puentes
DESCRIPTION
caracteristicas de puentesTRANSCRIPT
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO PARA EL PODER POPULAR
DE LA EDUCACION SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION SAN CRISTOBAL- ESTADO TACHIRA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
PUENTES
Alumno: Julmer K. Vanegas B.
Cedula: V- 15.503.140
Asignatura: Puentes.
Sección “C”
San Cristóbal, Mayo del 2015.
1
QUE ES EL METODO AASTHO Y SU
APLICACIÓN EN PUENTES
“El método de diseño AASHTO es uno de métodos más utilizados a nivel
internacional para el diseño de pavimentos de concreto hidráulico.
La prueba de pavimentación que en su momento se conoció como
AASHO, por sus siglas en inglés y debido a que en aquel entonces no estaba
integrado el departamento del transporte de EU a esta organización. Fue
concebida y promovida gracias a la organización que ahora conocemos
como AASHTO (“American Association of StateHighway and Transportation
Officials”) para estudiar el comportamiento de estructuras de pavimento de
espesores conocidos, bajo cargas móviles de magnitudes y frecuencias
conocidas y bajo el efecto del medio ambiente.
Toda estructura está sometida a distintos tipos de cargas durante su
vida útil. Estas cargas varían dependiendo de la ubicación geográfica y del
uso de ésta. La estructura al ser diseñada, debe contemplar todas estas
cargas, o bien, las de mayor impacto, de forma que a lo largo de su vida útil
sea capaz de soportarlas, individualmente y en forma combinada. Las cargas
que se analizan en el diseño de puentes, son las siguientes:- Carga Muerta-
Carga Viva- Impacto o efecto dinámico de la carga viva vehicular- Carga de
Viento. Otras Fuerzas o Acciones, tales como: Frenado, Fuerza Centrífuga,
Esfuerzos Térmicos, Presión de Tierras, Presión de Aguas, Sismo, etc.,
siempre que éstas correspondan. El dimensionamiento de los distintos
elementos de la estructura puede efectuarse por el método de las cargas de
servicio: (Allowable StressDesign), o por el método de los factores de carga
(LFD: Load FactorDesign).
2
La carga muerta consiste en el peso propio de la superestructura completa.
Incluye el tablero, pasillos, carpeta de rodado, y accesorios tales como
tuberías, cables, etc.
La carga viva consiste en el peso de las cargas en movimiento sobre el
puente, tales como los vehículos y peatones.
La carga móvil vehicular consiste en la carga de camiones estándares o
cargas de faja.
Dentro el análisis estático se encuentra los Métodos de Análisis
Aproximados, los Métodos de Análisis Refinados, las cuales forman parte de
las Especificaciones AASHTO LRFD
En lo que refiere a la AASTHO LRFD 2007 se adoptan las siguientes
indicaciones:
Se consideran los siguientes estados de combinación de cargas:
STRENGTH I: combinación básica de cargas de estado limite último.
SERVICE I: combinación básica de cargas de estado límite de
servicio.
SERVICE III: combinación básica de cargas para el estado límite de
servicio para verificar los esfuerzos de tracción en secciones de
hormigón pretensado.
Considerando un hormigón con resistencia característica igual a 40 mpa.
TABLEROS NERVADOS
Estructura que soporta en forma directa las cargas del tránsito y la
carpeta de rodamiento, transmitiéndolas a las vigas de tablero (en los
puentes viga) o directamente a los pilares y estribos (en los puentes losa y
alcantarillas).
3
Tableros de hormigón “in situ”:
losa maciza luz parcial hasta ˜ 24,00 m
vigas placa luz parcial de 20,00 m a 30,00 m
losa nervada luz parcial de 20,00 m a 25,00 m
losa aligerada luz parcial de 20,00 m a 30,00 m
vigas cajón luz parcial de 30,00 m a 100,00 m
soluciones atirantadas luz parcial › 100,00 m
Todas las secciones presentadas corresponden a tableros ejecutados con
hormigón armado pretensado. Si se tratara de secciones que se construirán
con hormigón armado convencional, son más sencillas: la más habitual es el
puente-viga formado con vigas de sección rectangular y la losa separada
totalmente de ellas.
LOSA DE CALZADA
Es aquella cuya función principal es distribuir las cargas transversal y
longitudinalmente en toda la longitud del puente. Son de concreto armado,
pueden ser también de planchas de acero o de entablado de madera.
VIGAS LONGITUDINALES
Son los elementos de mayor relevancia portante en la superestructura
de los puentes viga (no existen en los puentes y alcantarillas tipo losa).
Transmiten las cargas del tablero a los apoyos.
4
VIGAS T
La viga “T”, utilizada por arquitectos y/o directores de proyectos, es
una herramienta para generar grandes espacios libres de columnas o muros
intermedios. El diseño estructural usa los parámetros adecuados para la
región donde es requerida tomando en cuenta las condiciones críticas de
cada lugar como sismos, climas corrosivos, posibilidad de sobrecargas,
etc. Estas vigas son de concreto pretensado con sección transversal en
forma de “T”. Se producen industrialmente en líneas de pretensados de
gran capacidad y con formaleta metálica. Sus dimensiones pueden variar,
dependiendo de los requerimientos de cada proyecto. Los materiales
que se utilizan son de la más alta calidad; se logra resistencia de
concreto de hasta f’c=7,000 lb. / pulg2 , acero de preesfuerzo primario de
fpu=270,000 lb. / pulg2 y acero de refuerzo complementario con fy=60,000
lb. / pulg2 todos conforme a las normas ASTM.
Se instalan con equipos especiales, grúas de gran capacidad a un
ritmo de 4 a 10 unidades diarias. Montándose sobre apoyos que deben de
estar listos, previo al inicio del montaje, pueden ser columnas, muros o
vigas de carga en edificios y pasarelas o estribos y pilas en el caso
de puentes y pasos a desnivel. Las vigas se unen entre sí por medio de
esperas de acero y fundición de concreto para lograr la integración
monolítica del sistema: comúnmente se funde un “topping” de concreto sobre
las vigas. Se unen a apoyos a través de dados antisísmicos cuando
se requiere una unión articulada o a través de esperas y fundición de
concreto cuando se trabaja con uniones rígidas. Para las vigas de gran
dimensión, se utilizan equipos especiales de transporte con el objeto de que
pueda transitar en todas o en la gran mayoría de carreteras. En caso de que
su transporte no sea factible, las vigas pueden fabricarse en secciones y
unirlas en el sitio, usando un sistema de pos tensión.
5
VIGAS DE SECCION UNICELULAR Y MULTICELUAR
La viga de sección cajón unicelular consta de una losa superior, dos
almas y una losa inferior. La losa superior materializa la plataforma del
puente, actúa como cabeza de compresión frente a momentos flectores
positivos y también sirve como alojamiento del pretensado necesario para
transmitir momentos flectores negativos. Las almas sostienen la losa
superior, trasmiten las cargas de cortante a los apoyos del puente y pueden
alojar los cables de pretensado cuando estos se desplazan a lo largo del
puente. Finalmente la losa inferior une las secciones inferiores de las almas
aloja al pretensado necesario para resistir momentos positivos, sirve de
cabeza de compresión ante momentos negativos y cierra el circuito de
torsión de la estructura.
Se debe distinguir entre secciones cajón monocelulares y
multicelulares, desde el punto de vista puramente estructural la sección
multicelular es, relativamente, mas eficaz ya que posee una mayor cantidad
de almas lo que incrementa su efectividad a cortante y frente a la flexion
transversal de la losa superior, además de reducir la longitud de los vuelos
laterales. Sn embrago indica que con mas de tres células la distribución
transversal de las cargas no es significativamente mejorada, además de que
la adopción de secciones multicelulares conlleva a considerables
desventajas constructivas y económicas al momento de su ejecución por la
necesidad de su doble encofrado interior.
6
QUE ES NEOPRENO
Existen una gran variedad de apoyos, generalmente patentados, con
distintas características y utilidades. Las funciones de los apoyos, además de
transferir las fuerzas del superestructura a la subestructura, son las de
disipar y aislarlos desplazamientos de traslación y rotación debidos a
expansión térmica, contracción por flujo plástico, deflexión en miembros
estructurales, cargas dinámicas y vibraciones, entre otros. los apoyos más
sencillos y utilizados: los apoyos de neopreno con placas de acero.
Estos apoyos se fabrican con materiales sintéticos con características
de resistencia y flexibilidad que le permiten combinar rigidez y
amortiguamiento en el mismo elemento. Las ventajas del neopreno respecto
al hule natural son su mejor comportamiento a baja temperatura, mayor
resistencia a la acción del ozono y menor deterioro bajo condiciones
ambientales. Aunque hay apoyos de neopreno sencillos, sin placas metálicas
intercaladas, los más utilizados son los laminados conformados por varias
placas de neopreno y acero estructural (como refuerzo interno) que se
intercalan y vulcanizan entre sí.
Los neoprenos se especifican por su dureza, propiedad fácil de medir
y que puede correlacionarse nominalmente con el módulo de cortante y de
compresión.
TIPOS DE PUENTES DE ACUERDO A SU IMPORTANCIA
Todos deben ser considerados importantes, menos que se trate de accesos
a zonas residenciales privadas o de caminos temporales, en cuyo caso el
puente se podrá considerar secundario. Para que un puente pueda
considerarse secundario deberá, además, ser de un solo claro no mayor que
20 m, con no más de dos carriles de circulación y que el dueño garantice que
7
el tránsito que circule por el puente durante por lo menos los siguientes 30
años será poco intenso y de vehículos ligeros. En todos los casos, será
responsabilidad del propietario seleccionar la categoría de importancia a la
que corresponde el puente.
TIPOS DE PUENTES DE ACUERDO A SU TAMAÑO
En función de la longitud del claro, L, los puentes se pueden clasificar:
Los puentes alcantarilla se definen como un conducto enterrado de
sección curva o rectangular que se utiliza para conducir agua, vehículos,
servicios públicos y peatones.
Los puentes de grandes claros son hechos con sistemas presforzados
como los puentes empujados y atirantados, el análisis de estas estructuras
escapa a los alcances de este capítulo.
TIPOS DE PUENTES DE ACUERDO A SU
TIPO DE ESTRUCTURA
De acuerdo a su comportamiento estático los puentes se pueden
clasificar como simplemente apoyados y continuos. Los segundos incluyen
8
desde puentes de claros medios, con continuidad solamente en la
superestructura, hasta puentes colgantes, atirantados y empujados.
En los puentes continuos se reduce la magnitud del momento
flexionante positivo al centro del claro, por lo que se pueden obtener claros
más largos con el mismo peralte de las trabes. Las principales ventajas de
los puentes continuos son:
Menor peralte que los puentes simplemente apoyados
Se requiere un menor número de apoyos
Menos juntas constructivas, con la ventaja evidente de lograr
una superficie de rodamiento sin interrupciones
La deflexión y la vibración son menores
Al mismo tiempo, los puentes continuos tienen las siguientes
desventajas:
Los asentamientos diferenciales pueden causar efectos
importantes en toda la estructura, por lo que su uso no se
recomienda en estructuras sobre suelos blandos.
La colocación del refuerzo es más complicada
El análisis y diseño son más complejos
Una combinación eficiente de ambos tipos de estructuración es la
solución tipo Gerber. En esta solución se coloca una trabe central
simplemente apoyada justo en los sitios correspondientes a los puntos de
inflexión, momento igual acero, de una viga continua. Este es un sistema
adecuado para usar elementos pretensados en esa viga central y otros con
las mismas características, ya sean también pretensados, reforzados o
postensados colados en sitio, formando el voladizo o cantiliver.
9
TIPOS DE PUENTES DE ACUERDO A SU
TIPO DE GEOMETRIA
Los puentes según su geometría deberán clasificarse en regulares e
irregulares. En puentes con dos o más claros podrá hacerse una clasificación
distinta para cada componente o módulo del puente. En este caso se debe
garantizar que estas partes estarán totalmente aisladas y que tendrán un
movimiento sísmico independiente de otros componentes del puente, y que
las juntas constructivas han sido expresamente diseñadas para evitar el
golpeteo. Con fines de clasificación por geometría, no se podrán considerar
aislados dos soportes del puente sobre los que descansa la superestructura
con apoyos deslizantes o de neopreno; esto es debido a que el movimiento
que se presentará entre ambos soportes puede ser distinto, lo que
ocasionaría la pérdida de apoyo de la superestructura, situación que se
agrava notablemente en puentes irregulares. Un puente irregular será aquel
en el que se cumpla al menos una de las siguientes características:
Los puentes en línea recta con apoyos esviajados que formen ángulos
mayores que 25 grados con respecto al eje transversal del camino.
· Puentes curvos que subtiendan un ángulo de un estribo a otro, o al
final del puente, mayor que 25 grados, medido desde el eje principal del
camino.
· Existen cambios abruptos en rigidez lateral o en masa a lo largo de
su longitud. Los cambios en estas propiedades que excedan 25 por ciento de
apoyo a apoyo, excluyendo estribos, deberán ser considerados abruptos.
10
LOS ESTRIBOS
Los estribos de puentes sirven para transmitir la carga desde la
subestructura hasta la cimentación y actúan como muros de contención para
retener la tierra de relleno por detrás de ellos.
La construcción de los estribos puede resolverse mediante la
utilización de elementos prefabricados de sección doble T colocados
verticalmente y diseñados para resistir tanto el empuje horizontal de tierra,
como las fuerzas sísmicas y las cargas verticales vivas y muertas.
En los terraplenes de acceso al puente o en los cortes que se realizan
en las inmediaciones del mismo, se colocan aleros en los costados de los
estribos. Hay varias alternativas a usar en función de la altura del muro de
contención, del empuje de tierra y sobrecarga a que vaya estar sometido.
Para muros hasta de 6m, se pueden usar losas extruidas con
espesores hasta de 30 cm y para muros de mayor altura o con carga axial
fuerte se utilizan secciones doble T.
VIGAS PRETENSADAS
La estructura pretensada es aquella, encargada de la integridad, la
estabilidad y la seguridad de una edificación. El pretensado significa la
creación intencional de esfuerzos permanentes en una estructura, con el fin
de mejorar su rendimiento y condiciones, en diferentes servicios.
Por medio de este sistema se aumenta la capacidad de carga y
disminuye la sección del elemento. Se inducen fuerzas opuestas a las que
producen las cargas del trabajo mediante tabla de acero de alta resistencia al
ser tensado contra sus anclas.
11
Entre los sistemas que se utilizan para puentes de concreto
presforzado tenemos:
Losas extruidas o alveolares pretensadas con losa colada en sitio.
Vigas T, I o cajón con losa colada en sitio.
Vigas postensadas con losa, ambas coladas en sitio.
· Vigas de sección cajón, de una sola pieza o en dovelas, pretensadas
o postensadas.
VIGAS POSTENSADAS
El postensado es un método de presforzado el cual el tendón que va
dentro de unos conductos de tensado después de que el concreto a
fraguado. Así el preesfuerzo es casi siempre ejecutado externamente contra
el concreto endurecido, y los tendones se anclan contra el concreto
inmediatamente después del preesforzado. Este método puede aplicarse
tanto como para elementos prefabricados como colados en sitio.
Generalmente se colocan en los moldes de la viga, conductos huecos
que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen en el perfil
deseado antes de vaciar el concreto.
PROCESO CONSTRUCTIVO
1- Disposición de los moldajes, en la base y el perímetro.
2- Se cubre con la rejilla de fierro.
12
3- Se instala el sistema de tendones. Tanto al lado pasivo como el activo
deber fijarse convenientemente a la armadura de refuerzo y al moldaje.
4-Se dispone de una segunda rejilla, si el cálculo estructural lo especifica.
5- Se vierte el material.
6- Una vez fraguado, y que el material haya alcanzado una resistencia del
80%, se procede al tensado de los tendones.
7- Una vez el material ha alcanzado su resistencia necesaria (80%), se
procede a la aplicación de comprensión a la estructura, a través de la tensión
de los cables.
13