diseÑo de puentes
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PUENTESPUENTES
MSc. Ing. Francisco serrano FloresMSc. Ing. Francisco serrano Flores
DefinicionesDefiniciones Un puente es un obra que permite Un puente es un obra que permite
pasar trafico sobre un obstáculo pasar trafico sobre un obstáculo natural (ríos, valles) o artificial natural (ríos, valles) o artificial (carreteras, calles).(carreteras, calles).
Cuando se compone de un gran Cuando se compone de un gran numero de tramos sucesivos se numero de tramos sucesivos se llama viaducto.llama viaducto.
Para el transito peatonal se Para el transito peatonal se denomina pasarela.denomina pasarela.
Los de L < 5 m. se denominan Los de L < 5 m. se denominan pontones.pontones.
Elementos estructurales de Elementos estructurales de un puenteun puente
La súper estructuraLa súper estructura TableroTablero Estructura principalEstructura principal
La subestructuraLa subestructura EstribosEstribos PilaresPilares
La cimentaciónLa cimentación ZapatasZapatas PilotesPilotes CajonesCajones
Elementos de conexiónElementos de conexión
LA SÚPER LA SÚPER ESTRUCTURAESTRUCTURA
El TableroEl Tablero Constituido por elementos estructurales Constituido por elementos estructurales
que soportan las cargas de los vehículos que soportan las cargas de los vehículos y las transmiten a la estructura principal.y las transmiten a la estructura principal.
En los puentes definitivos se usa tablero En los puentes definitivos se usa tablero de concreto.de concreto.
En puentes de grandes luces se usa un En puentes de grandes luces se usa un tablero ortotrópico (placas de acero con tablero ortotrópico (placas de acero con rigidizadores, sobre la cual se coloca una rigidizadores, sobre la cual se coloca una capa de asfalto de 2”), capa de asfalto de 2”),
Al disminuir el peso con los tableros Al disminuir el peso con los tableros ortotrópicos se mejora la capacidad ortotrópicos se mejora la capacidad sismorresistente del puentesismorresistente del puente
La estructura principalLa estructura principal Es el sistema estructural que soporta al Es el sistema estructural que soporta al
tablero y salva el vano entre apoyos, tablero y salva el vano entre apoyos, transmitiendo las cargas a la transmitiendo las cargas a la subestructura.subestructura.
En los puentes colgantes clásicos, el En los puentes colgantes clásicos, el tablero esta formado por la losa y los tablero esta formado por la losa y los elementos de la viga de rigidez elementos de la viga de rigidez (reticulado de longitudinal), y los (reticulado de longitudinal), y los cables constituyen la estructura cables constituyen la estructura principal que transmite las cargas a los principal que transmite las cargas a los anclajes y torres (pilares).anclajes y torres (pilares).
LA SUBESTRUCTURALA SUBESTRUCTURA Formado por elementos que soportan la Formado por elementos que soportan la
superestructura.superestructura. Transmiten la carga hacia la cimentaciónTransmiten la carga hacia la cimentación Según su ubicación pueden ser estribos Según su ubicación pueden ser estribos
(extremos) y pilares (intermedios).(extremos) y pilares (intermedios). En ciertos tipos de puentes la subestructura y la En ciertos tipos de puentes la subestructura y la
superestructura se unan monolíticamente (tipo superestructura se unan monolíticamente (tipo pórtico o en arco).pórtico o en arco).
Los pilares generalmente son de CºAº se sección Los pilares generalmente son de CºAº se sección hueca o maciza.hueca o maciza.
Los estribos pueden ser de concreto ciclópeo o de Los estribos pueden ser de concreto ciclópeo o de concreto armado.concreto armado.
LA CIMENTACIÓNLA CIMENTACIÓN Pueden ser:Pueden ser:
Cimentación directa o superficial.Cimentación directa o superficial. Cimentación profunda.Cimentación profunda.
La La Cimentación DirectaCimentación Directa se hacen se hacen mediante zapatas que transmiten la carga mediante zapatas que transmiten la carga directamente al suelo portante.directamente al suelo portante.
Las Las Cimentaciones ProfundasCimentaciones Profundas se utilizan se utilizan cuando es estrato resistente se encuentra cuando es estrato resistente se encuentra mas profundidad:mas profundidad: Cajones de cimentaciónCajones de cimentación PilotajePilotaje Cimentaciones compuestas (cajones con Cimentaciones compuestas (cajones con
pilotes)pilotes)
LAS CONEXIONESLAS CONEXIONES En los puentes existen elementos de En los puentes existen elementos de
conexión entre la superestructura y la conexión entre la superestructura y la subestructura, estos deben ser analizados subestructura, estos deben ser analizados y diseñados cuidadosamente, ya que su y diseñados cuidadosamente, ya que su comportamiento es de mucha importancia comportamiento es de mucha importancia durante sismos, huayco y cambios de durante sismos, huayco y cambios de temperatura.temperatura.
A los elementos de conexión entre la A los elementos de conexión entre la superestructura y la subestructura se les superestructura y la subestructura se les denomina dispositivos o aparatos de denomina dispositivos o aparatos de apoyo (fijo o móvil)apoyo (fijo o móvil)
ACCESORIOS DEL TABLEROACCESORIOS DEL TABLERO Un puente forma parte de una Un puente forma parte de una
facilidad de transporte y como tal, facilidad de transporte y como tal, el tablero debe satisfacer los el tablero debe satisfacer los requisitos de funcionalidad, que se requisitos de funcionalidad, que se establecen en las normas y establecen en las normas y especificaciones correspondientes.especificaciones correspondientes.
Se deben colocar accesorios como Se deben colocar accesorios como veredas, barandas, etc.veredas, barandas, etc.
En un puente de ferrocarril se En un puente de ferrocarril se coloca balasto, durmientes y rieles.coloca balasto, durmientes y rieles.
CLASIFICACION DE LOS CLASIFICACION DE LOS PUENTESPUENTES
SEGÚN SU FINALIDADSEGÚN SU FINALIDAD Puentes para carretera.Puentes para carretera. Puentes para ferrocarril.Puentes para ferrocarril. Puentes peatonales.Puentes peatonales. Puentes para acueductos.Puentes para acueductos. Puentes para aviones (Aeropuertos).Puentes para aviones (Aeropuertos). Los viaductos elevados para vehículos Los viaductos elevados para vehículos
eléctricos se les denomina Guideways.eléctricos se les denomina Guideways. En la actualidad tenemos vehículos de En la actualidad tenemos vehículos de
rieles, neumáticos y los de levitación rieles, neumáticos y los de levitación magnética.magnética.
Los sistemas pueden ser manuales, Los sistemas pueden ser manuales, semiautomáticos o totalmente semiautomáticos o totalmente automáticos.automáticos.
SEGÚN EL MATERIAL SEGÚN EL MATERIAL PRINCIPALPRINCIPAL
Los puentes modernos se Los puentes modernos se construyen en concreto o acero; los construyen en concreto o acero; los de concreto a su vez pueden ser de de concreto a su vez pueden ser de concreto armado, concreto concreto armado, concreto presforzado y potenzado.presforzado y potenzado.
También se han construido puentes También se han construido puentes de aluminio.de aluminio.
Antes del concreto y del acero, los Antes del concreto y del acero, los puentes se construyeron en puentes se construyeron en madera, mampostería (piedra) y madera, mampostería (piedra) y hierro.hierro.
SEGÚN EL TIPO DEL SISTEMA SEGÚN EL TIPO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PRINCIPALESTRUCTURAL PRINCIPAL
Puentes tipo viga Puentes tipo viga Constituyen el esquema estructural mas Constituyen el esquema estructural mas
simplesimple En este tipo, las cargas principales de la En este tipo, las cargas principales de la
superestructura se transmiten a la superestructura se transmiten a la subestructura a través de los apoyos como subestructura a través de los apoyos como reacciones verticales.reacciones verticales.
Longitudinalmente se pueden optar Longitudinalmente se pueden optar distintos esquemas:distintos esquemas: Puentes de tramos simplemente Puentes de tramos simplemente
apoyados.apoyados. Puentes isostaticos con voladizos Puentes isostaticos con voladizos
(Gerber).(Gerber). Puentes de vigas continuas.Puentes de vigas continuas. Puentes de vigas parcialmente continuas.Puentes de vigas parcialmente continuas.
Puentes tipo pórticoPuentes tipo pórtico Su principal característica es la unión Su principal característica es la unión
rígida entre la superestructura y los rígida entre la superestructura y los pilares y/o estribos.pilares y/o estribos.
Con la técnica de construcción por Con la técnica de construcción por volados sucesivos, actualmente se volados sucesivos, actualmente se construyen puentes cuyo esquema construyen puentes cuyo esquema estructural final es aporticado pero estructural final es aporticado pero durante la construcción se comporta durante la construcción se comporta como una estructura isostática para como una estructura isostática para soportar el peso propio y las cargas soportar el peso propio y las cargas durante la construcción.durante la construcción.
Puentes en arcoPuentes en arco Gracias a su forma es capaz de transmitir las Gracias a su forma es capaz de transmitir las
cargas trabajando en un estado en el que los cargas trabajando en un estado en el que los esfuerzos primarios son de compresión.esfuerzos primarios son de compresión.
Pueden ser de diferentes formas:Pueden ser de diferentes formas: De tímpano lleno.De tímpano lleno. De tímpano abierto.De tímpano abierto.
De tablero superior.De tablero superior. De tablero inferior.De tablero inferior. De tablero intermedio.De tablero intermedio.
La solución en arco se recomienda cuando se La solución en arco se recomienda cuando se dispone de buenas condiciones de dispone de buenas condiciones de cimentación en los arranques, y el cimentación en los arranques, y el rebajamiento es el adecuado.rebajamiento es el adecuado.
Puentes reticuladosPuentes reticulados Se encuentra conformado por dos reticulados Se encuentra conformado por dos reticulados
planos paralelos. El tablero esta constituido planos paralelos. El tablero esta constituido por una losa que se apoya en vigas por una losa que se apoya en vigas transversales que transmiten las cargas a los transversales que transmiten las cargas a los nodos de los dos reticulados.nodos de los dos reticulados.
Adicionalmente puede ser necesario colocar Adicionalmente puede ser necesario colocar elementos de arrostramiento lateral a los elementos de arrostramiento lateral a los reticulados.reticulados.
Un reticulado esta formado por el ensamblaje Un reticulado esta formado por el ensamblaje triangular de elementos rectos, y se triangular de elementos rectos, y se caracteriza por:caracteriza por: Los ejes centroidales de sus miembros son Los ejes centroidales de sus miembros son
concurrentes en puntos denominados nodos.concurrentes en puntos denominados nodos. Las cargas llegan al reticulado en sus nodos.Las cargas llegan al reticulado en sus nodos. Los esfuerzos primarios que se generan son fuerzas Los esfuerzos primarios que se generan son fuerzas
axiales de compresión y/o tracción. axiales de compresión y/o tracción.
Puentes colgantesPuentes colgantes En el puente colgante la estructura En el puente colgante la estructura
principal lo constituyen los cables principal lo constituyen los cables curvos que soportan las cargas y las curvos que soportan las cargas y las transmiten a las torres y a los macizos transmiten a las torres y a los macizos de anclaje.de anclaje.
Los cables sostienen el tablero por Los cables sostienen el tablero por medio de tirantes denominados medio de tirantes denominados péndolas. El cable principal es rigidizado péndolas. El cable principal es rigidizado por la viga de rigidez, esta viga de por la viga de rigidez, esta viga de rigidez se forma en base a reticulados, rigidez se forma en base a reticulados, también se usan vigas ortotrópicas de también se usan vigas ortotrópicas de sección cajón de forma aerodinámica.sección cajón de forma aerodinámica.
Puentes atirantadosPuentes atirantados En estos puentes el tablero esta En estos puentes el tablero esta
suspendido por medio de varios cables suspendido por medio de varios cables inclinados que se fijan en las torres. La inclinados que se fijan en las torres. La forma que se le puede dar a la torre o forma que se le puede dar a la torre o pilón de apoyo y a la disposición de los pilón de apoyo y a la disposición de los cables es muy variada.cables es muy variada.
El tablero puede ser de acero o El tablero puede ser de acero o concreto presforzado.concreto presforzado.
Por su versatilidad, eficiencia Por su versatilidad, eficiencia estructural y belleza, los puentes estructural y belleza, los puentes atirantados son considerados los atirantados son considerados los puentes del futuro. puentes del futuro.
SEGÚN LA SECCIÓN SEGÚN LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA TRANSVERSAL DE LA SUPERESTRUCTURASUPERESTRUCTURA
Al forma de la sección transversal de Al forma de la sección transversal de los puentes es muy variada:los puentes es muy variada: Puentes losa de sección maciza o Puentes losa de sección maciza o
aligerada.aligerada. Puentes de vigas TPuentes de vigas T Puentes de sección cajón.Puentes de sección cajón. Puentes de sección compuesta.Puentes de sección compuesta. Puentes de losa de concreto con Puentes de losa de concreto con
reticulado espacialreticulado espacial..
SEGÚN EL SISTEMA SEGÚN EL SISTEMA CONSTRUCTIVOCONSTRUCTIVO
Según el sistema constructivo Según el sistema constructivo los puentes de concreto pueden los puentes de concreto pueden construirse por:construirse por: Vaciado en sitio sobre encofradoVaciado en sitio sobre encofrado Mediante elementos prefabricadosMediante elementos prefabricados En volados sucesivos con dovelas En volados sucesivos con dovelas
prefabricadas o vaciadas en sitioprefabricadas o vaciadas en sitio Mediante elementos empujados, Mediante elementos empujados,
etcetc
SEGÚN SU DISPOSICIÓN EN SEGÚN SU DISPOSICIÓN EN PLANTAPLANTA
Los puentes pueden ser:Los puentes pueden ser: RectosRectos DesviadosDesviados CurvosCurvos De planta arbitrariaDe planta arbitraria
SEGÚN EL TIEMPO DE VIDA SEGÚN EL TIEMPO DE VIDA PREVISTOPREVISTO
Se tienen los puentes definitivos y los puentes Se tienen los puentes definitivos y los puentes provisionales.provisionales.
Es frecuente en nuestro país que los puentes Es frecuente en nuestro país que los puentes provisionales (Bailey) se queden muchas veces provisionales (Bailey) se queden muchas veces como definitivos.como definitivos.
ESTUDIOS BÁSICOSESTUDIOS BÁSICOS
Los datos de las condiciones Los datos de las condiciones naturales del lugar donde se naturales del lugar donde se requiere construir el puenterequiere construir el puente TopografíaTopografía Geología y geotecniaGeología y geotecnia Hidrológica e hidráulica del rióHidrológica e hidráulica del rió Riesgo sísmicoRiesgo sísmico
Los dato de las condiciones Los dato de las condiciones funcionalesfuncionales Datos geométricosDatos geométricos Datos de carga vivaDatos de carga viva Otros datos (trafico, accesorios)Otros datos (trafico, accesorios)
Datos socioeconómicosDatos socioeconómicos
ELECCIÓN DEL ELECCIÓN DEL PUENTEPUENTE
Se deben tener presente:Se deben tener presente:
1.1. Las condiciones naturales del Las condiciones naturales del lugar de emplazamiento de la lugar de emplazamiento de la obra.obra.
2.2. Las diversas soluciones técnicas Las diversas soluciones técnicas factibles de acuerdo a las factibles de acuerdo a las dimensiones del proyecto.dimensiones del proyecto.
Se deben preparar anteproyectos y luego Se deben preparar anteproyectos y luego de una evaluación técnico-económica de una evaluación técnico-económica elegir la solución mas conveniente.elegir la solución mas conveniente.
El primer parámetro a considerar en la El primer parámetro a considerar en la elección de un puente es la luz que este elección de un puente es la luz que este va a tener.va a tener.
FILOSOFÍAS DEL FILOSOFÍAS DEL DISEÑO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL
Un buen diseño debe satisfacer los Un buen diseño debe satisfacer los siguientes requisitos:siguientes requisitos: Debe ser factible de construir, en Debe ser factible de construir, en
base a los materiales y tecnología base a los materiales y tecnología disponibles.disponibles.
Debe ser seguro para resistir las Debe ser seguro para resistir las cargas y acciones actuales y cargas y acciones actuales y futuras, naturales y artificiales.futuras, naturales y artificiales.
Debe satisfacer los requisitos de Debe satisfacer los requisitos de utilización y funcionalidad.utilización y funcionalidad.
Debe ser económico.Debe ser económico. Debe ser estético.Debe ser estético. Debe ser una solución ética y Debe ser una solución ética y
honesta.honesta.
Para el diseño estructural, actualmente Para el diseño estructural, actualmente existen varios métodos, siendo los mas existen varios métodos, siendo los mas utilizados:utilizados: Diseño para esfuerzos permisibles (servicio).Diseño para esfuerzos permisibles (servicio). Diseño par resistencia ultima (rotura).Diseño par resistencia ultima (rotura). Diseño para estados al limite.Diseño para estados al limite. Diseño plástico, auto stress.Diseño plástico, auto stress.
Lo adecuado es diseñar la estructura para un Lo adecuado es diseñar la estructura para un buen comportamiento tanto en condiciones de buen comportamiento tanto en condiciones de servicio como en condiciones ultimas de servicio como en condiciones ultimas de máxima carga.máxima carga.
Los nuevos métodos de diseño exigen un Los nuevos métodos de diseño exigen un esfuerzo de reflexión y un conocimiento del esfuerzo de reflexión y un conocimiento del tema mas profundo que el exigido por las tema mas profundo que el exigido por las normas. normas.
Conceptos del diseño para Conceptos del diseño para estados limitesestados limites
El concepto de estado-limite proporciona una El concepto de estado-limite proporciona una definición mas precisa de las condiciones de falla definición mas precisa de las condiciones de falla y duración de una obra.y duración de una obra.
Los estados-limite no solo se refieren al estado de Los estados-limite no solo se refieren al estado de falla o colapso, sino también a los estados de falla o colapso, sino también a los estados de utilización de la estructura.utilización de la estructura.
Los estados limite pueden clasificarse en dos Los estados limite pueden clasificarse en dos categorías:categorías: Estados-limite últimos, que Estados-limite últimos, que
corresponden a la capacidad máxima de corresponden a la capacidad máxima de carga.carga.
Estados-limite de utilización, que Estados-limite de utilización, que definen las condiciones de cargas de definen las condiciones de cargas de servicios.servicios.
a.- Estados-limites últimosa.- Estados-limites últimos Tenemos:Tenemos:
La perdida de la estabilidad de una La perdida de la estabilidad de una parte o del conjunto de la parte o del conjunto de la estructura como un cuerpo rígido.estructura como un cuerpo rígido.
La rotura de las secciones criticas.La rotura de las secciones criticas. La transformación de la estructura La transformación de la estructura
en un mecanismo.en un mecanismo. La inestabilidad por deformación, La inestabilidad por deformación,
pandeo.pandeo.
b.- Estados-limites de b.- Estados-limites de utilizaciónutilización
Deformaciones excesivas para una Deformaciones excesivas para una utilización normal de la estructura.utilización normal de la estructura. Fisuración excesiva.Fisuración excesiva. Vibración excesiva.Vibración excesiva.
Un aspecto importante es considerar las Un aspecto importante es considerar las cargas y resistencias como variables cargas y resistencias como variables aleatorias, en consecuencia el problema de aleatorias, en consecuencia el problema de seguridad consiste en limitar la seguridad consiste en limitar la probabilidad de ruina de una obra a un probabilidad de ruina de una obra a un valor suficientemente pequeño y valor suficientemente pequeño y aceptable.aceptable.
En los métodos basados en la En los métodos basados en la nueva filosofía del diseño nueva filosofía del diseño estructural (métodos semi-estructural (métodos semi-probabilísticos de los estados-probabilísticos de los estados-limite), las resistencias mecánicas limite), las resistencias mecánicas y las cargas y acciones se y las cargas y acciones se consideran variables aleatorias y consideran variables aleatorias y los valores que se utilizan en el los valores que se utilizan en el calculo estructural se basan en lo calculo estructural se basan en lo que se denomina valores que se denomina valores característicos.característicos.
Valores característicosValores característicos Cuando se reconoce la naturaleza Cuando se reconoce la naturaleza
aleatoria de las acciones y de las aleatoria de las acciones y de las resistencias mecánicas de los resistencias mecánicas de los materiales, es necesario definir los materiales, es necesario definir los valores característicos y los valores característicos y los valores de calculo de las acciones valores de calculo de las acciones y resistencias.y resistencias.
Estos valores deben cubrir las Estos valores deben cubrir las diferentes causas de diferentes causas de incertidumbre que se presentan en incertidumbre que se presentan en las estructuras reales.las estructuras reales.
Resistencia característica Resistencia característica del materialdel material
Es el valor que presenta una probabilidad, Es el valor que presenta una probabilidad, aceptada a priori, de no ser alcanzada.aceptada a priori, de no ser alcanzada.
Para determinar su valor debemos conocer Para determinar su valor debemos conocer la ley de distribución estática de las la ley de distribución estática de las resistencias:resistencias:
En la practica, para el concreto, en la En la practica, para el concreto, en la hipótesis de que los resultados de los hipótesis de que los resultados de los ensayos sigan una ley Gaussiana, la ensayos sigan una ley Gaussiana, la resistencia característica garantiza que solo resistencia característica garantiza que solo existe una probabilidad del 5% de obtener existe una probabilidad del 5% de obtener resistencias inferiores a dicho valor.resistencias inferiores a dicho valor.
Rm.k.sRk Rm =Rm = Media aritmética.Media aritmética.Ks =Ks = Coeficiente de la probabilidad.Coeficiente de la probabilidad.s =s = Desviación típica de la distribución.Desviación típica de la distribución.
Cargas y acciones Cargas y acciones característicascaracterísticas
Cuando las cargas pueden Cuando las cargas pueden considerarse aleatorias, el valor considerarse aleatorias, el valor característico viene definido por la característico viene definido por la expresión.expresión.
kd)(1 FmFk
Fm = Valor medio de la distribución.
d = Desviación cuadrática media.
k = coeficiente de probabilidad.
Valores de cálculoValores de cálculo En la estructura real. Las resistencias y las En la estructura real. Las resistencias y las
acciones pueden diferir de los valores acciones pueden diferir de los valores característicos; por ello, para tomar en cuenta característicos; por ello, para tomar en cuenta las diversas fuentes de incertidumbre, en el las diversas fuentes de incertidumbre, en el calculo estructural, los valores característicos calculo estructural, los valores característicos se modifican por ciertos coeficientes o se modifican por ciertos coeficientes o factores. El concepto general es el de reducir factores. El concepto general es el de reducir las resistencias y amplificar las acciones.las resistencias y amplificar las acciones. Resistencia de calculo.Resistencia de calculo. Acciones y solicitaciones de calculo.Acciones y solicitaciones de calculo.
a.- resistencia de calculoa.- resistencia de calculo La resistencia de calculo R* de un material La resistencia de calculo R* de un material
esta definido por la relación:esta definido por la relación: R* = Rk / R* = Rk / ββmm Siendo Siendo ββm, un coeficiente superior o igual m, un coeficiente superior o igual
a la unidad, que se considera la a la unidad, que se considera la incertidumbre que aparece cuando se pasa incertidumbre que aparece cuando se pasa de la resistencia característica definida por de la resistencia característica definida por los ensayos de laboratorio a la resistencia los ensayos de laboratorio a la resistencia del material real colocado en obra.del material real colocado en obra.
AceroAcero ConcretoConcreto
1.151.15 1.41.4 Si el control es rigurosoSi el control es riguroso
1.51.5 Control ordinarioControl ordinario
1.61.6 Poco control o sin controlPoco control o sin control
b.- Acciones y b.- Acciones y solicitaciones de cálculosolicitaciones de cálculo Las solicitaciones de calculo S* Las solicitaciones de calculo S*
se determinan a partir de las se determinan a partir de las acciones características Fk, acciones características Fk, considerando un factor considerando un factor ββs de tal s de tal manera que:manera que:
S* = S* = ββs Sks Sk Donde:Donde:
Sk = Esfuerzos por causa de las Sk = Esfuerzos por causa de las acciones características Fk.acciones características Fk.
ΒΒs = Factor en general mayor que s = Factor en general mayor que la unidad.la unidad.
NORMAS Y NORMAS Y ESPECIFICACIONES DE ESPECIFICACIONES DE
DISEÑODISEÑO
En nuestro país, en vista de que en el En nuestro país, en vista de que en el Reglamento Nacional de Reglamento Nacional de Construcciones se ha optado por las Construcciones se ha optado por las especificaciones americanas tanto especificaciones americanas tanto para el diseño en concreto como en para el diseño en concreto como en acero, lo recomendable es optar acero, lo recomendable es optar igualmente por las especificaciones igualmente por las especificaciones americanas para el diseño de puentes americanas para el diseño de puentes (AASHTO, ACI, AREA), naturalmente (AASHTO, ACI, AREA), naturalmente que en la adaptación se deben que en la adaptación se deben incorporar las particularidades de incorporar las particularidades de nuestra realidad nacionalnuestra realidad nacional
El tema e carga viva de diseño, es un El tema e carga viva de diseño, es un aspecto que se debe tratar con aspecto que se debe tratar con detenimiento.detenimiento.
MATERIALES PARA LA MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓN
Los materiales que más se Los materiales que más se utilizan en a actualidad en la utilizan en a actualidad en la construcción de puentes son:construcción de puentes son: El concretoEl concreto El aceroEl acero
El concretoEl concreto El concreto se elabora de acuerdo a la norma El concreto se elabora de acuerdo a la norma
ASTM C150, existen cinco tipos de cemento que ASTM C150, existen cinco tipos de cemento que pueden ser utilizados en la elaboración del pueden ser utilizados en la elaboración del concreto.concreto.
Los componentes del concreto deben cumplir las Los componentes del concreto deben cumplir las especificaciones:especificaciones: M85 M85 (cemento)(cemento) T26 T26 (agua)(agua) M6 M6 (agregado fino)(agregado fino) M80 M80 (agregado grueso)(agregado grueso)
Últimamente a nivel internacional se viene Últimamente a nivel internacional se viene utilizando concreto de alta resistencia, para su utilizando concreto de alta resistencia, para su uso se deben tomar las precauciones uso se deben tomar las precauciones correspondientes.correspondientes.
Acero Acero El acero se utiliza en la El acero se utiliza en la
construcción de puentes bajo construcción de puentes bajo tres formas:tres formas: Acero estructural.Acero estructural. Acero de refuerzo.Acero de refuerzo. Acero para presforzado.Acero para presforzado.
Acero estructuralAcero estructural La AASHTO reconoce cinco tipos de acero La AASHTO reconoce cinco tipos de acero
estructural para la construcción de puentes.estructural para la construcción de puentes.
Las uniones se hacen soldadas o empernadas.Las uniones se hacen soldadas o empernadas. Los pernos pueden ser de acero al carbono Los pernos pueden ser de acero al carbono
ASTM A307 o pernos de alta resistencia A325 y ASTM A307 o pernos de alta resistencia A325 y A490.A490.
La soldadura no es recomendable para algunos La soldadura no es recomendable para algunos tipos de acero.tipos de acero.
ASTM A36 (AASHTO M183)ASTM A36 (AASHTO M183) Fy = 36 KsiFy = 36 Ksi
A588 (M222) y A572 A588 (M222) y A572 (M223)(M223)
Fy = 50 KsiFy = 50 Ksi
A514 (M244) y A517A514 (M244) y A517 Fy = 90 y 100 KsiFy = 90 y 100 Ksi
Acero de refuerzoAcero de refuerzo El acero de refuerzo es el acero El acero de refuerzo es el acero
que se utiliza como refuerzo en los que se utiliza como refuerzo en los elementos de concreto armado.elementos de concreto armado.
Al acero de refuerzo que mas se Al acero de refuerzo que mas se utiliza son las barras corrugadas utiliza son las barras corrugadas grado 60 (Fy = 4200 kg/cm2), grado 60 (Fy = 4200 kg/cm2), conforme a la norma ASTM A615.conforme a la norma ASTM A615.
Las barras se fabrican del Nº 3 al Las barras se fabrican del Nº 3 al Nº 18, en nuestro pais hasta el Nº Nº 18, en nuestro pais hasta el Nº 11 (1 3/8”)11 (1 3/8”)
Acero para presforzadoAcero para presforzado Este acero tiene una resistencia ultima Este acero tiene una resistencia ultima
mucho mayor a las demás (de 150 a 270 mucho mayor a las demás (de 150 a 270 Ksi).Ksi). Los mas comunes son:Los mas comunes son: El alambreEl alambre El Strand de 7 alambresEl Strand de 7 alambres Las barras para presforzado.Las barras para presforzado.
El alambre mas usado es el de ¼” y tiene El alambre mas usado es el de ¼” y tiene una resistencia mínima a la tensión de una resistencia mínima a la tensión de 235 a 250 ksi de acuerdo a la norma ASTN 235 a 250 ksi de acuerdo a la norma ASTN A421.A421.
PROCEDIMIENTOSPROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOS
El procedimiento de construcción de un El procedimiento de construcción de un puente influye de manera importante puente influye de manera importante en la elección del tipo de estructura.en la elección del tipo de estructura.
Los procedimientos, técnicas, Los procedimientos, técnicas, materiales y equipos de construcción materiales y equipos de construcción se han desarrollado de manera se han desarrollado de manera impresionante en los últimos años.impresionante en los últimos años.
Un gran porcentaje de colapso de Un gran porcentaje de colapso de puentes se presenta durante la puentes se presenta durante la construcción . El diseño y construcción construcción . El diseño y construcción de encofrados debe merecer un de encofrados debe merecer un cuidado especial.cuidado especial.
CALIDAD DEL DISEÑO CALIDAD DEL DISEÑO DE UN PUENTEDE UN PUENTE
Los criterios de evaluación ha Los criterios de evaluación ha considerar son:considerar son: Funcional (ubicación y dimensiones Funcional (ubicación y dimensiones
adecuadas)adecuadas) Estructural (resistencia y buen Estructural (resistencia y buen
comportamiento)comportamiento) Económico (costo mínimo)Económico (costo mínimo) EstéticoEstético
RESEÑA RESEÑA HISTÓRICAHISTÓRICA
Los puentes primitivosLos puentes primitivos Los puentes de piedraLos puentes de piedra
Puntes metálicosPuntes metálicos Puentes de fundiciónPuentes de fundición Puentes de hierroPuentes de hierro Puentes de aceroPuentes de acero
Puentes de concretoPuentes de concreto Viaductos elevados para trenes Viaductos elevados para trenes
eléctricoseléctricos
LOS PUENTES LOS PUENTES PRIMITIVOSPRIMITIVOS
Los primeros puentes que se Los primeros puentes que se construyeron fueron utilizando construyeron fueron utilizando materiales que se encuentran materiales que se encuentran directamente en la naturaleza como la directamente en la naturaleza como la piedra, la madera y las sogas de piedra, la madera y las sogas de material trenzado.material trenzado.
La piedra ha demostrado ser el La piedra ha demostrado ser el material mas durables para la material mas durables para la construcción de puentes. Los romanos construcción de puentes. Los romanos fueron grandes constructores de arcos fueron grandes constructores de arcos en piedra, el rebajamiento (relación en piedra, el rebajamiento (relación entre la flecha y luz libre) era de ½.entre la flecha y luz libre) era de ½.
Se ha llegado a rebajamientos de 1/8.Se ha llegado a rebajamientos de 1/8.
PUENTESPUENTESMETÁLICOSMETÁLICOS
Puentes de fundiciónPuentes de fundición Aparecieron a fines del siglo Aparecieron a fines del siglo
XVIII.XVIII. Su construcción fue más fácil y Su construcción fue más fácil y
económica que los puentes de económica que los puentes de piedra de la época.piedra de la época.
La mayoría de los puentes de La mayoría de los puentes de fundición tuvieron una vida fundición tuvieron una vida relativamente corta debido a relativamente corta debido a que la fundición es un material que la fundición es un material frágil y con una débil resistencia frágil y con una débil resistencia a la tracción.a la tracción.
Puentes de hierroPuentes de hierro Se empezó a usar en al siglo XIX; debido a Se empezó a usar en al siglo XIX; debido a
su mayor resistencia a la tracción, se su mayor resistencia a la tracción, se podía utilizar en diversos tipos de puentes podía utilizar en diversos tipos de puentes (colgantes, arcos y vigas)(colgantes, arcos y vigas)
Entre estos tenemos:Entre estos tenemos: Puente sobre el Menai (Inglaterra), Puente sobre el Menai (Inglaterra),
construido en 1825 y L = 177m.construido en 1825 y L = 177m. Puente sobre el rió Ohio (USA) Puente sobre el rió Ohio (USA)
construido en 1849 y L = 308m.construido en 1849 y L = 308m. Puente sobre el Niagara (USA) Puente sobre el Niagara (USA)
construido en 1855 y L = 250m.construido en 1855 y L = 250m. Puente Britania, construido en 1850, Puente Britania, construido en 1850,
consta de 4 tramos, L = 420 m.consta de 4 tramos, L = 420 m.
Puentes de aceroPuentes de acero Con el acero se inicio la construcción de Con el acero se inicio la construcción de
puentes mas esbeltos y de mayor luz.puentes mas esbeltos y de mayor luz. Entre estos tenemos:Entre estos tenemos:
El puente Eads sobre el rió Mississipi El puente Eads sobre el rió Mississipi (Usa).(Usa).
El puente Brookyn terminado el 1883 y El puente Brookyn terminado el 1883 y L = 487m.L = 487m.
Puente Golden Gate terminado en 1937 Puente Golden Gate terminado en 1937 y L = 1280m.y L = 1280m.
Puente Verrazano terminado en 1964 y Puente Verrazano terminado en 1964 y L = 1298m. Y un costo de $ 325 L = 1298m. Y un costo de $ 325 millones.millones.
PUENTES DE CONCRETOPUENTES DE CONCRETO El concreto al igual que la piedra es un El concreto al igual que la piedra es un
material resistente a la compresión, es por material resistente a la compresión, es por eso que los primeros puentes que se eso que los primeros puentes que se construyeron fueron en forma de arco.construyeron fueron en forma de arco.
Dentro de los puentes de concreto Dentro de los puentes de concreto tenemos:tenemos: Puentes en arco de concreto.Puentes en arco de concreto. Puentes de concreto presforzado.Puentes de concreto presforzado. Puentes de concreto parcialmente Puentes de concreto parcialmente
postensado.postensado.
CARGAS CARGAS EN PUENTESEN PUENTES
Las cargas, fuerzas y acciones que se deben Las cargas, fuerzas y acciones que se deben considerar en el diseño estructural de considerar en el diseño estructural de puentes son:puentes son:
Cargas permanentesCargas permanentes Peso propioPeso propio Cargas muertasCargas muertas Empuje de tierrasEmpuje de tierras
Cargas o acciones permanentes variablesCargas o acciones permanentes variables Efectos del presforzadoEfectos del presforzado Contracción del concretoContracción del concreto Fluencia del concretoFluencia del concreto Asentamiento de apoyosAsentamiento de apoyos Presión hidráulicaPresión hidráulica SubpresionSubpresion
Cargas transitoriasCargas transitorias Carga viva y sus derivadosCarga viva y sus derivados Carga viva (efecto estático)Carga viva (efecto estático) Amplificación dinámicaAmplificación dinámica Fuerzas longitudinalesFuerzas longitudinales Fuerza centrifugaFuerza centrifuga Fuerza de cabeceo (trenes)Fuerza de cabeceo (trenes) Fuerza de vientoFuerza de viento Efecto de temperaturaEfecto de temperatura
Cargas excepcionalesCargas excepcionales SismosSismos HuaycosHuaycos Frenado de emergenciaFrenado de emergencia Rotura de rielesRotura de rieles DescarrilamientoDescarrilamiento ColisiónColisión
Cargas temporalesCargas temporales Cargas durante la construcciónCargas durante la construcción Cargas durante el mantenimiento.Cargas durante el mantenimiento.
CARGAS CARGAS DE DISEÑODE DISEÑO
Se definen como los elementos del Se definen como los elementos del entorno que causan esfuerzos y entorno que causan esfuerzos y deformaciones en la estructura.deformaciones en la estructura.
En la definición de carga de diseño En la definición de carga de diseño intervienen simultáneamente los intervienen simultáneamente los objetivos de seguridad y economía. La objetivos de seguridad y economía. La cargas de diseño usualmente no son cargas de diseño usualmente no son los valores máximos absolutos que los valores máximos absolutos que pueden actuar durante la vida útil de la pueden actuar durante la vida útil de la estructura.estructura.
En el método de diseño para los En el método de diseño para los estados limites, se reconoce la estados limites, se reconoce la naturaleza aleatoria de las cargas naturaleza aleatoria de las cargas como también de la resistencia de los como también de la resistencia de los materiales.materiales.
Cargas Cargas por peso propiopor peso propio
Depende de las dimensiones Depende de las dimensiones finales de los elementos; para finales de los elementos; para su determinación se podrán su determinación se podrán usar los siguientes valores usar los siguientes valores unitarios:unitarios:
AASHTOAASHTO ESP. JAPONESESP. JAPONES
Cº AºCº Aº 2400 kg/m32400 kg/m3 2500 kg/m32500 kg/m3
ACEROACERO 7200 kg/m37200 kg/m3 7850 kg/m37850 kg/m3
Carga Carga por peso muertopor peso muerto
Esta constituido por el peso de Esta constituido por el peso de todas las partes sobrepuestas todas las partes sobrepuestas del tablero que no forman parte del tablero que no forman parte de la estructura resistente de la estructura resistente (veredas, barandas, tuberías, (veredas, barandas, tuberías, etc.)etc.)
El peso muerto se calcula de El peso muerto se calcula de acuerdo a las propiedades y acuerdo a las propiedades y dimensiones de los materiales dimensiones de los materiales en cada caso particular.en cada caso particular.
Carga vivaCarga viva La carga viva en los puentes La carga viva en los puentes
esta constituida por el peso de esta constituida por el peso de los vehículos mas los efectos los vehículos mas los efectos derivados por su naturaleza derivados por su naturaleza dinámica y móvil.dinámica y móvil. Cargas reales que circulan por el Cargas reales que circulan por el
puente.puente. Cargas máximas legales.Cargas máximas legales. Cargas de diseño.Cargas de diseño. Carga viva de inventario y de Carga viva de inventario y de
operación.operación.
Carga viva para puentes Carga viva para puentes de carreterade carretera
La carga viva a considerar en el diseño La carga viva a considerar en el diseño de puentes debe ser:de puentes debe ser: El camión de diseño.El camión de diseño. La carga equivalente a una serie de La carga equivalente a una serie de
camiones.camiones. La carga de ejes tamden.La carga de ejes tamden. Otras cargas mayores (sobrecargas).Otras cargas mayores (sobrecargas).
El ancho de diseño de una vía de trafico El ancho de diseño de una vía de trafico es de 3.60m.es de 3.60m.
La carga viva equivalente o la del La carga viva equivalente o la del camión se asume que ocupa un ancho camión se asume que ocupa un ancho de 3.00m.de 3.00m.
Reducción Reducción de la carga vivade la carga viva
Para puentes de mas dos vías se, Para puentes de mas dos vías se, debe reducir los efectos de la debe reducir los efectos de la carga viva ante la menor carga viva ante la menor probabilidad de que todas las vías probabilidad de que todas las vías de trafico estén cagadas al de trafico estén cagadas al mismo tiempo con sus valores mismo tiempo con sus valores máximos:máximos:
Para la 1º y 2º víasPara la 1º y 2º vías 100% de carga viva100% de carga viva
Para la 3º víaPara la 3º vía 90% de carga viva90% de carga viva
Para las demás víasPara las demás vías 75% de carga viva75% de carga viva
Factor de amplificación Factor de amplificación dinámica (impacto)dinámica (impacto)
Para tomar en cuenta la naturaleza Para tomar en cuenta la naturaleza dinámica de la carga viva, los resultados dinámica de la carga viva, los resultados deben ser amplificados en ciertos deben ser amplificados en ciertos elementos estructurales.elementos estructurales.
Se aplica al factor de impacto en:Se aplica al factor de impacto en: SuperestructuraSuperestructura Pilares, excluyendo su cimentación.Pilares, excluyendo su cimentación.
No se aplica el factor en:No se aplica el factor en: CimentacionesCimentaciones Estructuras que tengan mas de 0.90m. Estructuras que tengan mas de 0.90m.
De relleno (alcantarillas)De relleno (alcantarillas)
Formulas para determinar Formulas para determinar el factor de impactoel factor de impacto
Para puentes Para puentes de carreterasde carreteras
3824.15
L
I
Donde:
L = Longitud de carga en metros.
I = Factor de amplificación dinámica, no mayor del 30%.
Para los viaductos de Para los viaductos de trenes eléctricostrenes eléctricos
1.01.01
fVCF
I
3.01.01
fVCF
I
Vehículos con llantas y rieles soldados
Rieles sin soldar
Para estructuras de tramos simples
1.01.01
5.0
fVCF
I
3.01.01
5.0
fVCF
I
Vehículos con llantas y rieles soldados
Rieles sin soldar
Para estructuras continuas
VCF = (Velocidad del vehiculo, m/seg)/L(m)
L = Longitud del tramo en metros.
F1 = Frecuencia natural de vibración vertical
Para puentes ferroviarios Para puentes ferroviarios de concretode concreto
En puentes ferroviarios, el factor de En puentes ferroviarios, el factor de amplificación dinámica I, no debe amplificación dinámica I, no debe exceder 80% para maquinarias a vapor exceder 80% para maquinarias a vapor ni 60% para las diesel.ni 60% para las diesel.
La amplificación es mayor en los La amplificación es mayor en los puentes metálicos que en los de puentes metálicos que en los de concreto.concreto.
LDL
I
100Donde:
L = Carga viva total sobre el elemento.
D = Carga muerta asociada al elemento.
Comentario respecto a la Comentario respecto a la amplificación dinámicaamplificación dinámica
La rigidez de ka estructura, las La rigidez de ka estructura, las propiedades del material, la masa, el propiedades del material, la masa, el amortiguamiento, relación carga viva amortiguamiento, relación carga viva a carga permanente, etc., son a carga permanente, etc., son variables que se deberían tomar en variables que se deberían tomar en cuenta al evaluar el factor de cuenta al evaluar el factor de amplificación dinámica.amplificación dinámica.
Se recomienda calcular Se recomienda calcular adecuadamente la frecuencia de adecuadamente la frecuencia de vibración para evitar errores vibración para evitar errores conceptuales que significan un gasto conceptuales que significan un gasto innecesario de dinero.innecesario de dinero.
Fuerzas longitudinales por Fuerzas longitudinales por carga vivacarga viva
Simultáneamente con la carga Simultáneamente con la carga viva vertical, se deben aplicar la viva vertical, se deben aplicar la fuerza longitudinal proveniente del fuerza longitudinal proveniente del frenado y aceleración:frenado y aceleración:
En los puentes de carreteras FL se En los puentes de carreteras FL se aplica a 1.8m. Sobre el nivel del aplica a 1.8m. Sobre el nivel del tablero.tablero.
En puentes de carreterasEn puentes de carreteras FL = 0.05 carga vivaFL = 0.05 carga viva
En viaductos para trenesEn viaductos para trenes FL = 0.15 carga vivaFL = 0.15 carga viva
Frenado de emergenciaFrenado de emergencia Fle = 0.30 carga vivaFle = 0.30 carga viva
Fuerza centrífugaFuerza centrífuga En los puentes de planta en curva se deben En los puentes de planta en curva se deben
considerar una fuerza radial horizontal igual a considerar una fuerza radial horizontal igual a un porcentaje de la carga viva sin impacto.un porcentaje de la carga viva sin impacto.
Esta fuerza se aplica en el centro de gravedad Esta fuerza se aplica en el centro de gravedad del vehiculo. Para el caso de camiones se del vehiculo. Para el caso de camiones se asume a 1.8m de la calzada y en los trenes a asume a 1.8m de la calzada y en los trenes a 1.2m sobre la riel.1.2m sobre la riel.
RV
CF2
9.7(%)
V = Velocidad de diseño en km/h
R = Radio de curva en metros
Fuerza de Fuerza de empuje de tierrasempuje de tierras
En las estructuras que retienen En las estructuras que retienen tierra, se considerara el efecto de tierra, se considerara el efecto de la presión de acuerdo al estudio la presión de acuerdo al estudio de geotecnia.de geotecnia.
Esta presión no será menor a la Esta presión no será menor a la equivalente a la presión de un equivalente a la presión de un fluido de 500 kg/m3.fluido de 500 kg/m3.
El empuje lateral debe ser El empuje lateral debe ser incrementado por efecto del incrementado por efecto del trafico cercano, dicho incremento trafico cercano, dicho incremento no será menor a 1 t/m2no será menor a 1 t/m2
Fuerzas de vientoFuerzas de viento Se recomienda aplicar las fuerzas de Se recomienda aplicar las fuerzas de
viento de acuerdo a los registros de viento de acuerdo a los registros de viento de nuestro país.viento de nuestro país.
En los casos en que la acción del viento En los casos en que la acción del viento pueda originar fenómenos vibratorios pueda originar fenómenos vibratorios importantes (inestabilidad importantes (inestabilidad aerodinámica), se deberán realizar los aerodinámica), se deberán realizar los estudios especiales correspondientes.estudios especiales correspondientes.
Los puentes colgantes son los mas Los puentes colgantes son los mas sensibles a las acciones del vientosensibles a las acciones del viento
Efecto de temperaturaEfecto de temperatura Los cambios de temperatura Los cambios de temperatura
originan esfuerzos y/o originan esfuerzos y/o movimientos de la estructura. movimientos de la estructura. Dichos efectos se pueden evaluar Dichos efectos se pueden evaluar considerando los siguientes considerando los siguientes coeficientes de dilatación lineal coeficientes de dilatación lineal por grado centígrado:por grado centígrado: Para elementos de concretoPara elementos de concreto Para elementos de aceroPara elementos de acero 5102.1
5100.1
Efecto de presforzadoEfecto de presforzado El presforzado debe introducir esfuerzos El presforzado debe introducir esfuerzos
internos de compresión, de manera que internos de compresión, de manera que contrarresten los esfuerzos de tracción contrarresten los esfuerzos de tracción producidos por cargas externas.producidos por cargas externas.
El presforzado origina esfuerzos y El presforzado origina esfuerzos y deformaciones que son variables durante la deformaciones que son variables durante la aplicación de la carga, pero que luego de la aplicación de la carga, pero que luego de la perdida quedan de manera constante.perdida quedan de manera constante.
La perdidas del preesfuerzo se deben a:La perdidas del preesfuerzo se deben a: Contracción del concreto.Contracción del concreto. Fricción.Fricción. Relajación del acero.Relajación del acero. Embutimiento de cuña, etc.Embutimiento de cuña, etc.
Efecto de contracción y Efecto de contracción y fluencia del concretofluencia del concreto
La contracción y fluencia (creep) del La contracción y fluencia (creep) del concreto producen deformaciones que concreto producen deformaciones que dependen del tiempo, para disminuir los dependen del tiempo, para disminuir los efectos negativos de estos se debe efectos negativos de estos se debe planificar adecuadamente la secuencia planificar adecuadamente la secuencia de vaciado del concreto.de vaciado del concreto.
El coeficiente de contracción del El coeficiente de contracción del concreto se asume igual a 0.0002.concreto se asume igual a 0.0002.
El creep en el concreto es un fenómeno El creep en el concreto es un fenómeno por el cual al deformación continua bajo por el cual al deformación continua bajo carga constante. esta se puede carga constante. esta se puede considerar proporcional a la considerar proporcional a la deformación elástica instantánea y es deformación elástica instantánea y es del orden del doble o triple de esta. del orden del doble o triple de esta.
Efecto del movimiento de Efecto del movimiento de apoyosapoyos
En las estructuras se debe considerar el En las estructuras se debe considerar el asentamiento diferencial de los apoyos, asentamiento diferencial de los apoyos, los cuales deben ser determinados por los cuales deben ser determinados por el análisis de la interacción suelo - el análisis de la interacción suelo - estructura.estructura.
Este análisis puede ser modelado por Este análisis puede ser modelado por una malla de elementos finitos, sin una malla de elementos finitos, sin embargo en muchos casos puede ser embargo en muchos casos puede ser suficiente representar las condiciones suficiente representar las condiciones de cimentación mediante apoyos de cimentación mediante apoyos elásticos (resortes)elásticos (resortes)
Se pueden usar las siguientes formulas Se pueden usar las siguientes formulas para simular condiciones de para simular condiciones de cimentacióncimentación
2/1
2/1
2/1
)()1/(
)()1/(
)(.).1(2
BLbovGKo
BLbxvGKy
BLbxGvKx
Horizontal
Vertical
Giro
A = Ancho de la zapata de cimentación.
L = Longitud de la zapata.
G = Modulo de corte del suelo de cimentación.
V = Coeficiente de poisson.
0.35 Para suelos poco saturados.
0.50 Para suelos totalmente saturados
Fuerzas por acción del Fuerzas por acción del aguaagua
Las fuerzas que se deben Las fuerzas que se deben considerar en el diseño de considerar en el diseño de puentes por efecto de la acción puentes por efecto de la acción del agua son de tres tipos:del agua son de tres tipos: Presión hidrostática.Presión hidrostática. Presión por las corrientes de aguaPresión por las corrientes de agua Presión hidrodinámica durante Presión hidrodinámica durante
sismosismo
La fuerza por presión La fuerza por presión hidrostáticahidrostática
Se determina por el procedimiento Se determina por el procedimiento convencional considerando convencional considerando variación lineal de la presión del variación lineal de la presión del agua:agua:
hP .
P = presión hidrostática en kg/m2
γ = peso unitario del agua en kg/m3
h = profundidad del agua
La fuerza por presión de La fuerza por presión de corrientes de aguacorrientes de agua
El punto de aplicación de esta fuerza se El punto de aplicación de esta fuerza se considera a 0.6h medido desde el fondo del rió.considera a 0.6h medido desde el fondo del rió.
La socavación es una de las causas mas La socavación es una de las causas mas frecuentes de falla de puentesfrecuentes de falla de puentes
AkVP 2P = Fuerza por la corriente de agua en kg.V = Velocidad máxima del agua en m/seg.k = Factor de forma del pilarA = Área vertical proyectada del pilar en m2.
kk
7272 Para presión en superficie plana.Para presión en superficie plana.
3535 Para presión en superficie circular.Para presión en superficie circular.
2626 Para presión en superficie inclinada < 30ºPara presión en superficie inclinada < 30º
La fuerza por la presión La fuerza por la presión hidrodinámica durante hidrodinámica durante
sismosismo
2...127
hbKhP Para estribos tipo muro
Para pilares (elemento rodeado por agua)
P = Fuerza total hidrodinámica sobre muro.Kh = coeficiente sísmico horizontal.γ = peso especifico del agua kg/m3.b = Ancho del elemento en metros, en la dirección
perpendicular a la de la presión.h = Profundidad del agua en metros.
P = 3/4 Kh.P = 3/4 Kh.γγ.b.h(1-0.25b/h).b.h(1-0.25b/h) b/h < 2.0b/h < 2.0
P = 3/8 Kh.P = 3/8 Kh.γγ.b.h.b.h 2.0 < b/h < 3.12.0 < b/h < 3.1
P = 7/6 Kh.P = 7/6 Kh.γγ.b.h.b.h 3.1 < b/h3.1 < b/h
Acción de huaycos y Acción de huaycos y avenidas extraordinariasavenidas extraordinarias
Innumerables puentes han colapsado Innumerables puentes han colapsado por la acción de las avenidas por la acción de las avenidas extraordinarias.extraordinarias.
La posibilidad y magnitud de las La posibilidad y magnitud de las avenidas extraordinarias deben ser avenidas extraordinarias deben ser tomados en cuenta desde el inicio del tomados en cuenta desde el inicio del proyecto, cuando influye en la proyecto, cuando influye en la ubicación, elección del tipo de puente, ubicación, elección del tipo de puente, luces, gálibo.luces, gálibo.
La profundidad de cimentación debe ser La profundidad de cimentación debe ser suficiente para evitar la socavación suficiente para evitar la socavación
Fuerzas de colisiónFuerzas de colisión Las fuerzas de colisión son de Las fuerzas de colisión son de
carácter extraordinario y son carácter extraordinario y son considerados solamente en casos considerados solamente en casos especiales.especiales.
Son causadas por embarcaciones Son causadas por embarcaciones y otros objetos de transporta el y otros objetos de transporta el agua.agua.
También e debe considerar la También e debe considerar la posibilidad de fuerzas de colisión posibilidad de fuerzas de colisión en los puentes con gálibo en los puentes con gálibo reducido.reducido.
COMBINACIONES DE COMBINACIONES DE CARGACARGA
Combinaciones de carga para Combinaciones de carga para puentes carreteros (AASHTO)puentes carreteros (AASHTO)
La AASTHO especifica doce grupos de La AASTHO especifica doce grupos de combinaciones de cargas y fuerzas a que combinaciones de cargas y fuerzas a que pueden estar sometidos los puentes de pueden estar sometidos los puentes de carretera, aquí algunas:carretera, aquí algunas:
Grupo I = 1.3 [D + 1.67(L + I)n + CF + E + SF]
Grupo IB = 1.3 [D + 1.00(L + I)e + CF + E + SF]
Grupo VII = 1.3 [D + E + SF + EQ](L + I)n = Carga viva normal de diseño (HS20)(L + I)e = Carga viva excepcional de diseñoCF = Fuerza centrifuga.E = Empuje de tierras.SF = Flujo de agua.EQ = Acciones sísmicas.
Combinaciones de carga para Combinaciones de carga para viaductos (trenes eléctricos)viaductos (trenes eléctricos)
El comité 358 del ACI recomienda El comité 358 del ACI recomienda considerar las siguientes combinaciones.considerar las siguientes combinaciones.
UO = 1.3D + 1.7(L + I) + 1.PS
U1 = 1.3D + 1.4(L + I) + 1.PS + 1.(SH + CR) + 1.5WL
U2 = 1.3D + 1.4(D + I) + 1.PS + 1.(SH +CR)
U3 = 1.3D + 1.4(L + I) + 1.PS + 1.(SH + CR) + 1.5EQ + 1.4LFe
U4 = 1.3D + 1.4(L + I) + 1.PS + 1.(SH + CR) + 1.2BR
U5 = 1. + 1.4(L + I) + 1.PS + 1. (SH + CR) + 1.5WL + 1.4DR
U6 = 1.3D + 1.PS + 1.(SH + CR) + 1.3CL
Combinaciones de carga para Combinaciones de carga para puentes ferroviariospuentes ferroviarios
En general los factores de carga En general los factores de carga para puentes ferroviarios son para puentes ferroviarios son mayores que para los puentes de mayores que para los puentes de carreterascarreteras
i = 1.4[D + 5/3(L + I) + CF + E + B + SF]
IA = 1.8[D + L + I + CF + E + B + SF]
II = 1.4 [D + E + B + SF + EQ]
DISEÑO DE DISEÑO DE SUBESTRUCTURASSUBESTRUCTURAS
Estribo Estribo Se denomina “estribo” al apoyo extremo de Se denomina “estribo” al apoyo extremo de
un puente, el cual recibe la reacción de un un puente, el cual recibe la reacción de un tramo y soporta a su vez el empuje de tramo y soporta a su vez el empuje de tierras.tierras.
Tiene la finalidad de:Tiene la finalidad de: Conseguir una superficie de apoyo.Conseguir una superficie de apoyo. Contener el relleno de tierra.Contener el relleno de tierra. Obtener un apoyo que permanezca a Obtener un apoyo que permanezca a
una cota fija, transmitiendo al una cota fija, transmitiendo al terreno presiones susceptibles de ser terreno presiones susceptibles de ser soportadas por este.soportadas por este.
Clases de estribosClases de estribos Por sus materiales pueden ser: Por sus materiales pueden ser:
Estribos de concreto ciclópeo.Estribos de concreto ciclópeo. Estribos de concreto armado.Estribos de concreto armado. Estribos con pilotes o cilindros rellenos.Estribos con pilotes o cilindros rellenos.
Por su forma pueden ser:Por su forma pueden ser: Estribos con alas inclinadas “V”.Estribos con alas inclinadas “V”. Estribos con alas perpendiculares “U”.Estribos con alas perpendiculares “U”. Estribos “T”.Estribos “T”. Estribos Cajón o Celulares.Estribos Cajón o Celulares. Estribos Pilares.Estribos Pilares. Estribos de Arco.Estribos de Arco.
Partes de un estriboPartes de un estribo
La cimentación:La cimentación: Es la parte enterrada Es la parte enterrada en el terreno , recibe el empuje de en el terreno , recibe el empuje de tierras por todos sus lados y que por tierras por todos sus lados y que por consiguiente se anulan, sirve para consiguiente se anulan, sirve para alcázar el terreno resistente, evitando alcázar el terreno resistente, evitando hundimientos o socavaciones.hundimientos o socavaciones.
Elevación:Elevación: es la parte que sobresale es la parte que sobresale del terreno, soportando el empuje de del terreno, soportando el empuje de tierras. Comprende el cuerpo y las tierras. Comprende el cuerpo y las alas. En el cuerpo del estribo esta alas. En el cuerpo del estribo esta situada la cajuela en la cual se aloja el situada la cajuela en la cual se aloja el puente.puente.
Fuerzas que actúan sobre Fuerzas que actúan sobre un estriboun estribo
Las fuerzas que actúan sobre un estribo son:Las fuerzas que actúan sobre un estribo son: Reacción del puente, peso propio y Reacción del puente, peso propio y
sobrecargas.sobrecargas. Peso del estribo mismo.Peso del estribo mismo. Peso de la tierra que favorece la estabilidad.Peso de la tierra que favorece la estabilidad. Frenado de los vehículos sobre el puente.Frenado de los vehículos sobre el puente. Fuerzas de fricción originadas por las Fuerzas de fricción originadas por las
dilataciones o contracciones del puente.dilataciones o contracciones del puente. Empuje de tierrasEmpuje de tierras
ESTABILIDAD DE LOS ESTABILIDAD DE LOS ESTRIBOSESTRIBOS
Falla por volteoFalla por volteo Por acción de las fuerza horizontales un Por acción de las fuerza horizontales un
estribo puede pivotear sobre una arista estribo puede pivotear sobre una arista exterior volteándose.exterior volteándose.
La relación del momento de estabilidad La relación del momento de estabilidad al momento de volteo debe ser mayor a al momento de volteo debe ser mayor a 1.1.
Para los estribos de puentes esta Para los estribos de puentes esta relación no debe ser menor de 2.relación no debe ser menor de 2.
El Momento de estabilidad es el El Momento de estabilidad es el producto de la suma de las fuerzas producto de la suma de las fuerzas verticales por su distancia a la arista de verticales por su distancia a la arista de volteo mas el producto de las fuerzas volteo mas el producto de las fuerzas horizontales consideradas por su horizontales consideradas por su distancia a la misma arista.distancia a la misma arista.
Falla por deslizamientoFalla por deslizamiento Un estribo al igual que un muro de Un estribo al igual que un muro de
sostenimiento puede deslizarse sobre sostenimiento puede deslizarse sobre su baje paralelamente al eje del su baje paralelamente al eje del puente, ósea en el sentido de acción puente, ósea en el sentido de acción de las fuerzas horizontales. de las fuerzas horizontales.
Para evitar la falla por deslizamiento, el Para evitar la falla por deslizamiento, el producto de las fuerzas verticales por producto de las fuerzas verticales por el coeficiente de rozamiento debe ser el coeficiente de rozamiento debe ser mayor que la suma de las fuerzas mayor que la suma de las fuerzas horizontales, esta relación debe ser horizontales, esta relación debe ser mayor a 2.mayor a 2.
Por falla del terrenoPor falla del terreno Al haber una compresión en la arista Al haber una compresión en la arista
exterior mayor de la que el terreno exterior mayor de la que el terreno puede soportar, este cede puede soportar, este cede produciéndose así el volteo o simple produciéndose así el volteo o simple hundimiento de la estructura.hundimiento de la estructura.
Esta falla puede producirse también por Esta falla puede producirse también por socavación del terreno por acción del socavación del terreno por acción del agua.agua.
Para evitar este tipo de falla las Para evitar este tipo de falla las presiones del estribo deben ser presiones del estribo deben ser inferiores a las permisibles por el inferiores a las permisibles por el terreno, y la cota de cimentación debe terreno, y la cota de cimentación debe estar fuera de la zona de socavación del estar fuera de la zona de socavación del rió.rió.
DISEÑO DE LOS DISEÑO DE LOS ESTRIBOSESTRIBOS
Datos Datos Para diseñar un puente se necesita conocer:Para diseñar un puente se necesita conocer:
El perfil transversal del rió, la altura de la rasarte del El perfil transversal del rió, la altura de la rasarte del nivel de aguas máximas y mínimas y la cota de nivel de aguas máximas y mínimas y la cota de cimentación.cimentación.
Las características de la estructura: peso, ancho, Las características de la estructura: peso, ancho, altura de vigas, dimensiones, etc.; para determinar altura de vigas, dimensiones, etc.; para determinar las dimensiones de la cajuela del estribo.las dimensiones de la cajuela del estribo.
La resistencia del terreno para determinar la cota de La resistencia del terreno para determinar la cota de fundación.fundación.
El estudio del estribo sebe hacerse en dos situaciones:El estudio del estribo sebe hacerse en dos situaciones: Estribo sin puente y relleno sobrecargado.Estribo sin puente y relleno sobrecargado. Estribo con puente y relleno sobrecargado.Estribo con puente y relleno sobrecargado.
Estribo sin puente con Estribo sin puente con relleno sobre cargadorelleno sobre cargado
Considerado en la etapa de construcción se Considerado en la etapa de construcción se seguirán los siguientes pasos:seguirán los siguientes pasos: Se determinara el peso del estribo, y la tierra sobre Se determinara el peso del estribo, y la tierra sobre
él. Se determinara el punto de paso y la magnitud él. Se determinara el punto de paso y la magnitud de estas fuerzas para obtener la distancia de la de estas fuerzas para obtener la distancia de la resultante al punto considerado.resultante al punto considerado.
Se determinara el empuje, su punto de aplicación y Se determinara el empuje, su punto de aplicación y su dirección.su dirección.
Se determinara el punto de paso de las fuerzas Se determinara el punto de paso de las fuerzas verticales y el empuje debiendo quedar dentro del verticales y el empuje debiendo quedar dentro del tercio central.tercio central.
Se determinara el coeficiente de volteo, de Se determinara el coeficiente de volteo, de deslizamiento y las presiones máximas y mínimas.deslizamiento y las presiones máximas y mínimas.
Estribo con puente y Estribo con puente y relleno sobrecargadorelleno sobrecargado
Se seguirán los siguientes pasos:Se seguirán los siguientes pasos: Determinar la resultante de las fuerzas verticales y Determinar la resultante de las fuerzas verticales y
su punto de paso.su punto de paso. Determinar el empuje de tierras, inclinación y punto Determinar el empuje de tierras, inclinación y punto
de aplicación.de aplicación. Determinar fuerzas horizontales debido al frenado y Determinar fuerzas horizontales debido al frenado y
a la fricción de los apoyos.a la fricción de los apoyos. Determinar el paso de la resultante total de las Determinar el paso de la resultante total de las
fuerzas por la sección horizontal considerada.fuerzas por la sección horizontal considerada. Determinar los coeficientes de volteo, deslizamiento Determinar los coeficientes de volteo, deslizamiento
y presión máxima y mínima.y presión máxima y mínima. La sección se considerara satisfactoria si para La sección se considerara satisfactoria si para
el caso mas desfavorable la resultante par por el caso mas desfavorable la resultante par por el tercio central.el tercio central.
En el caso de un estribo de concreto En el caso de un estribo de concreto armado en cantilever se requiere los armado en cantilever se requiere los siguientes pasossiguientes pasos
Diseño de la cajuela del estribo armado en Diseño de la cajuela del estribo armado en cantilever y sometida a la reacción del cantilever y sometida a la reacción del puente.puente.
Momentos de las fuerzas verticales y Momentos de las fuerzas verticales y horizontales.horizontales.
Determinación de la sección y armadura de Determinación de la sección y armadura de la pared vertical.la pared vertical.
Momento en la zapata delantera bebido a Momento en la zapata delantera bebido a la reacción del terreno.la reacción del terreno.
Determinación del momento en la zapata Determinación del momento en la zapata posterior debido al peso del relleno y de la posterior debido al peso del relleno y de la carga sobre él.carga sobre él.
Determinación de la sección y refuerzo de Determinación de la sección y refuerzo de la misma.la misma.
VERIFICACIONESVERIFICACIONES El calculo se hace tanteando un perfil y El calculo se hace tanteando un perfil y luego chequeado las siguientes luego chequeado las siguientes concisionesconcisiones
El calculo se hace tanteando un El calculo se hace tanteando un perfil y luego chequeado las perfil y luego chequeado las siguientes condiciones:siguientes condiciones: Chequeo por volteo.Chequeo por volteo. Chequeo por deslizamiento.Chequeo por deslizamiento. Chequeo por compresiones y Chequeo por compresiones y
tracciones.tracciones.
Chequeo por volteoChequeo por volteo Este chequeo se hace teniendo en Este chequeo se hace teniendo en
cuenta la acción de las fuerzas cuenta la acción de las fuerzas siguientes:siguientes: Empuje de tierrasEmpuje de tierras Fuerza de frenado.Fuerza de frenado. Fuerza de tracción.Fuerza de tracción. Fuerza de fricción y rodadura.Fuerza de fricción y rodadura.
Se toma un coeficiente de seguridad Se toma un coeficiente de seguridad igual o mayor que 2:igual o mayor que 2:
2 volteode Momento
estable Momento
Chequeo al deslizamientoChequeo al deslizamiento Bajo la acción de las fuerzas Bajo la acción de las fuerzas
horizontales el estribo puede horizontales el estribo puede deslizarse, pero la fricción de la deslizarse, pero la fricción de la cimentación y el empuje pasivo se cimentación y el empuje pasivo se opone a este movimiento.opone a este movimiento.
El chequeo se hará para la relación:El chequeo se hará para la relación:
2Fh
pasivo Empuje Fv.C
Fv = Suma de las fuerzas verticales.C = Coeficiente de fricción o de rozamiento.Fh = Suma de fuerzas horizontales.
Chequeo de compresiones Chequeo de compresiones y traccionesy tracciones
Se hace para comprobar si las Se hace para comprobar si las presiones transmitidas son menores a presiones transmitidas son menores a las del terreno y también si las las del terreno y también si las tracciones son menores a las que tracciones son menores a las que puede soportar la albañilería.puede soportar la albañilería.
be6
1a.b
Fvp
± p = Compresiones o tracciones.ΣFv = Suma de fuerzas verticales.a,b = Dimensiones de la base.
Calculo para estribos Calculo para estribos de concreto ciclópeode concreto ciclópeo
Predimensionamiento Predimensionamiento El talud varia de 1:10 a 1:25El talud varia de 1:10 a 1:25 La altura de elevación se obtiene del perfil del La altura de elevación se obtiene del perfil del
terreno, restando la cota pasante menos la cota terreno, restando la cota pasante menos la cota de elevación.de elevación.
La altura de cimentación se obtiene restando la La altura de cimentación se obtiene restando la cota de la base de la elevación menos la cota de cota de la base de la elevación menos la cota de cimentación.cimentación.
El ancho b de la base de la elevación es El ancho b de la base de la elevación es aproximadamente:aproximadamente:
La dimensión de b’ de la base de cimentación se La dimensión de b’ de la base de cimentación se obtiene de los valores anteriores, pero siendo h obtiene de los valores anteriores, pero siendo h la altura total de elevación más la cimentación.la altura total de elevación más la cimentación.
50º para 0.25h, b45º para 0.30h, b40º para 0.35h, b35º para 0.40h, b
Verificación Verificación Hecho el perfil de tanteo, los chequeos se Hecho el perfil de tanteo, los chequeos se
hace para dos condiciones de carga:hace para dos condiciones de carga: El estribo con el relleno sobrecargado El estribo con el relleno sobrecargado
sin puente.sin puente. El estribo con el relleno sobrecargado El estribo con el relleno sobrecargado
con puente.con puente. Para ambas condiciones los chequeos se Para ambas condiciones los chequeos se
hacen en las secciones en donde el estribo hacen en las secciones en donde el estribo cambia de sección.cambia de sección.
En la sección A-A se chequea como si fuera un En la sección A-A se chequea como si fuera un muro en donde solo actúa el empuje de muro en donde solo actúa el empuje de tierras y el peso propio.tierras y el peso propio.
Para la sección B-B se debe tener en cuenta lo Para la sección B-B se debe tener en cuenta lo siguientesiguiente
Para la sección B-B se debe tener en Para la sección B-B se debe tener en cuenta lo siguientecuenta lo siguiente
Primero se considera el estribo sin puente con Primero se considera el estribo sin puente con relleno sobrecargado y los pasos a seguir son:relleno sobrecargado y los pasos a seguir son:
Halla:Halla: Las fuerzas horizontalesLas fuerzas horizontales Las fuerzas verticales.Las fuerzas verticales. Resultante de ambas y su excentricidad.Resultante de ambas y su excentricidad.
Comprobar:Comprobar: Compresiones y tracciones.Compresiones y tracciones. Volteo.Volteo. Deslizamiento Deslizamiento
Segundo, se considera el estribo con puente y con Segundo, se considera el estribo con puente y con relleno sobrecargado.relleno sobrecargado.
Hallar:Hallar: Reacción del puente por ml.Reacción del puente por ml. Fuerza de frenado por ml.Fuerza de frenado por ml. Fuerza de tracción por ml.Fuerza de tracción por ml. Fuerza de fricción por ml.Fuerza de fricción por ml. Fuerza de rodadura por ml.Fuerza de rodadura por ml. Suma de fuerzas verticales.Suma de fuerzas verticales. Suma de fuerzas horizontales.Suma de fuerzas horizontales.
Comprobar:Comprobar: Compresiones y traccionesCompresiones y tracciones Volteo.Volteo. Deslizamientos. Deslizamientos.
Para la comprobación de la sección C-C de Para la comprobación de la sección C-C de cimentación en el cuerpo del estribo, se cimentación en el cuerpo del estribo, se
considera igualmente:considera igualmente:
Primero con puente y luego sin puente.Primero con puente y luego sin puente. El calculo con puente es similar al de El calculo con puente es similar al de
elevación, tomando en cuenta el empuje elevación, tomando en cuenta el empuje pasivo, como este actúa como fuerza de pasivo, como este actúa como fuerza de reacción la resultante se considera reacción la resultante se considera pasando por el extremo del tercio pasando por el extremo del tercio central, haciéndose la excentricidad central, haciéndose la excentricidad igual a 1/6 de b, luego:igual a 1/6 de b, luego:
2a.b
Fvp
Calculo de las alasCalculo de las alas Se busca la longitud del ala necesaria y Se busca la longitud del ala necesaria y
la altura de la elevación del ala para la altura de la elevación del ala para luego hallar el perfil de tanteo y los luego hallar el perfil de tanteo y los chequeos.chequeos.
Para hallar la longitud de ala nos Para hallar la longitud de ala nos valemos del método grafico siguiente.valemos del método grafico siguiente.
Hallados la longitud del ala y la altura Hallados la longitud del ala y la altura de la elevación hacemos un perfil de de la elevación hacemos un perfil de tanteo b = h x C.tanteo b = h x C.
Siendo C un coeficiente que varia según Siendo C un coeficiente que varia según θθ, conocida la base y el talud podemos , conocida la base y el talud podemos hallar la parte superior de la elevación, hallar la parte superior de la elevación, y de igual forma para la cimentación y de igual forma para la cimentación considerando h la altura total.considerando h la altura total.
PILARES PILARES
Definición Definición Se llama pilar al apoyo intermedio de un Se llama pilar al apoyo intermedio de un
puente que recibe la reacción de dos tramos puente que recibe la reacción de dos tramos adyacentes.adyacentes.
El costo de un pilar no varia generalmente con El costo de un pilar no varia generalmente con el tamaño del puente que se apoya sobre él el tamaño del puente que se apoya sobre él sino de las condiciones de cimentación que sino de las condiciones de cimentación que son:son: Altura de aguas mínimasAltura de aguas mínimas Calidad del terreno.Calidad del terreno.
Para su ubicación se debe tener en cuenta:Para su ubicación se debe tener en cuenta: Mínimo costo combinado de subestructura y Mínimo costo combinado de subestructura y
superestructura.superestructura. Obtener una cimentación segura dando origen a que Obtener una cimentación segura dando origen a que
los tramos sean simétricos.los tramos sean simétricos. Causar el menor desarreglo en la corriente del rió.Causar el menor desarreglo en la corriente del rió.
Clases de pilares.Clases de pilares. Por los materiales:Por los materiales:
Albañilería de piedra o de concreto Albañilería de piedra o de concreto ciclópeo.ciclópeo.
Pilares de concreto armado.Pilares de concreto armado. Pilares de perfiles de acero.Pilares de perfiles de acero.
Por su forma:Por su forma: Pilar muro.Pilar muro. Pilar columna.Pilar columna. Pilar en T o columna cónica.Pilar en T o columna cónica. Pilar cepa.Pilar cepa. Pilar de celosía.Pilar de celosía. Pilar de arco.Pilar de arco.
Partes de un pilarPartes de un pilar Costa de dos partes:Costa de dos partes:
Cimentación.-Cimentación.- Puede ser de Puede ser de concreto ciclópeo, cajón o pilotes.concreto ciclópeo, cajón o pilotes.
Elevación.-Elevación.- Toma todas las formas Toma todas las formas que hemos citado anterior mente, que hemos citado anterior mente, además de un elemento adicional además de un elemento adicional llamado Tajamar o Taja-agua situado llamado Tajamar o Taja-agua situado a ambos lados, cuando se trata de a ambos lados, cuando se trata de pilar de pilotes y los de celosía no es pilar de pilotes y los de celosía no es necesario colocar Tajamares.necesario colocar Tajamares.
Fuerzas que actúan sobre Fuerzas que actúan sobre un pilarun pilar
Reacción del puente.Reacción del puente. Peso propio del pilar.Peso propio del pilar. Fuerza del viento.Fuerza del viento. Fuerzas de expansión y dilatación del puente Fuerzas de expansión y dilatación del puente
(temperatura)(temperatura) Frenado o tracción.Frenado o tracción. Fuerza centrifuga (curvas).Fuerza centrifuga (curvas). Sismo.Sismo. Empuje pasivo del terrenoEmpuje pasivo del terreno Fuerza de la corriente del rió, hielo y cuerpos Fuerza de la corriente del rió, hielo y cuerpos
flotantes.flotantes. En un primer tanteo se pueden considerar solo las En un primer tanteo se pueden considerar solo las
fuerzas verticales y el efecto de los sismos, luego se fuerzas verticales y el efecto de los sismos, luego se chequea las demás fuerzas.chequea las demás fuerzas.
Estabilidad de los pilaresEstabilidad de los pilares Los pilares al igual que los estribos Los pilares al igual que los estribos
pueden fallar por tres razones:pueden fallar por tres razones: Por volteo.- Por acción de diversas Por volteo.- Por acción de diversas
fuerzas horizontales el pilar tiende a fuerzas horizontales el pilar tiende a voltearse.voltearse.
Por deslizamiento.- El pilar bajo la Por deslizamiento.- El pilar bajo la acción de diversas fuerzas horizontales acción de diversas fuerzas horizontales tiende a deslizarse sobre su base.tiende a deslizarse sobre su base.
Por falla del terreno.- Se produce por Por falla del terreno.- Se produce por presión excesiva sobre el terreno o por presión excesiva sobre el terreno o por excavaciones del fondo originada por el excavaciones del fondo originada por el agua.agua.
Calculo de los pilaresCalculo de los pilares Se debe conocer:Se debe conocer:
La reacción máxima y mínima, además La reacción máxima y mínima, además de las excentricidades.de las excentricidades.
La superficie lateral del puente para La superficie lateral del puente para determinar la fuerza del viento.determinar la fuerza del viento.
Para efectuar el diseño se seguirán los Para efectuar el diseño se seguirán los siguientes pasos:siguientes pasos: Determinar la resultante de las fuerzas Determinar la resultante de las fuerzas
verticales y su punto de paso.verticales y su punto de paso. Determinar la resultante de las fuerzas Determinar la resultante de las fuerzas
horizontales y su punto de aplicación horizontales y su punto de aplicación sobre cada uno de los ejes.sobre cada uno de los ejes.
Con las fuerzas horizontales se diseña la Con las fuerzas horizontales se diseña la elevación de los pilares.elevación de los pilares.