cuestionario de puentes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

I.- RESUMEN (ABSTRACT):

En el desarrollo de un rio ya sea en su parte joven, media o vieja se buscara determinar el mejor lugar para la colocación de un puente; para lo cual se deberá realizar estudios como sondeos, reconocimiento de campo, hidrología e hidrografía que serán determinantes en su ubicación. Dado que, la mayor causa de las fallas de los puentes, es por efecto de socavación de la cimentación de las pilas y/o estribos, casi siempre tiene conexión directa con fenómenos naturales, los cuales exceden la resistencia de diseño del puente, además existen otros factores, como fallas estructurales, corrosión, fatiga; por lo que se requiere de parte de las entidades administradoras de la estructura vial, realizar una evaluación general del efecto de la socavación de los puentes más importantes localizados en los ríos con mayores caudales y posibilidades de socavación. Además estas entidades deben exigir a las empresas consultoras encargadas del diseño, realizar estudios hidrológicos, hidráulicos y de socavación detallados, técnicamente sustentados que tengan como mínimo los aspectos recomendados por el INVIAS. Siendo así que por en el informe para la construcción de un puente se reconoció que por sus características de drenaje las recomendaciones fueron que para prolongar la vida útil del puente, será necesario proteger las márgenes del cauce y evitar la erosión por flujo torrencial. Con todo esto aprendimos a emplazar un puente en el cauce de un rio, además a reconocer las causas porque fallan los puentes es generalmente socavamiento, con esto se comprendió que el problema que trae el colapso de un puente para una comunidad es la falta de comunicación, así como los principales tipos y causas de falla de los puentes comparándolo con la mención de puentes construidos recientemente, donde la geología juega un papel preponderante en toma de decisiones para construir un puente.

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II.- INTRODUCCIÓN:

Por donde quiera que el hombre camine y observe siempre encontrará a su paso una infinidad de obstáculos los cuales impedirían el normal traslado de un lugar a otro ya sea a personas, animales o cosas. Dichos obstáculos podrán ser salvados por todo tipo puentes muchos de los cuales a veces cruzamos sin darnos cuenta incluso de su presencia o existencia, a menos claro que sea un diseño muy particular que llame nuestra atención pues es esta trabajo se busca aprender los aspectos más importantes relacionados con los puentes, así como algunas de las características de su diseño y construcción desde el punto de vista geológico; Pues es de interés para el estudiante de ingeniería civil inmiscuirse en este tema muy interesante e importante para el desarrollo de la sociedad en su conjunto.

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III.- OBJETIVOS:

- Lograr el correcto y adecuado emplazamiento de un puente en el cauce de un rio. - Reconocer las causas porque fallan los puentes. - Comprender el problema que trae para una comunidad el colapso de un puente.- Conocer los principales tipos y causas de falla de los puentes.- Describir 3 puentes construidos recientemente, donde la geología juega un papel

preponderante en toma de decisiones para construir un puente.

IV.- DESARROLLO:

¿CÓMO SE HACEN LOS ESTUDIOS DE RECONOCIMIENTO PARA UBICAR UN PUENTE?

Según KRININE DIMITRI 1976

EMPLAZAMIENTO DE UN PUENTE.

Las investigaciones geotécnicas para un vado y puente nuevos deberán planearse según los siguientes principios:

1. El puente y sus accesos deberán considerarse y diseñarse como una unidad no solo desde el punto de vista de la continuidad de tráfico, si no también, principalmente desde el punto de vista de la estática. Le estabilidad de los accesos pueden afectar a la estabilidad del mismo puente.

2. Habrán de tenerse en cuenta la hidrografía a la vez que la hidrología de la región ya que determinan al área del paso de agua. Deberá atenderse particularmente al origen, caudal y periodos de riadas, ya que pueden producirse a este respecto fenómenos bastantes inesperados además de que nunca se debe de emplazar un puente en los meandros de un rio por motivos de socavamiento, lo cual deterioraría la superestructura.

3. El planteamiento de las investigaciones geotécnicas obedece al mismo factor económico que dirige el proyecto y construcción del puente indicado, como ejemplo, en los EE UU, donde el acero y el hormigón son relativamente baratos, los accesos de un puente alto a través de una llanura se proyectan a menudo como los viaductos.

La atención de la parte exploratoria se dirige mayormente hacia los datos para el proyecto de la cimentación, así como las pruebas de materiales de acarreo y planteamiento de desmontes.

La medida correcta del paso de agua por un puente con respecto a la posible erosión del cauce es otro ejemplo de un problema económico que deberá resolver las investigaciones geotécnicas. Si el caso del agua es demasiado pequeño, deberá hacerse algunos gastos en la superestructura por lo caro que es evitar la erosión del cauce y la reparación del deterioro que causa. Los estudios geotécnicos deberán dar material para los cálculos necesarios en este caso.

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A. VADOS EN DIFERENTES TRAMOS DE UNA CORRIENTE.Un rio que se origina en las montañas y fluye en un valle aluvial o en un abanico aluvial. Si la corriente es atravesada en un tramo superior o al principio de un tramo medio, que tiene que “puentarse” un valle estrecho en forma de V. en tal caso hay poco derrubio en la corriente, esta no se ancha por lo tanto puede emplease un puente de un solo ojo con estribos en la roca.En sus tramos medios, la corriente gradualmente se acerca a las características de madurez. La sección transversal del valle es más ancha y en forma de cuenca. Hay cantos rodados, grava y alguna arena en las orillas. Si la crecida es abundante y alto el nivel del agua, corrientemente se necesita un puente alto, de una sola luz. El objetivo principal de las investigaciones subterráneas es descubrir la configuración del piso rocoso y su utilidad de la roca en cuanto a la material de cimentación.

Imagen 1. Investigaciones previas de emplazamiento para un puente en el curso medio de un rio.

B. VADOS DE UN TRAMO DE RIO MAS BAJO.Partamos de que el valle ha sido formado por la erosión de lechos de calizas originales y está lleno de derrubio, arena, grava y cantos rodados (orilla izquierda). La orilla derecha esta alta y formada por arcillas arenosas y fangosas desarrolladas sobre calizas erosionadas y desgastadas por el tiempo. Pues en tal caso se requiere hacer sondeos como también un examen preliminar de la ladera de la orilla derecha, para señalar cualquier posible corrimiento y fisuramiento.

Imagen 2. Investigaciones para el emplazamiento de un puente en un valle aluvial.

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C. VADO DE UN RIO CERCA DE SU DELTA.Un rio navegable, en este caso, esta siempre atravesado por un puente alto con pilares de tierra en ambos lados. Bajo ciertas condiciones geológicas, por ejemplo, cuando el rio corre por un abanico aluvial gigante y está más alto que la localidad adyacente, el puente será extremadamente alto; por tanto deben realizarse pruebas para construir el ferrocarril o la carretera en un túnel bajo el rio. Ya que un puente que atraviesa un rio en su delta está cercano al litoral, deberá considerarse la posibilidad de un movimiento lento de grandes masas de arena hacia y a lo largo del litoral. Esta precaución es espacialmente importante si se tiene que cimentar un puente sobre pilares de fricción. Si los últimos son demasiado cortos, podrán trasladarse corriente abajo y deformar y pandear la superestructura. Tales casos, aunque raros, han sucedido.

BIBLIOGRAFIA. PRINCIPIOS DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA PARA INGENIEROS, Dimitri P.

Krynine. William R. Judd.1976. Pág. 600-604.

EXPLIQUE 10 RAZONES PORQUE FALLAN LOS PUENTES.

El colapso o los daños severos a los puentes de diferentes comunidades de los pueblos

constituyen uno de los primeros efectos que se reportan durante la ocurrencia de fenómenos

naturales.

El ingeniero Osiris de León afirma que la causa principal que esto ocurra con frecuencia es

la negligencia o falta de supervisión de las autoridades de Obras Públicas porque permite

que a un puente, que es una estructura rígida, se le coloquen aproches de arcilla o arena

compactada.

“De León explicó que los aproches deben ser construidos de un material no erosionable,

como bloques de roca uno, dos o tres metros cúbicos que, por su peso, no puedan ser

arrastrados por las crecidas y eso garantizaría ante una crecida no falle la comunicación.

1.1) FALTA DE ESTUDIOS

Lo que debe primar ante la construcción de un puente es un estudio de las crecidas y el nivel de las aguas del río sobre el que se levantará y, partiendo de ese análisis, diseñar su construcción. “…Porque cada vez que un río hace una crecida aumenta su capacidad de socavación al llevarse la grava, arena y arcilla”.

Expreso De Leon que calculando la crecida y el nivel de socavación se deben hincar los

pilotes a una profundidad mayor.

También dijo que en muchos casos el nivel de los tableros se hace muy bajo y eso es

también a causa de no estudiar la cuenca en que se trabaja. “Hay muchos defectos. Los

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puentes que se fueron cuando el Georges se fueron porque estaban sobre una zapata que

estaba posicionada de forma directa sobre grava y arena. Por eso también falló el puente

Jatubey en Semana Santa. Muchos puentes están construidos así”.

De León reveló que la causa de la caída de puentes fallan por una socavación de los

aproches y dijo que ya es tiempo que Obras Públicas asuma con seriedad esa situacion

Causas colapso puentes

El ingeniero Osiris de León dijo que las causas principales de colapso en los puentes del

país son la socavación de los aproches, de la socavación del material de base y que el

agua se lleve el tablero. Dijo que el elemento común en esos casos es la falta de

supervisión.

Problemas de origen

Explica que de ninguna manera se deben construir aproches de arcilla o arena compactada

para una estructura rígida como la de un puente. Señaló que lo correcto es que se utilicen

materiales no erosionables como bloques de roca de uno, dos o tres metros cúbicos que

sean colocados a una profundidad prudente.

1.2) FALLAS EN FUNDACIONES

- Obras terminadas en la que se producen averías por defectos en las fundaciones y si es posible de acuerdo a la magnitud de las averías comunes qué hacer para reparar las fundaciones y las averías producidas. En caso contrario cuales fueron los daños producidos y sus consecuencias.

- Obras en construcción en las cuales se producen fallas de fundaciones que se corrigen sobre la marcha y se llega a un buen resultado. En esos casos se describirá la forma en que se hicieron las correcciones.

- Obras en que las fallas de fundación fueron debidas a la solución estructural elegida y/o a los procedimientos constructivos, y se describirán sus consecuencias sobre la obra y/o sobre el personal involucrado en la misma.

Estos ejemplos, por una razón de ética se describirán sin mencionar lugar ni autor, pero constituyen casos interesantes y que son ilustrativos para impedir el incurrir en futuros errores similares.

- Algunos casos históricos y bien conocidos de fallas de fundaciones y la forma en que se encuentran actualmente, qué procedimiento se utilizó para controlarlos, si eso fue posible o no según la forma, y tipo de fallas.

Se trataran además casos de fundaciones que fallaron en distintos tipos de obras: edificios, singulares por su magnitud, por la espectacularidad de la falla, o por la fama arquitectónica o histórica; puentes, represas, puertos, etc.

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Bajo otro aspecto las fallas de fundación pueden provenir por distintas causas:

a) Errores en el proyecto. Mala elección de la solución para un caso determinado.

b) Falta de exigencia en la exploración geológica. Generalmente la omisión no es del Geólogo sino el proyectista, al no comprender la relación entre la importancia de la obra y el alcance y forma de la investigación necesaria.

c) Hechos difícilmente predecibles como: deslizamientos, sismos en zonas de baja o nula sismosidad, sifonajes, etc.

d) En puentes, por socavaciones no bien previstas, en los desagües o magnitud de las crecidas.

e) Fallas por punzonados en los patines de fundación.

f) Errores o accidentes en la construcción de pilotajes.

g) Accidentes que afectaron a personas .

En cuanto a los errores en el proyecto, pueden ser errores constructivos o de cálculo estructural, o errores en las estimaciones de velocidad de desagüe en el caso de proyecto de fundaciones de pilas de un puente.

Todas estas causas de fallas se describen mejor a través de algunos ejemplos.

Consideramos en primer lugar el caso de edificios: Cuando existen terrenos de mala calidad, o con rellenos heterogéneos, a veces analizamos más conveniente proyectar fundaciones sobre plateas de hormigón.

Ello puede ser acertado, si se estudia el terreno en cuanto a la posibilidad de que se produzcan asientos diferenciales, lo cual deberá relacionarse con la posibilidad de que la platea pueda resistirlos, que a su vez depende de la extensión de la platea y de su resistencia a esas deformaciones diferenciales. También debe considerarse si la estructura del edificio sobre ella pudiese colaborar a resistir.

Es así que ha habido casos de edificios terminados que luego han debido ser desalojados por las grandes averías estructurales que al tiempo se produjeron. Se corrigió posteriormente el problema general reforzando la estructura del edificio para que el conjunto de la platea y la estructura del edificio pudiera soportar las solicitaciones parásitas provocadas por las flexiones y torsiones de la platea de fundación.

Otros problemas de fundación que se han producido en edificios, se refieren a defectos en los patines o los pilotes.

En el caso de fundaciones directas pueden ser debidas al mal cálculo de los patines, a tener más carga que las tensiones admisibles del suelo al nivel de fundación, o por mal proyecto de los patines, que se perforaron por punzonado.

Así, en Punta del Este un edificio se hundió enteramente al fallar por punzonado el apoyo de los pilares en los patines.

Es curioso observar como un edificio se puede hundir sin perder su forma, lamentablemente por una falla evitable teóricamente.

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Algunas veces la falla no es de la propia estructura de la fundación, sino del comportamiento hidrodinámico de su entorno.

Hacemos referencia al caso de puentes, en donde la estructura no sólo debe resistir las cargas permanentes y sobrecargas, sino que además debe soportar otros efectos, y entre ellos uno muy importante es el del comportamiento geológico del cauce con respecto a la corriente del agua y su relación con el diseño de la fundación del puente.

Se conoce que la circulación del agua, si supera una cierta velocidad que es función de la naturaleza de cada capa del fondo, levantará y llevará en suspensión los granos del suelo que constituye ese fondo. Esa cierta velocidad es la velocidad crítica asociada a cada tipo y consistencia de ese suelo.

Por lo tanto, si en creciente se supera la velocidad crítica del material de fondo, éste se socavará, es decir, se levantará ese material hasta una profundidad que técnicamente se puede calcular en función de las capas de los distintos tipos de suelos existentes, a veces hasta llegar a la roca.

Siempre existe una profundidad de equilibrio. Una vez determinada esa profundidad, o cuando se produce en realidad una socavación, ese nivel debe haberse previsto en el proyecto.

Si se hubiera superado esa previsión, podría socavarse una fundación directa descalzándola de su apoyo, o una fundación con pilotes perderá al menos una parte de su resistencia al perder longitud de fricción.

Continuando con la explicación del proceso de socavación decimos que la socavación se produce en todo el cauce, pero posteriormente se restituye –en parte o en todo- lo socavado, cuando la creciente disminuye, el flujo de agua se enlentece, y al disminuir su velocidad por debajo de la crítica del material que lleva en suspensión, el material se deposita manteniendo un equilibrio del cauce, en una profundidad que depende del tipo de fondo, y de la ubicación con respecto a la de las pilas del puente.

En correspondencia con las pilas del puente el proceso es distinto al de la generalidad del cauce. Allí se forman turbulencias, remolinos, que aceleran las velocidades locales y se produce una mayor socavación que en el resto del cauce.

En el dibujo aquí mostrado se esquematiza este fenómeno indicando que en el lugar donde choca el agua contra la pila se producen mayores turbulencias aguas arriba que aguas abajo, y por eso, en general, la socavación es más intensa aguas arriba de la pila que aguas abajo.

1.3) DEFICIENCIAS ESTRUCTURALES Y DE DISEÑO

Al analizar los casos de colapsos se encuentra un porcentaje importante de fallas por deficiencias en el diseño estructural, sobretodo en puentes de estructura metálica (14% sin incluir los puentes colapsados por atentados terroristas). De los estudios elaborados por la Universidad Nacional de Colombia- sede Bogotá, contratados por el INVIAS y otras entidades para determinar las causas de las fallas de algunos puentes metálicos y de concreto (Samaná-1993, Los Angeles-1994, Heredia-1995, Pescadero- 1996, Purnio-1996, Maizaro-1997, Recio-1998), se pueden identificar las siguientes deficiencias estructurales típicas:

• En puentes de arco en acero, los elementos principales de arco no cumplen con relaciones ancho espesor (pandeo local) y presentan esfuerzos actuantes mayores a los permitidos.

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• Presentan elementos de arco diseñados solamente a compresión y no revisados para efectos combinados de flexión biaxial más compresión.

• Modelos estructurales incompletos que no contemplan todas las características mínimas para un adecuado análisis y diseño. En el caso de puentes con arcos es importante un modelo tridimensional que tenga en cuenta la flexión fuera del plano que puede ser del mismo orden de la flexión en el plano; muchos puentes de arco construidos en Colombia fueron diseñados con modelos planos.

• Selección errónea del factor de longitud efectiva (K) para la evaluación del pandeo general de la parte inicial de los elementos de un arco.

• Puentes de armadura en acero sin una evaluación adecuada de la estabilidad lateral.

• Deficiencia de análisis y diseño de las uniones en puentes metálicos. Igualmente, el diseño de refuerzos de los elementos de puentes metálicos existentes no tienen en cuenta las uniones.

• Diseños estructurales de puentes en acero, sin tener en cuenta consideraciones de fatiga para los elementos y las uniones.

• Por falta de mantenimiento preventivo de puentes de acero, se presentan fenómenos de corrosión que afectan la capacidad de la estructura.

• Soldaduras sin un adecuado diseño y con deficiencias desde la fabricación por falta de controles de calidad.

1.4) POR SOCAVACIÓN

El 35% de los puentes estudiados (sin contabilizar los colapsados por atentados terroristas) fallaron por socavación de la cimentación de sus estribos y/o pilas, lo cual sucede sobre todo en puentes construidos hace más de veinte (20) años, donde el criterio fundamental de diseño de la cimentación obedecía más a la capacidad portante y no ha los fenómenos de socavación probables. La figura 3 muestra casos de puentes colapsados por socavación. Los cauces producen socavación general que consiste en el descenso del fondo de un río cuando se presenta una creciente, debido al transporte de partículas en suspensión. Este efecto depende de diferentes variables tales como el caudal, la velocidad, el tipo y las condiciones del lecho, el ancho y la profundidad del cauce, entre otras. Además, se presenta una socavación local que consiste en el descenso del fondo del cauce al pie de una estructura que es rodeada por la corriente, y depende de todos los factores antes mencionados incluyendo la forma y las dimensiones de la estructura y su orientación en relación con la corriente principal. Ejemplos de puentes colapsados por deficiencias estructurales [García, 1992].

Los puentes que han fallado por este fenómeno generalmente no tuvieron en su etapa de diseño un estudio hidráulico, por lo que se elaboró el diseño de su cimentación sin contemplar las profundidades de socavación probables de acuerdo con las características del cauce y de la cuenca. En Colombia muchos puentes fueron construidos sin ningún estudio hidrológico, hidráulico y de socavación; por tanto, su sitio de ponteadero fue seleccionado más por el criterio del diseño geométrico de la vía que por una evaluación técnica sobre las características y condiciones del cauce.

Cuando existen problemas en el cauce por socavación, se recomienda realizar un estudio que determine las causas y las soluciones de los problemas de erosión y sedimentación que afectan al puente. En el documento “Socavación y protección contra socavación “ del

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manual de Inspección Especial de SiPuCoL (INVIAS), se recomienda que dicho estudio contenga los siguientes aspectos mínimos.

ESTUDIO CONTENIDO

HIDROLÓGICO

• Análisis de la cuenca hidrográfica. Análisis de las precipitaciones y crecientes.

Determinación del caudal de diseño

HIDRÁULICO

• Determinación de la velocidad media de la corriente y el caudal. Determinación de las líneas de corriente. Determinación de los sedimentos. Efecto de reducción en la sección hidráulica. Alineamiento de las pilas dentro del cauce. Obras de protección de cauces

GEOLÓGICOS O GEOMORFOLÓGICOS

• Toma de información secundaria y de campo. Evaluación de la estabilidad de cauces

• Aplicación de la fotografía aérea al estudio morfológico de los ríos Topográficos

• Recopilación de toda la información existente

• Reconocimiento de campo

• Levantamiento topográfico

Estudios geotécnicos • Reconocimiento de campo

• Exploración esquemática del sitio de ponteadero

• Realización de sondeos, perforaciones y apiques

• Ensayos de laboratorio

• Elección del tipo de cimentación

(Fuente: Manual de Inspección Especial de SiPuCoL del INVIAS)

Entre los daños por socavación que pueden afectar la infraestructura de los puentes

hasta producir el desplome se pueden enumerar los siguientes casos:

• Socavación general, por contracción, local y en las curvas.

• Asentamiento de pilas y estribos

• Estructuras hidráulicas dañadas y mal localizadas en el cauce produciendo

obstrucción y aumento de la socavación local.

• Obstrucciones en el cauce (Véase figura 4 (b) y (c)).

• Pilotes descubiertos por socavación y vulnerables para cargas horizontales.

• Puentes de luz insuficiente para el área hidráulica del cauce.

• Sedimentación e insuficiente gálibo.

(Fuente: Manual de inspección especial del INVIAS)

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Aparte de lo anterior, los ingenieros Hidráulicos Colombianos utilizan fórmulas o ecuaciones empíricas desarrolladas en otros países para calcular la socavación local y general; peligrosa. Además en nuestro medio no existe una investigación de acuerdo con las necesidades del país sobre el tema, con la cual se pueda abordar y solucionar el problema con mayor criterio y seguridad.

1.5) SOBRECARGA E IMPACTO DE VEHÍCULOS

En Perú, el gremio de transportadores no ha sido consciente ni responsable del daño que producen las sobrecargas sobre las estructuras de los puentes y de los pavimentos. Por esta razón INVIAS tiene en funcionamiento ocho (8) estaciones de control de peso fijas y tres (3) estaciones móviles localizadas en las principales carreteras de la Red Vial Nacional, con el objeto de controlar y sancionar los camiones sobrecargados. De acuerdo con la Subdirección de Conservación del INVIAS, proximadamente del 10% al 15% de los vehículos pesados en estas estaciones presentan cargas mayores a los legales permitidas; esta situación se presenta especialmente en las mediciones efectuadas en las estaciones móviles.

En peru, las cargas de diseño han cambiado de acuerdo con la evolución de las Normas para puentes de los Estados Unidos (AASHTO) y no por los cambios de las cargas reales que han circulado por nuestras carreteras. El Código peruano de Diseño Sísmico de Puentes (1995) especifica el camión de diseño estándar C-40-95, el cual fue confirmado con algunas modificaciones por un estudio13 denominado “Definición de las cargas de diseño para puentes en peru” realizado por la Universidad Nacional de ingeniería ; sin embargo, dicho estudio recomendó aumentar esta carga en un 15% en los corredores carboneros (donde se hallaron cargas mayores a las legales permitidas), así como utilizar un tren alterno de cargas que consiste en dos (2) cargas concentradas de 11.0 toneladas cada una y espaciadas 1.20 metros (Universidad Nacional de ingenieria, 1997). Sin embargo, esta recomendación del estudio no es conocida por todos los ingenieros, por lo que es necesario que se tenga en cuenta en los nuevos diseños. Por otro lado, se han presentado casos de colapsos por impactos fuertes sobre puentes de estructura metálica y sobre elementos importantes desde el punto de vista estructural y de estabilidad, como son por ejemplo el cordón superior de un puente de armadura de paso a través. Algunos puentes de paso superior son impactados por los vehículos, ya que los camiones tienen una altura mayor al gálibo superior máximo de la estructura.

Denominación de la carga Años de aplicación Código / Entidad

HS-15-44 Hasta 1950 AASHTO

H-20-44 1951-1962 AASHTO

HS-20-44 1963-1988 AASHTO

3S2 1989-1995 MOPT

C40-95 y C32-95 1995 – Hasta la fecha CCDSP

1.6) CRECIENTES EXTRAORDINARIAS Y/O AVALANCHAS

Algunas estructuras de puentes han fallado por avalanchas y crecientes extraordinarias; el caso más importante de este tipo de falla en Colombia es la avalancha del río Páez, que causó el colapso de trece (13) puentes localizados en los Departamentos del Cauca y Huila. En cada época invernal en el país se presentan fallas totales y parciales de los puentes y en algunos casos de sus terraplenes de acceso.

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1.7) FALTA DE MANTENIMIENTO E INSPECCIÓN

Un buen programa de mantenimiento que incluya inspecciones rutinarias permite conocer el estado general del puente permanentemente e identificar en algunos casos problemas estructurales potenciales que en un futuro pueden producir el colapso de la estructura. Es el caso de los puentes metálicos donde es indispensable realizar labores de limpieza y pintura de los elementos de acero y uniones en forma rutinaria, con el objeto de controlar fenómenos de corrosión que peligrosamente pueden disminuir su capacidad estructural. Las entidades responsables deben adoptar algún sistema de gestión o de administración de puentes que esté en constante actualización y que en forma sistemática debe priorizar las labores de inspección, mantenimiento rutinario y rehabilitación de puentes. El Instituto Nacional de Vías ha fortalecido la gestión en el tema de puentes mediante el Sistema de Administración de Puentes de peru SiPuCol), conformado por diversos módulos tales como: inventario, inspección principal, inspección especial, mantenimiento rutinario y capacidad de carga, entre los más importantes.

1.8) FALLAS EN LA CONSTRUCCIÓN Y EN LA INTERVENTORÍA

Algunos de los puentes estudiados han fallado durante el proceso constructivo, debido principalmente a que no se hace un diseño y planeación adecuado del sistema que se va a utilizar en la construcción; este es el caso de los puentes Los Angeles y Maizaro.

Se debe dar especial atención a la calidad del proceso constructivo en todas sus etapas y los interventores deben cumplir cabalmente sus funciones de supervisar y asesorar la correcta ejecución de la obra.

Etapas de la falla del puente Maizaro, en el proceso de construcción.

En lo posible la entidad contratante debería tener una interventoría técnica tanto en la etapa de diseño como en la construcción, como lo recomienda el Código peruano de Diseño Sísmico de Puentes. Existen deficiencias generalmente en la interventoría para la construcción y diseño de los puentes, ya que los profesionales asignados a esta labor, no tienen la experiencia suficiente para controlar y detectar errores y fallas en los procesos constructivos, que en muchos casos terminan en colapso.

1.9) FALTA DE EXIGENCIA EN LA EXPLORACIÓN GEOLÓGICA.

Generalmente la omisión no es del Geólogo sino el proyectista, al no comprender la relación entre la importancia de la obra y el alcance de los estudios geológicos que se deben tomar muy en cuenta ya que estos datos nos van a dar las formaciones geológicas ,fallas, deslizamientos, etc.

1.10) FALTA DE ETUDIOS GEOFÍSICOS Y GEOTECNICOS.

La falta de interés en realizar correctos estudios geofísicos y geotécnicos, pues para ellos basta con hacer uno o dos sondeos mecánicos baratos, o alguna calicata manual, para asumir erróneas conclusiones respecto a la estratigrafía subsuperficial, la capacidad de carga y el tipo y tamaño de las fundaciones del puente. Por eso muchos puentes fallan con una hora de lluvias.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Sin tener en cuenta los colapsos por atentados terroristas, la mayor causa de falla de puentes, es por efectos de socavación de la cimentación de las pilas y/o estribos, por lo que

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se requiere de parte de las entidades administradoras de la infraestructura vial, realizar una evaluación general del efecto de la socavación de las estructuras más importantes localizados en los ríos con mayores caudales y posibilidades de socavación. Además estas entidades deben exigir a las empresas consultoras encargadas del diseño, realizar estudios hidrológicos, hidráulicos y de ocavación detallados y técnicamente sustentados, que tengan como mínimo los aspectos recomendados por el INVIAS. Las empresas públicas son responsables de la continuidad y el mejoramiento de los programas de mantenimiento de puentes, como una forma de controlar y solucionar el problema. estos programas de mantenimiento o políticas de gestión de los puentes no tienen la continuidad ni el apoyo económico permanente para que sean eficientes en la solución definitiva del problema.

En algunos casos tiene que fallar un puente para que se destinen recursos para el mantenimiento y la rehabilitación. Las Entidades que se encargan de contratar las empresas para el diseño, la interventoría y la construcción de los puentes, deben buscar mecanismos de selección óptimos, de tal forma que sean los de mayor experiencia en el tema y de ninguna manera escoger por el criterio del que licite con el menor precio. Para ello las entidades públicas y privadas deben tener un grupo de profesionales ingenieros especializados que elaboren bases de contratación exigentes en la parte técnica y que además supervisen a las empresas responsables desde la etapa de diseño hasta la construcción del proyecto. En Perú la mayor parte de la carga pesada se transporta por vía terrestre, ya que desafortunadamente para los puentes y pavimentos se acabó el sistema de transporte por tren, el cual en muchos países desarrollados es la principal forma de transporte de esta carga. Ante este panorama se debe reglamentar un sistema eficiente de control de pesos de los vehículos de carga para evitar sobrecargas que pueden generar el colapso de los puentes. La ingeniería nacional tiene un atraso tecnológico en el tema de puentes, por lo que las facultades de Ingeniería y los Institutos relacionados con el tema, deben en forma urgente, investigar y profundizar en las siguientes áreas de acuerdo con las deficiencias encontradas en los puentes estudiados en este documento:

• Metodología de evaluación estructural de puentes existentes mediante técnicas de confiabilidad estructural. En esta área se está trabajando en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad Javeriana, mediante un proyecto de investigación. (Edgar Muñoz, 2003).

• Metodología de inspección visual y especial de puentes en acero.

• Diseño estructural de puentes en acero incluyendo la evaluación detallada del fenómeno de fatiga.

• Diseño y ejecución de pruebas de carga.

• Revisión de las cargas de diseño para puentes nuevos. Establecer las cargas para la revisión de puentes existentes en peru.

• Complemento y optimización de los sistemas de administración o de gestión de puentes para Colombia. Estudios para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de puentes.

• Metodología y avances científicos para el análisis de la socavación general y local de las cimentaciones de los estribos y pilas de los puentes.

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¿CUALES SON LOS MAYORES RIESGOS QUE TIENEN LOS PUENTES?

En una estadística realizada en 1976, sobre las causas de fallo o rotura de 143 puentes en todo el mundo, resultó:

1 fallo debido a corrosión, 4 a la fatiga de los materiales, 4 al viento, 5 a un diseño estructural inadecuado, 11 a terremotos, 12 a un procedimiento inadecuado de construcción, 14 fallos fueron por sobrecarga o impacto de embarcaciones, 22 por materiales defectuosos 70 fallos fueron causados por crecidas (de los cuales 66 fueron debidos a la

socavación, 46% del total).

Esto muestra que los aspectos hidráulicos son fundamentales en los puentes; un buen conocimiento de estos aspectos hará el puente más seguro y barato.

El mayor daño en la infraestructura de los puentes de la Red Vial Nacional que cruzan los ríos ocurre durante las crecientes, producido por la socavación de la fundación de los estribos y/o pilas. Este daño puede variar desde erosiones en las bancas y los terraplenes de acceso hasta la falla completa de la estructura del puente o su terraplén de acceso.

La socavación consiste en la disminución del nivel del lecho por la erosión del agua con una tendencia a exponer la fundación del puente. En la actualidad no existe una metodología unificada que permita a los diseñadores y constructores estimar con seguridad la profundidad de socavación en puentes.

Fotografía 1. falla de estribo del Puente Unete

O: Conocer los principales tipos y causas de falla de los puentes.

C: la falla de un puente casi siempre tiene conexión directa con fenómenos naturales, los cuales exceden la resistencia de diseño del puente, además existen otros factores, como fallas estructurales, corrosión, fatiga, etc

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HAGA MENCIÓN DE 3 PUENTES CONSTRUIDOS RECIENTEMENTE, DONDE LA GEOLOGÍA JUEGA UN PAPEL PREPONDERANTE EN TOMA DE DECISIONES PARA CONSTRUIR UN PUENTE.

1. PUENTE ANGOSTO

Bajo un proceso de licitación, el Ing. Fausto Meléndez Manzano, fue seleccionado por CORPECUADOR para realizar los estudios de diseño definitivo del puente Angosto que será construido sobre el río Peripa, localizado en el km. 12 de la vía Los Ángeles – Sector El Paraíso, en el Cantón Buena Fé, provincia de los ríos, Ecuador.

En el informe para la construcción de este puente se reconoció que el Río Peripa por sus características de drenaje se define como de régimen permanente y conduce grandes cantidades de agua y sedimentos durante el invierno. La cuenca de drenaje es definida como mediana, pero las colinas son de alta pendiente en sus flancos, situación que contribuye a la formación de torrentes.

La fuerte pendiente y la cantidad de desprendimientos facilitan el transporte de gran cantidad de bloques, piedras, gravas, arenas, limos, arcillas y palizadas que se depositan en las terrazas bajas localizadas en el curso medio del río.

La alta circulación hidráulica puede erosionar los materiales sueltos que afloran en los taludes del valle tanto en la margen izquierda así como en la margen derecha del río, convirtiendo a los torrentes en flujo de lodo que al llegar a la altura del puente, podría producir erosión lateral.

El problema de la ubicación del puente en el sitio en estudio hace prever una protección de las márgenes del río con material de enrocado.

Las recomendaciones a las que se llegó fueron que para prolongar la vida útil del puente, será necesario proteger las márgenes del cauce y evitar la erosión por flujo torrencial.

(Proaño Cadena, 2006)

2. PUENTE SOBRE EL RIO QUILLISH

El informe geológico del puente sobre el Río Quilish que está localizado en la provincia Sanchez Carrión, Distrito de Sanagoran, Región La Libertad. En este se ha determinado de la evaluación de las calicatas y debido a la pendiente del río que el proceso erosivo en profundidad es mínimo, la acumulación de material mayormente ocurre encima de la superficie; por lo que al construir los estribos, se deberá tomar en cuenta estos aspectos; por lo que se ha recomendado como medidas de prevención que las aletas del puente deberán ser achaflanadas, además plantear un manejo de cuencas en la parte alta o cuenca de recepción, para evitar la acumulación de despojos en el cauce, esto aliviaría enormemente a la protección de la estructura frente a los procesos erosivos.

(Proaño Cadena, 2008)

GEOLOGÍA APLICADA



3. PUENTE INTERNACIONAL AGUAS VERDES

El Puente Internacional Aguas Verdes se ubica en la Carretera: Tumbes – Desvió Ruta 001A - Zarumilla - Zona del Mango – Huaquillas, Km 77 + 840 (progresiva referencial al lado Ecuatoriano), pertenece a la provincia de Zarumilla del Departamento de Tumbes y se inicia en el distrito del mismo nombre, como punto de llegada la ciudad de Huaquillas, en el ladoEcuatoriano.

En el informe geológico de este puente con respecto a los procesos de geodinámica externa asociados a estabilidad de taludes y pendientes (deslizamientos, derrumbes, huaycos, etc.) estos son nulos debido al emplacamiento de la estructura proyectada en una zona predominantemente llana y/o horizontal. Se ha indetificado procesos de geodinámica externa (desbordes e inundaciones), debido fundamentalmente a la insuficiencia hidráulica de la estructura actualmente existente – Canal Internacional – sobre el cual se proyectará el puente materia de estudio. Dada estas condiciones y existiendo dos trochas carrozables a ambos lados del Canal Internacional se recomienda que se eleve la rasante en 1.20m como mínimo.

(Romero Cáceres, 2004)

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V.- CONCLUSIONES:

- Aprendimos a emplazar un puente en el cauce de un rio.- Se pudo reconocer las causas porque fallan los puentes y es generalmente por

socavamiento.- Se comprendió que el problema que trae el colapso de un puente para una

comunidad es la falta de comunicación.- Reconocemos los principales tipos y causas de falla de los puentes.- Se mencionó 3 puentes construidos recientemente, donde la geología juega un papel

preponderante en toma de decisiones para construir un puente.

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VI.- BIBLIOGRAFÍA:

PRINCIPIOS DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA PARA INGENIEROS, Dimitri P. Krynine. William R. Judd.1976. Pág. 600-604.

Castaño, Beatriz E. Correal Diego, “Puentes en Colombia”, Revista Notas Gerenciales la Pontificia Universidad Javeriana.

García López, M. Estudio y Solución de fallas de la infraestructura de puentes, Curso de Patología de estructuras, Asociación de Ingenieros Civiles de la Universidad Nacional de Colombia, 1992.

Muñoz Edgar, Obregón Nelson y Prieto, Jorge Alonso. Proyecto de investigación “Implementación y desarrollo de una metodología para la evaluación estructural de puentes existentes utilizando confiabilidad estructural a través del método de Montecarlo y elementos finitos”, Pontificia Universidad Javeriana, 2003.

Proaño Cadena, 2006.

Romero Cáceres, 2004.

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cuestionario de puentes

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