor es el de Ivry sobre el Sena, una pasarela triangulada de 134,5 m de luz, construida en 1930; uno de los mayores fue el puente de Villeneuve-St. Georges tambin sobre el Sena cerca de Pars, una viga continua de alma llena con luz mxima de 78 m, terminado en 1939.Despus de la Segunda Guerra Mundial se construyeron puente de hormign armado, algunos de ellos de luz grande, pero rpidamente se impuso el hormign pretensado y los puentes de hormign armado han quedado reducidos a las losas de pequea luz.

CONCLUSIONES

El diseo y laconstruccinde los puentes es una alternativa vlida para puentes de gran magnitud. Laincorporacinde nuevastecnologas, como la requerida para construir puentes requiere lacreacinde una infraestructuracostosaque al momento no existe en el Per. Como se ha podido apreciar, los puentes son estructuras que pueden cambiar la vida de los seres humanos, pues significan ms que el acceso a un territorio inicialmente dividido por caractersticas geogrficas,sino que representan una serie de oportunidadespara las sociedades involucradas, ya seaen el mbito social, cultural y econmico Es por eso que la fabricacin de puentes se torna tan importante, y en particular en el caso de la sierra del Per, donde existen abundantes desniveles territoriales y caractersticas geogrficas que pueden dividir y aislarpueblos enteros.

ANEXOS:

Estructura del puente

Puentes ecolgicos

Diseo del puente

BIBLIOGRAFIA:

1) EDITORES TECNICOS ASOCIADOS S.A (2011), PUENTES Y PASOS ELEVADOS PARA CARRETERAS Y VAS URBANAS. PRIMERA EDICIN EDITORIAL REVERTE. Pp. 235

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3) JAVIER LEON, G (2009), ESTUDIO DE COMPORTAMIENTO EXPERIMENTAL DE DOS PUENTES DE FBRICA ENSAYADOS HASTA ROTURA, SEGUNDA EDICION EDITORIAL SERGIO RAUL ESPEJO. Pp. 90

LOS PUENTESPGINA 19