la construcción de puentes actualmente

7/21/2019 La Construccin de Puentes Actualmente

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[ELEMENTOS PREFABRICADOS EN

PUENTES]

OBJETIVO

Proporcionar al estudiante los elementos fundamentales para el anlisis y diseo de lospuentes tpicos construidos con elementos presforzados y prefabricados. Las grandes

ventajas de estos sistemas ha trado como consecuencia que en nuestro pas sea cada vezms comn el uso de esta tecnologa


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INTRODUCCION

La construccin de puentes actualmente ha incorporado aspectos que permite agilizar suproceso constructivo. !omo parte de este proceso" se ha incluido la utilizacin deprefabricados logrando probablemente la opcin ms rpida de construccin para estetipo de elementos.

Pese a que la prefabricacin de vigas no es un concepto novedoso" la construccin depuentes las ha utilizado para acelerar la finalizacin de los proyectos y disminuir loscostos de los mismos. #ecientemente" se ha hecho ms comn el uso de prefabricados

para losas y elementos de subestructura de puentes como son pilares" zapatas" estribos ymuros de contencin.

$oy en da" en algunos campos" la construccin cada vez se asemeja ms a un procesoindustrial" que tiene como producto los elementos prefabricados.

$ay campos de la construccin en donde estos m%todos son los nicos que se utilizan"por ejemplo" en puentes vehiculares" puentes peatonales" tanques de almacenamiento&tambi%n en naves industriales" en viviendas de clase media y baja" entre otros.

La utilizacin de prefabricados requiere juntas entre los elementos& sin embargo" comoparte de la evolucin de la industria de la prefabricacin se ha incluido recientemente lapropuesta de remplazar las juntas necesarias por cone'iones prefabricadas" igualmentede !oncreto. (ntre estos elementos se incluyen pequeos cierres de vaciado de!oncreto" tubos inyectados con espigas reforzadas y lazos soldados con acopladores

mecnicos.

)arias de estas cone'iones ya han sido ensayadas y han presentado un resultadofavorable frente a aspectos como capacidad estructural" sismicidad y durabilidad.


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(a) (b)

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LA UTILIZACION DE ELEMENTOS PREFABRICADOS

EN PUENTES

1. CONCEPTOS BSICOS DE DISEO DE ELEMENTOS DE CONCRETOPRESFORZADO Y PREFABRICADOS

1.1. GENERALIDADES:

(l !oncreto Presforzado consiste en creardeliberadamente esfuerzos permanentes en unelemento estructural para mejorar sucomportamiento de servicio y aumentar suresistencia. Los elementos que se utilizan vandesde una vigueta para casa hasta vigas para

puentes de grandes luces. (l presfuerzo sepuede dividir en * grandes grupos de acuerdoal instante y m%todo de aplicar la fuerza de

presfuerzo al elemento+ el Pretensado y elPostensado.

1.2. POR QU CONCRETO PRESFORZADO?

,racias a la combinacin del concreto y el acero de presfuerzo es posible produciresfuerzos y deformaciones que contrarresten total o parcialmente a los producidos porlas cargas gravitacionales que actan en el elemento" logrndose as diseos mseficientes. -e acuerdo con lo anterior" la deformacin y el agrietamiento de elementos

presforzados disminuyen por la compresin y el momento producidos por los tendones"lo que se traduce en elementos ms eficientes.

a/

0implemente reforzado 1 grietas y defle'iones e'cesivas

b/ Presforzado 2 sin grietas y con pequeas defle'iones


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3.4. )(567870 9 -(0)(567870 -(L !:5!#(6: P#(0;:#


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;abricacin de un elemento pretensado+

a/ 6rayectoria horizontal

b/ -esvo de torones

c/ Produccin en serie

1.. CONCRETO POSTENSADO

(l potenzado es el m%todo de presfuerzo que consiste en tensar los tendones yanclarlos en los e'tremos de los elementos despu%s de que el concreto ha fraguado yalcanzado su resistencia necesaria.

1.!. MATERIALES

!oncreto.1 7lta resistencia" entre 4@A BgCcm*y DAA EgCcm*

7cero de Presfuerzo.1 7lambres" torones o varillas de acero. 7cero de #efuerzo.1 7umentar ductilidad" resistir corte y torsin.


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7cero (structural.1 para cone'iones" apoyos y como proteccin

1.". COSTOS DE UNA OBRA PREFABRICADA

1.".1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PREFABRICADOS

a. )entajas+

=ayor control de calidad.

#educcin de personal de obra fierreros" albailes" carpinteros/.

0e aprovechan tiempos muertos de obra en producir los elementos. Por

ejemplo" durante la e'cavacin" se producen las zapatas" columnas" vigas" etc.

=enor tiempo de ejecucin.

=ejores materiales a emplear+ !oncreto de fFcG4@A EgCcm*" 7ceros fyG3HAAAEgCcm*.

0e elimina el I@J del encofrado de contacto.

>so repetitivo de moldes metlicos de buena calidad a la larga es econmico/.

7l usar elementos pretensados la relacin largoCperalte puede ser entre *@ y ?Aveces dependiendo de los elementos por ejemplo" vigas" losas/.

b. -esventajas+

=ayor detalle en planos de construccin y montaje.

=ayor planeacin estudio en tiempo y movimientos de maquinaria ytransporte/.

La inversin se hace en menos tiempo.

=ano de obra especializada.


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0e requiere maquinaria pesada tracto camin" gras" etc./.

0e requiere espacio para maniobras en las obras.

La inversin en moldes metlicos es alta.

2. DEFINICION

La utilizacin de prefabricados requiere juntas entre los elementos& sin embargo" comoparte de la evolucin de la industria de la prefabricacin se ha incluido recientemente lapropuesta de remplazar las juntas necesarias por cone'iones prefabricadas" igualmentede concreto. (ntre estos elementos se incluyen pequeos cierres de vaciado de concreto"tubos inyectados con espigas reforzadas y lazos soldados con acopladores mecnicos.

)arias de estas cone'iones ya han sido ensayadas y han presentado un resultadofavorable frente a aspectos como capacidad estructural" sismicidad y durabilidad.

La bsqueda de elementos que disminuyan el nmero de cone'iones en losprefabricados ha llevado a esta industria a que se emplee una tecnologa denominadamodular. Ksta consiste en que elementos de grandes dimensiones est%n compuestos por

prefabricados de concreto de menores dimensiones. (ste mecanismo es el que hapermitido la composicin de losas prefabricadas de concreto soportadas por dos vigasprefabricadas del mismo material.


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2.1. VENTAJAS

(ste sistema constructivo para puentes en la corta duracin que toma este procesodebido a que el izaje y montaje del mismo se realiza por personal especializado con laayuda de equipos mecnicos sofisticados. Kstos garantizan la seguridad y la calidad delas estructuras tomando el menor tiempo posible de ejecucin. (sta ventaja permite quela construccin de infraestructura en concreto se pueda realizar de forma parcial"trabajando por horas o realizando intervenciones e'clusivamente nocturnas que noafectan en gran proporcin la movilidad y el servicio prestado a la comunidad.

(s comprensible que la elaboracin y el desplazamiento de las estructuras prefabricadaspara puentes es de gran complejidad. Por esto se requiere de una planeacin adecuadaque garantice la correcta ejecucin& sin embargo" es posible fabricar grandes tramos deun puente y luego moverlos al sitio sin presentar mayores riesgos.

(stos sistemas prefabricados incluyen las superestructuras completas" incluso conpilares integrados y hasta se la logrado la elaboracin de puentes completos. Lossistemas tecnolgicos que han permitido evolucionar la industria de los elementos

prefabricados" se han desarrollado equipos que faciliten el desplazamiento de loselementos estructurales hasta su disposicin final. (ntre ellos" e'iste una familia de

plataformas transportadoras de alta maniobrabilidad y capacidad que son denominadas6ransportadores =odulares 7utopropulsados cuyas siglas en ingles son 0P=6.


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(stos equipos tienen laventaja de contar consistemas de autopropulsin"

por lo que no necesitan

cabezotes u otros vehculosque los impulsen. 7dems"

presentan la caractersticaque son hidrulicos y entresus habilidades t%cnicas seles reconoce que puedencargar hasta 4D.AAA Eg poreje& cada eje compuesto por? u D llantas dependiendo desu configuracin. Los

transportadores de formaindividual se pueden

conectar con otros de su misma configuracin con el objeto de componer un solovehculo. (sta articulacin puede cargar varios miles de toneladas. !omo se sabe que laconstruccin de puentes se puede realizar en diferentes tipos de terreno.

2.2. SISTEMAS DE ESTRUCTURA

2.#. SISTEMA DE LANZAMIENTO LONGITUDINAL

(stos no tienen acceso a las gras. (ste mecanismo implica erigir la superestructura delpuente desde una zona de lanzamiento localizada detrs de los estribos. ,eneralmente"

se hace necesaria la utilizacin de pescantes para reducir la defle'in de los e'tremos envoladizo y torres intermedias para reducir la defle'in en losas de larga e'tensin. Lostiempos de ejecucin dependen de las dimensiones y ubicacin del puente

2.#.1. SISTEMA EL ARRASTRE Y DESLIZAMIENTO $ORIZONTAL

(sto e'ige que el nuevo puente que se est construyendo sea ejecutado de formaparalela al e'istente con la elaboracin de unos rieles ubicados en un prtico que hacen

que el puente se desplace transversalmente por un sistema hidrulico. (ste m%todopermite que se construya un nuevo puente paralelo al e'istente y una vez est% finalizado


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se ejecute la demolicin para que acto seguido la nueva estructura sea desplazada deforma hidrulica hasta el sitio donde se encontraba la estructura original.

2.#.2. SISTEMA COMPRENDIDO POR EQUIPOS DE ELEVACI%NPESADA

como son los strand jacEsM que son gatos que izan los elementos pesados mediante unacuerda" y los climbing jacEs que son" igualmente" gatos hidrulicos que empujan loselementos pesados hacia arriba. Los primeros pueden ser usados para levantar grandesestructuras sobre pasos de agua que permiten levantar la estructura hasta su elevacinfinal.

#. TIPOS DE PUENTES QUE UTILIZAN ESTRUCTURASPREFABRICADAS

#.1. PUENTES ATIRANTADOS

a. -efinicin

Puentesejecutadosmediantedovelas


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prefabricadas que conforman un tablero atirantado. La prefabricacin permiteresolver de una manera integral este tipo de soluciones.

b. !aractersticas Principales

(l puente se compone de mltiples elementos prefabricados. ,racias a laprefabricacin se realizan con la mayor rapidez y sencillez que el puenteNin situN.

,arantiza un riguroso control geom%trico de los elementos. =oldesespecficos para estos elementos.

c. 6ipologas estructurales

>tilizacin de grandes vigas portantes longitudinales" prefabricadas endovelas.

>tilizacin de vigas prefabricadas entre elementos principales portantes.

>tilizacin de riostras transversales para apoyar las vigas longitudinales.

d. 7plicaciones Principales

Para puentes atirantados entre 3AA y *@A metros de luz. Para puentes singulares.

Para puentes sobre accidentes orogrficos que impiden o dificultan la realizacinde apoyos intermedios.

e. )entajas

(vita interferencias en la obra y la necesidad de disponer de complejasinstalaciones Nin situN.

Plazo menor de ejecucin al poder realizar los distintos elementos en procesosparalelos.

La realizacin de las distintas partes de la estructura en taller" permite un estrictocontrol" tanto geolgico como estructural. 6ipologa con mejores condicionantesest%ticos frente a otras soluciones prefabricadas.


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f. -etalles constructivos

-isposicin tpica con dos grandes vigas portantes de borde" riostras

transversales y vigas prefabricadas entre riostras.

-ovela conjugada que garantiza una perfecta unin en el montaje.

4.*. PUENTES PARA AVE

a. -efinicin

Puentes especficos para el empleo en ferrocarriles de 7lta )elocidad realizados


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mediante vigas prefabricadas cumpliendo las estrictas especificaciones de estetipo de puentes.


7mplio rango de utilizacin de secciones" luces y cantos.

#apidez de ejecucin de los tableros Odeal para viaductos con un nmeroelevado de vanos.

!umplimiento de las e'igentes normas de seguridad y comodidad.


(squemas isostticos e hiperestticos viga 7rtesa/. Luces medias y

grandes.

(squema isosttico viga -oble 6/. Luces pequeas.

(squema isosttico con cosido entre vigas para esfuerzos longitudinalesviga 7rtesa/.

(squema tipo =arco 6ablero1losa con viga !ndor conectada apantallas laterales/.


Puentes de 7)( plataforma de 3?.AAm/ Puentes de ferrocarril convencional conplataformas menores #enfe y ;eve/.

e. )entajas

#apidez de montaje" ejecucin y puesta en marcha de la estructura.

0oluciones prefabricadas a cualquier tipologa de estructura.

#ealizacin de grandes viaductos en menor tiempo que las soluciones NinsituN


6ipologa tpica de puente de 7)( prefabricado constituido por * vigas7rtesa separadas H"4A m.

7ncho de tablero de 3?.AA m.


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Luces en torno a 4A.AA m

7poyos nicos tipo P:6/ en cada e'tremo de la viga.

0oluciones adaptables a cualquier variacin del esquema clsico

#.#. PUENTES ARCO


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a. -efinicin

6ablero compuesto por vigas y montantes que apoyan sobre un arcoprefabricado !aractersticas Principales La prefabricacin permite la

realizacin de arcos prefabricados con secciones de hormign mnimas.


,arantiza un riguroso control geom%trico de los elementos.

Permite tratamientos est%ticos y superficiales en el hormign.

,racias a la prefabricacin" se realizan con la mayor rapidez ysencillez que el puente Nin situN.


7rcos triarticulados" prefabricados en dos semiarcos.

Posibilidades de prefabricar no slo el arco" sino tambi%n el tablero ylos montantes de apoyo del tablero en el arco.


Prefabricacin del arco en puentes de luz entorno a 3AA m. #ehabilitacin depuentes antiguos de estas caractersticas sin afeccin est%tica.

e. )entajas

(vita interferencias en la obra y la necesidad de disponer decomplejas instalaciones Nin situN.

Plazo mnimo de ejecucin al poder realizar los distintos elementosen procesos paralelos.

La realizacin de las distintas partes de la estructura en taller" permiteun estricto control" tanto geolgico como estructural.

6ipologa con mejores condicionantes est%ticos frente a otrassoluciones prefabricadas.


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:btencin de materiales y piezas totalmente chequeadas antes de suinsercin en el tablero. 7seguramiento de la calidad.

4.?. PUENTES $IPERESTTICOS


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a. -efinicin

Puentes que se caracterizan por la unin sobre apoyos consiguiendo unfuncionamiento contino en sentido longitudinal. Onnovacin en la

prefabricacin a principios de los aos IA.


Puentes de grandes luces debido al funcionamiento estructural del tableroen continuidad.

Las soluciones con secciones cajn y artesas proporcionan al tablero lasventajas de seccin cerrada y facilitan la ejecucin de las uniones dentrode las mismas.

,racias a la continuidad en pila se pueden ejecutar soluciones conapoyos nicos en pila en caso de secciones cajn.


(mpleados en puentes de planta recta y curva.

0on empleados en soluciones de canto variable parablico y recto/ ycanto constante.

Las vigas ms empleadas en puentes de este tipo son las artesas y loscajones.


Puentes de 7ve con soluciones hiperestticas para luces hasta ?A m.

Puentes de carretera con luces hasta DA m en caso de apoyos a mediamadera o con apeos provisionales.

(n obras de edificacin se emplean soluciones hiperestticas paraforjados que soportan grandes sobrecargas.

e. )entajas


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(n tableros con grandes cargas se consiguen soluciones de tableros muyrgidos respetando el canto mnimo.

(n puentes de ferrocarril mejoran el comportamiento dinmico.

La ine'istencia de juntas entre vigas mejora considerablemente laest%tica del tablero y el confort en la rodadura.

La contribucin del momento negativo en pila permite descargar la vigaa positivos en tableros muy solicitados pudiendo ir a luces grandes ycantos menores.

Los movimientos verticales son menores" se reducen las flechas y losefectos dinmicos.


Permite la solucin de un solo apoyo en pila en cajones.

7poyo en NcantivelerN mediante apoyo en ? definitivo o provisional+

>nin entre vigas mediante barras de acero de alta resistenciapostensadas e inyeccin posterior de la junta con mortero de altaresistencia.

4.@. PUENTES CURVOS


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a. -efinicin

Puentes de directriz curva resueltos con vigas curvas o rectas en funcin de sucurvatura. Por la tipologa y anchura de tablero se utilizan vigas tipo cajn


6razados e'igentes con pequeos radios de curvatura.

!antos desde A"DA hasta *"*A m.

7nchos de 4"4A y 4"IH m.

Luces entre *A y ?* m.


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,racias a la prefabricacin" se realizan con la misma rapidez y sencillezque un puente recto.

,eometra e'celente por la disposicin de moldes especficos para estos

elementos radios @A" 3*A" 3HA" *AA m/.

Para anchos de tablero desde "A hasta 34"A m.

0e resuelven con una nica viga cajn.


>tilizacin en esquemas isostticos e hiperestticos.

Puentes curvos de radio constante" clotoides y tramos rectos.

0e pueden realizar con canto constante o variable.

7plicaciones Principales Para radios superiores a *AAm" la apro'imacinpor la viga recta formando una poligonal da resultados e'celentes.

(n radios inferiores a *AA m" es necesario recurrir a vigas de directriz

curva.

(nlaces de carreteras.

#otondas en pasos superiores. Puentes de especial singularidad

d. )entajas

0e adapta a las e'igencias cada vez mayores con radios mnimos.

(vita a la obra el coste de disponer de costosas y complicadas cimbras.

#ealizacin sencilla del tablero" evitando complejos desarrollos parapuentes empujados o puentes en voladizos sucesivos.

Permite mejorar sustancialmente el plazo de realizacin en obra.

#ealizacin con moldes de alta calidad y rigidez" lo que permite unageometra de la pieza e'celente.

e. -etalles constructivos


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-isposicin tpica con un nico cajn en seccin transversal.

7poyo en NcantivelerN mediante apoyo en ? definitivo o provisional.

(jecucin de la pieza postensada.

-oble apoyo por e'tremo.

6ableros con losa de canto variable mediante jabalcn definitivo oprovisional o placa de celosa de canto variable.

#.!. PUENTE DE CANTO VARIABLE

a. -efinicin

0olucin evolucionada de la viga cajn permitiendo mayores luces con una mayoresbeltez. #eproduce la est%tica de las soluciones tradicionalmente Nin situN


0irve para conformar una seccin celular cerrada.


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0upone una ramificacin de los vanos" con uniones a media madera yelementos tipo gaviota sobre pilas.

Luces centrales superiores a ?A m ='imo HA m/ con vanos de

compensacin del orden de 4A m.

!antos 3.A a 3.H m en centro de vano y 3.D a 4.m sobre pila.

7nchos estndar 4.4A y 4.IH m.


Puentes con variacin parablica" con una diferencia entre pila y centro devano en torno a 3 m.

Puentes con variacin lineal del canto.

Puentes curvos con canto variable parablico.


Pasos superiores sobre grandes vas de circulacin.

)iaductos de carretera con ancho de tablero alrededor de 3* m" conesquema hiperesttico y luces grandes.

,randes vigas para estructuras especiales de edificacin pabellones" etc./.

e. )entajas

#educcin de pesos a transportar" por ramificacin de los vanos centrales.

;acilita el empotramiento en pila a negativos al aumentar el canto de dichaseccin.

#educcin del esfuerzo cortante al facilitar el efecto arco del hormign enpila.

!omo consecuencia de todo ello" m'imas luces en prefabricados.

(fecto est%tico muy acusado" al apro'imarse a lo que sera un puente arco.


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:ptimizacin de glibos en pasos superiores.


-os apoyos transversales en pilas y estribos" con unin a media madera enla zona de momento terico nulo.

Posibilidad de acoplar la viga gaviota a la lateral para evitar elempotramiento antivuelco provisional en pila.

(jecucin mediante armaduras postensadas.

7poyo en Ncantil%verN mediante apoyo en ? definitivo o provisional.

6ableros con losa de canto variable mediante jabalcn definitivo oprovisional o placa de celosa de canto variable.

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