UNIVERSIDAD INSTITUTO NACIONAL DE CIENCIAS EXACTAS

Nombre:

Nelson Ortiz

Matricula:

2013-0083

Asignatura:

Puente

Tema:

Puentes y tipos de puentes

Profesor:

Ing. Walter B. Espinosa

Fecha:

15 de febrero de 2016

INDICE

Introducción……………

Puentes…………..

Según su material………

Según el obstáculo que salvan……….

Según el sistema estructural………….

Isostática. Hiperestática

Tipos de puentes según su estructuras………

Conclusión………….

Bibliografía…………………

INTRODICCION

Hay muchos puentes que son dignos de ver, incluso los menos favorecidos, si nosotros sabemos observarlos y cómo observarlos. El objetivo de este texto es ayudar a conocer y aprender los aspectos más importantes relacionados con los puentes, explicando en lenguaje simple, algunas de las características de su diseño y construcción.

Los aspectos técnicos serán tratados detalladamente, no obstante es seguro que el estudiante aplicado encontrará cosas interesantes en esta herramienta.

Hay muchas cosas interesantes para observar, especialmente cuando sabes algo sobre ellos. Desde cualquier punto de vista, la observación de puentes es una afición atractiva a lo largo de todo el mundo y es así que nosotros te enseñaremos a distinguir los distintos tipos existentes y además a calcularlos ya que quizás el siguiente puente que cruces este hecho por ti mismo.

LOS PUENTES

Los puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo a diversos

conceptos como el tipo de material utilizado en su construcción, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso del puente, la ubicación de la calzada en la estructura del puente.

SEGÚN EL MATERIAL EMPLEADO

Según el material empleado en la construcción del puente pueden ser de:

Mampostería

Madera

Hormigón armado

Hormigón pretensado

Acero

Hierro forjado

Cuerda o liana

La estructura de un puente no está constituida de un único material, por lo cual, esta clasificación difícilmente se adapta a la realidad. Por ejemplo, los puentes de arcos hechos con mampostería de ladrillos, normalmente tienen las bases construidas con mampostería de piedra ya que de este modo resultan más consistentes y más duraderos al embate de las aguas de un río.

Puentes de mampostería

Al igual que la madera, la piedra es un material natural que se obtiene directamente de la naturaleza y se utiliza sin ninguna transformación, únicamente es necesario darles forma. Aparte de la piedra, se ha utilizado también materiales como el ladrillo o el hormigón en masa. El ladrillo, para el constructor de puentes, es un pequeño sillar con el que se pueden hacer arcos de dovelas yuxtapuestas; por tanto la morfología de los puentes de ladrillo es la misma que la de los puentes de piedra.

Las estructuras de piedra que sirven para salvar luces de cierta importancia, derivan del arco formado por dovelas yuxtapuestas; son las bóvedas y las cúpulas. Por ello los puentes de piedra, que deben salvar los ríos, utilizan siempre bóveda como estructura resistente.

Los puentes de piedra están formados por bóvedas cilíndricas, análogas al medio cañón románico, aunque en ellas predomina la dimensión longitudinal sobre la transversal, y por ello el efecto bóveda es mínimo; se comportan básicamente como arcos lineales.

Puentes de madera

La madera es el material que utilizó el hombre para hacer sus primeras construcciones; un tronco de árbol sobre un río fue seguramente el primer puente artificial.

Los puentes de madera son más fáciles y más rápidos de construir que los de piedra, y han resultado siempre más económicos; por ello, los primeros que construyó el hombre fueron de madera, y a lo largo de la Historia se han construido innumerables puentes de este material, muchos más que de piedra.

Los puentes de madera han planteado siempre problemas de durabilidad y por ello se han considerado siempre de una categoría inferior que los de piedra; generalmente se les ha dado carácter de obra provisional; se aspiraba a sustituirlos por uno de piedra en cuanto hubiera dinero para ello.

Los puentes de madera fueron los primeros que se utilizaron, aunque de ellos, como de todas las primeras construcciones de este material, no queda rastro. Un tronco sobre el río se puede considerar un puente frontera entre lo natural y lo artificial. En unos casos puede ser natural, porque un árbol, al caerse, puede quedar sobre el río; en otros los tendió el hombre para poder pasar sobre él, lo que probablemente aprendió al ver los que había tendido la naturaleza

Puentes de hormigón armado

El hormigón armado es una colaboración del acero y el hormigón, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexión. El hormigón es muy adecuado para resistir compresiones y el acero en barras para resistir tracciones. Por ello las barras de acero se introducen en la pieza de hormigón, en el borde que debe resistir las tracciones, y gracias a la adherencia entre los dos materiales, las primeras resisten las atracciones y el segundo las compresiones.

Durante muchos años las barras de acero eran lisas, pero gracias a una serie de ensayos, se comprobó que la adherencia entre el acero y el hormigón, uno de los mecanismos básicos para que el hormigón armado funcione, mejoraba significativamente haciendo las barras corrugadas, es decir, con resaltos transversales, y así son las barras actuales.

El hormigón armado apareció a finales del s. XIX y se desarrolló a principios del XX, después de varias tentativas.

El primer puente de hormigón armado, la pasarela de Chazelet, se construyó en 1875, con una luz de 16,5 m y 4 m de ancho por Joseph Monier, jardinero de París.

Se imponen dos soluciones clásicas: los de vigas de alma llena, que podían ser vigas en T unidas por la losa superior, o vigas de cajón para las luces mayores; y los arcos, solución idónea para el hormigón, que es un material adecuado para resistir compresiones.

Puentes de hormigón pretensado

Freyssinet, además de contribuir al desarrollo del hormigón armado, fue el iniciador del hormigón pretensado porque, gracias a su extraordinario esfuerzo personal, consiguió desarrollar una nueva técnica casi desde cero, hasta hacerla aplicable en cualquier obra donde fuera adecuada.

El hormigón pretensado se puede considerar un nuevo material; su diferencia con el hormigón armado es que en éste la armadura es pasiva, es decir, entra en carga cuando las acciones exteriores actúan sobre la estructura; en el pretensado, en cambio, la armadura es activa, es decir se tesa previamente a la actuación de las cargas que va a recibir la estructura (peso propio, carga muerta y cargas de tráfico), comprimiendo el hormigón, de forma que nunca tenga tracciones o que éstas tengan un valor reducido.

La estructura se pone en tensión previamente a la actuación de las cargas que van a gravitar sobre ella, y de ahí su nombre de hormigón pretensado. En definitiva, es adelantarse a las acciones que van a actuar sobre la estructura con unas contra-acciones que es el momento en que se tesan las armaduras; se pueden tesar antes de hormigonar la pieza, es decir, pretesarlas, o se les puede dar carga después de hormigonada la pieza, es decir, postesarlas.

Con el hormigón pretensado se evita la figuración que se produce en el hormigón armado y por ello, se pueden utilizar aceros de mayor resistencia, inadmisibles en el hormigón armado porque se produciría una fisuración excesiva.

Los sistemas de anclaje de las armaduras activas se agrupan en varios procedimientos básicos que han tenido diversas variantes:

a) Anclajes mediante cuñas de diferentes tipos

b) anclajes mediante rosca

c) Anclajes mediante cabezas recalcadas

d) Anclajes mediante bloques de hormigón

e) Anclajes mediante apriete transversal

El hormigón pretensado no ha hecho desaparecer el hormigón armado; cada uno tiene su campo de aplicación. Al iniciarse el hormigón pretensado se trató de sustituir toda la armadura pasiva por activa; por ello los primeros puentes se pretensaban longitudinal y transversalmente. Pero pronto cada material encontró su sitio; la armadura activa se debe emplear para resistir los esfuerzos principales y la pasiva los secundarios. Incluso puentes losa con luces de hasta 20 m se pueden hacer exclusivamente con armadura pasiva, aunque hay que tener en cuenta la fisuración, porque muchas veces, aun siendo admisible, es excesivamente visible.

A los ingenieros franceses se debe el descubrimiento del hormigón armado y del pretensado, y a ellos y a los alemanes se debe el desarrollo de su tecnología, aunque en éste ha habido aportaciones de ingenieros de muchos países.

Puentes de Acero

A finales del s. XIX, cien años después de la iniciación de los puentes metálicos, se empezó a utilizar el acero para construir puentes.

Conseguir que los materiales de construcción sean dúctiles y no frágiles, es uno de los logros importantes de su tecnología.

El acero se conocía mucho antes de que se empezara a fabricar industrialmente a finales del s. XIX, y de hecho se había utilizado en algún puente aislado; ejemplo de ello son las cadenas del puente colgante sobre el Canal del Danubio en Viena, de 95 m de luz, terminado en 1828.

Pero era un material caro hasta que en 1856 el inglés Henry Bessemer patentó un proceso para hacer acero barato y en cantidades industriales, mediante un convertidor donde se insuflaba aire en el hierro fundido que reducía las impurezas y el contenido de carbono.

El primer gran puente cuya estructura principal es de acero es el de San Luis sobre el río Mississippi en los Estados Unidos, proyecto de James B. Eads en 1874, con tres arcos de 152+157+152 m de luz.

Los dos grandes puentes de finales del s. XIX fueron también de los primeros que se hicieron con acero: el puente de Brooklyn y el puente de Firth of Forth.

Desde finales de s. XIX el acero se impuso como material de construcción sobre el hierro, y por ello, a partir de entonces, todos los puentes se han hecho de acero.

Puentes de hierro forjado

El hierro forjado es un hierro tratado a base de golpeo para aumentar su resistencia y mejorar su regularidad. Actualmente se laminan en caliente fabricando chapas y perfiles metálicos, elementos que han conformado en gran medida las estructuras metálicas.

Los primeros puentes grandes que se construyeron con hierro forjado fueron el de Conway, y el Britannia en los estrechos de Menai, dos puentes en viga cajón de grandes dimensiones para ferrocarril, hechos por Robert Stephenson, hijo del inventor de la máquina de vapor. En estas vigas el tren circulaba por su interior. El primero se terminó en 1849; es una viga simplemente apoyada de 125 m de luz.

El segundo es una viga continua con cuatro vanos de 70+2x142+70 m de luz, terminado en 1850. Estos puentes han sido unos de los más innovadores de la Historia porque, además de emplear el hierro forjado por primera vez en una gran obra, fueron los primeros puentes viga de grandes dimensiones que se han construido, y también las primeras vigas cajón, es decir, vigas con sección rectangular o trapecial cuyos contornos están formados por paredes delgadas.

La construcción del puente Britannia también fue innovadora; las vigas se construyeron en tierra, se transportaron por flotación hasta la vertical de su posición definitiva, y se elevaron con gatos para situarlas a su cota.

El hierro forjado es el material de los puentes de la segunda mitad del s. XIX, la época de los grandes viaductos de ferrocarril en viga triangulada; de este material son las vigas en celosía y los arcos de Eiffel.

Puentes de cuerdas, lianas

Estos puentes son los antecesores de los puentes sustentados por cables (colgantes y atirantados) actuales.

Este tipo de puentes se denomina pasarela.

Los cables se fabricaban de lianas, enredaderas, cuero, bambú, mimbre y materiales similares. Las cuerdas están agrupadas y torcidas en espiral para formar una unidad resistente.

La mayoría de los primitivos puentes colgantes fabricados con estos materiales estaban soportados por tres cables, de modo que pueda pasar un hombre poniendo los pies en la más baja y agarrándose a las superiores.

Las cuerdas se han utilizado para hacer puentes colgantes en muchas culturas primitivas, desde el Himalaya a los Andes, y desde África a las islas de Oceanía.

Según el obstáculo que salvan

Acueductos: soportan un canal o conductos de agua.

Viaductos: puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de tramos cortos.

Pasos elevados: puentes que cruzan autopistas, carreteras o vías de tren.

Alcantarillas: un puente por debajo del cual transitan las aguas de un río

Sistema estructural

El sistema estructural predominante puede ser:

Isostáticos Hiperestáticos

Aunque esto nunca será cierto al menos que se quisiera lograr con mucho empeño, todos los elementos de un puente no podrán ser isostáticos, ya que por ejemplo un tablero apoyado de un puente está formado por un conjunto altamente hiperestático de losa de calzada, vigas y diafragmas transversales (separadores), cuyo análisis estático es complicado de realizar.

Este tipo de clasificación es cierta si se hacen algún tipo de consideraciones, como por ejemplo:

Isostático

Se denomina "puente isostático" a aquel cuyos tableros son estáticamente independientes uno de otro y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexión, de los apoyos que los sostienen.

Ventajas:

Gran simplicidad de cálculo estructural

Métodos de construcción más sencillos.

Mejor adaptabilidad a suelos de mala calidad.

Desventajas:

Su gran peso propio.

Salvan luces considerablemente menores.

Comportamiento no tan adecuado ante eventos sísmicos

1.- De un solo tramo: Es el tipo de puente más elemental y de construcción más sencilla. Construcción en concreto armado vaciado en sitio, concreto pretensado, vigas de alma de acero.

Luces entre 15 - 30 m.

2.- De varios tramos simples: Son los obtenidos uniendo varios tramos de vigas en una sola luz sin continuidad y con apoyos intermedios. Inconveniente de tener muchas juntas de dilatación. Son aptos para asentamientos diferenciales en terrenos de poca capacidad portante.

3.- De vigas articulada o Gerber: Están compuestos de vigas simples, en cuyos extremos se articulan y apoyan tramos simples, resultando un sistema estáticamente determinado. Aptos para terreno de mala calidad. Requieren de mayor mantenimiento debido a las juntas de dilatación y las articulaciones indispensables.

4.- Con pilas tipo Consolas. Aptos para puentes en curva, debido a que la consola puede tener un ancho radial, permitiendo construir puentes en curva con tramos rectos.

Hiperestática

Se denomina "puente hiperestático" aquel cuyos tableros son dependientes uno de otro desde el punto de vista estático, pudiendo establecerse o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos.

Ventajas:

Posibilidad de salvar luces considerablemente grandes.

Comportamiento estructural más efectivo.

Su uso permite un mayor aprovechamiento del material.

Disminución del peso propio en la sección central de las luces. (Secciones no uniformes)

Mayor seguridad ante fallas de un elemento portante por la colaboración de los elementos adyacentes.

Mayor esbeltez y mayor elegancia de formas.

Mejor comportamiento y seguridad ante las acciones sísmicas (mayor amortiguación dinámica)

Desventajas:

Procedimiento de diseño más laborioso.

Métodos de construcción más sofisticados.

Influencia destructiva de los asentamientos diferenciales.

Pueden presentar problemas ante descensos diferenciales de los apoyos. (por asentamientos desiguales en las fundaciones)

Dilatación por temperatura en luces muy grandes

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1. Continuos: Pueden ser de losas macizas, vigas cajón celular de concreto, vigas palastro de acero, vigas cajón de acero.

L= 35m. (Sección uniforme)

L> 35 m. (Sección longitudinal variable)

2.- Aporticados: Superestructura e infraestructura unidas rígidamente en los nodos. Pueden ser de acero, Concreto Armado, Pretensado. Aptos para paso a dos niveles.

L= 30m. (Sección uniforme)

L> 30 m. (Sección longitudinal variable, postensados)

2.1 Doblemente Articulado. Generalmente de sección variable. No trasmiten momentos flectores a las fundaciones.

2.2 Pórticos con soportes inclinados. Variedad de pórticos de 3 luces, soportes centrales inclinados. Mayor luz central. Fundados sobre sitios rocosos o en su defecto un buen sistema de fundación.

3.- En Arco. Aptos en suelos rocosos y muy estables. Las secciones trabajan a compresión.

4.- Colgantes. El tablero se sustenta por medio de tirantes verticales los cuales a su vez están unidos a los cables principales. Los cables principales tienen forma de catenaria y están apoyados en torres altas y atirantadas en los extremos por medio de macizos de anclajes (sometidos a tensión)

5.- Atirantados: Los cables tienen la misma función que los puentes colgantes. Anclados en puntos de apoyo en la losa de calzada a distancias de 10 y 20 m.

SEGÚN LA ESTRUCTURA

PUENTES FIJOS

Puentes de vigas

Consisten en varios de estos órganos, que, colocados paralelamente unos a otros con separaciones de 1,2 a 1,5 m, salvan la distancia entre estribos o pilas y soportan el tablero. Cuando son ferroviarios, disponen de vigas de madera o acero y sus pisos pueden ser abiertos o estar cubiertos con balasto o placas de hormigón armado. Los destinados a servir el tráfico de vehículos son de acero, hormigón armado o pretensado o madera.

Las vigas metálicas pueden ser de sección en "I" o de ala ancha; los caballetes de madera forman vanos con vigas o largueros que descansan en pilas de pilotes del mismo material o en pilotes jabalconados.

Los puentes de vigas de hormigón armado o de acero pueden salvar tramos de 20 a 25 m; para distancias superiores se utilizan mucho el acero y el hormigón pretensado y, cuando la longitud es considerable, las vigas son compuestas. Se han construido algunos puentes con vigas de hormigón pretensado, de sección en "I", que salvan tramos de hasta 48 m

Puentes de arcos

Un puente de arco es un puente con apoyos a los extremos de la luz, entre los cuales se hace una estructura con forma de arco con la que se transmiten las cargas. El tablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de puentes ya que da lo mismo.

Los puentes en arco trabajan transfiriendo el peso propio del puente y las sobrecargas de uso hacia los apoyos mediante la compresión del arco, donde se transforma en un empuje horizontal y una carga vertical. Normalmente la esbeltez del arco (relación entre la flecha máxima y la luz) es alta, haciendo que los esfuerzos horizontales sean mucho mayores que los verticales. Por este motivo son adecuados en sitios capaces de proporcionar una buena resistencia al empuje horizontal.

Cuando la distancia a salvar es grande pueden estar hechos con una serie de arcos, aunque ahora es frecuente utilizar otras estructuras más económicas. Los antiguos romanos ya construían estructuras con múltiples arcos para construir puentes y acueductos.

Este tipo de puentes fueron inventados por los antiguos griegos, quienes los construyeron en piedra. Más tarde los romanos usaron cemento en sus puentes de arco. Algunos de aquellos antiguos puentes siguen estando en pie. Los romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se pueden construir puentes más largos y esbeltos mediante figuras elípticas o de catenaria invertida.

PUENTES COLGANTES

Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. A través de los siglos, con la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras.

PUENTES ATIRANTADOS

En términos de ingeniería civil, se denomina puente atirantado a aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques. Se distingue de los puentes colgantes porque en éstos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente a tracción, y los atirantados tienen partes que trabajan a tracción y otras a compresión. También hay variantes de estos puentes en que los tirantes van desde el tablero al pilar situado a un lado, y de ahí al suelo, o bien están unidos a un único pilar.

CONCLUCION

Este tema es muy importante porque vimos los diferentes materiales que se han empleado en los diferentes tipos de puentes y también como se clasifican y las ventajas y desventajas de sistema estructural.

BIBLIOGRAFIA

http://puentes.galeon.com/tipos/pontsbasculantes.htm

http://civilpuentesiupsm.blogspot.com/2012/07/tipos-de-puentes.html

http://www.monografias.com/trabajos84/puentes/puentes.shtml

http://www.miliarium.com/Bibliografia/Monografias/Puentes/TiposPuentes.asp