TABLERO

El tablero o losa del puente está constituido por los elementos

estructurales que soportan en primera instancia las cargas de los vehículos

para luego transmitir sus efectos a la carga principal. Cuando es de madera

se le llama “tablero” y cuando es de concreto y metal se le llama “losa”.

El tablero es la extensión física de la calzada atreves de un obstáculo

a ser cubierto. El tablero es una losa de concreto reforzado. Su función

principal es de distribuir las cargas transversales a lo largo del perfil

transversal del puente. La cubierta descansa o esta integrada con un marco

u otro sistema estructural diseñado para distribuir cargas longitudinalmente a

lo largo del puente.

ACCESORIOS DEL TABLERO

Un puente forma parte de una facilidad de transporte y camotal, el

tablero deber satisfacer los requisitos de funcionalidad que se establecen en

las Normas y Especificaciones correspondientes es por ello que por ejemplo

en el tablero se deben colocar elementos accesorios como veredas,

barandas, etc que en general constituyen carga muerta adicional. En los

puentes de ferrocarril se coloca balasto, durmientes y rieles y en los puentes

para trenes eléctricos de transporte rápido masivo los rieles se colocan sin

utilizare balasto generalmente, con lo que se reduce el peso muerto y bajan

los costos de mantenimiento.

ESTRUCTURA PORTANTE PRINCIPAL

Se denomina así al sistema estructural que soporta al tablero y salva

el vano entre apoyos transmitiendo las cargas a la subestructura. Es el

elemento resistente principal del puente, en un puente colgante seria el

cable, en un puente en arco seria el anillo que forma el arco, etc.

También son parte de esta:

a) Las vigas

b) Diafragmas

c) Capa de rodadura

d) Barandas

e) Postes

f) Pasamanos

En el caso de puentes para ferrocarriles se tuviera:

a) Las rieles

b) Los durmientes.

a) VIGAS TRANSVERSALES.

Reciben esta denominación por ser los elementos que permiten salvar

el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas como con las vigas

rectas, arcos, pórticos, reticulares, etc. Las vigas secundarias paralelas a las

principales, se denominan longueras.

b) DIAFRAGMAS

Los diafragmas son considerados como elementos simplemente

apoyados, que sirven como rigidizadores entre vigas, y que a su vez

transmiten fuerzas a las vigas longitudinales a través del cortante vertical, el

cual es transmitido por el apoyo directo de la losa sobre la viga y por medio

de varillas de acero que traspasan la viga longitudinal. Son vigas

transversales a las anteriores y sirven para su arriostramiento En algunos

casos pasan a ser vigas secundarias cuando van destinadas a transmitir

cargas del tablero a las vigas principales estas vigas perpendiculares pueden

recibir otras denominaciones como ser viguetas o en otros casos vigas de

puente.

c) CAPA DE RODADURA.

La capa de rodamiento es esa parte de la sección transversal de losa

que resiste el uso de tráfico. En algunos ejemplos esta es una capa separada

hecha de material bituminoso, mientras que en otros casos es una parte

integral de la losa de concreto. La capa de rodadura de un puente recibe una

combinación de ataques cada día en que la misma es utilizada que

comprometen la durabilidad y funcionalidad de la misma.

Estos ataques son:

a) Ataque químico.

b) Ataque Mecánico.

c) Abrasión.

d) BARANDAS.

Son elementos de seguridad que se encuentran a los costados del

puente, su función es la de canalizar el tránsito y eventualmente evitan la

caída de vehículos y personas.

Las normas AASHTO definen 3 tipos de barandales: peatonales, para

bicicletas y para tráfico. Estos tipos de barandales también pueden

combinarse entre sí, para convertirse en tráfico – bicicleta, trafico – peatonal,

peatonal – bicicleta.

e) POSTES.

Un poste, por lo tanto, puede brindar soporte a algo. Se conoce como

poste de luz a aquél que permite el tendido del cableado eléctrico o que tiene

un foco en su parte superior para iluminar un espacio público. Los

alambrados, por otra parte, cuentan con postes que sirven para el despliegue

de los alambres. Se trata de una columna, una madera, una piedra u otro

elemento que se coloca de manera vertical y que sirve de apoyo o de señal

f) ARRIOSTRAMIENTO.

Permiten mantener los elementos estructurales en posición correcta,

se usan generalmente en las estructuras metálicas, y según su ubicación en

la estructura puede clasificarse como:

Arriostramiento del portal: El arriostramiento del portal se

encuentra en la parte superior en los extremos de una armadura de paso a

través y proporciona estabilidad lateral y transferencia de cortante entre

armaduras.

Arriostramiento transversal: Los puntales transversales son

miembros estructurales secundarios que se atraviesan de lado a lado entre

armaduras en nudos interiores y al igual que el arriostramiento del portal

proporcionan estabilidad lateral y transferencia de cortante entre armaduras.

Arriostramiento lateral superior: Los puntales laterales

superiores están situados en el plano de la cuerda superior y proporciona

estabilidad lateral entre las dos armaduras y resistencia contra los esfuerzos

provocados por el viento.

Arriostramiento lateral inferior: Los puntales laterales

inferiores están situados en el plano de la cuerda inferior y proporcionan

estabilidad lateral y resistencia a los esfuerzos por viento.

g) PASAMANO

Elementos de madera que suelen colocarse en cubierta y cuya función

es que nos podamos sujetar, Parte superior de una barandilla en la que se

empotran los balaustres y que sirve de protección o apoyo.

En el caso de puentes para ferrocarriles se tuviera:

a) LAS RIELES.

Se denomina riel, carril, raíl o trillo a cada una de las barras metálicas

sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los rieles se

disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan

como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente

eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el

contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus principales

cualidades su material, forma y peso.

b) LOS DURMIENTES.

En vías férreas, los durmientes son los elementos transversales al eje

de la vía que sirven para mantener unidos y a la vez a una distancia fija

(galga o trocha) a los dos carriles (rieles) que conforman la vía, así como

mantenerlos unidos al balasto, trasmitiendo el peso del material rodante al

balasto y por intermedio de éste al suelo. También cumplen la función de dar

peso al conjunto, de manera que la geometría inicial del trazado se

mantenga en la mayor medida posible. Se fabrican de diversos materiales,

entre ellos madera, hierro y hormigón. Las traviesas de hormigón pueden ser

mono bloque o bibloque; las primeras están formadas por una sola pieza de

hormigón armado, mientras que las traviesas bibloque constan de dos piezas

de hormigón unidas por una barra de hierro (riostra).

ESTRIBOS.

Estructura que soporta el extremo de un tramo de puente y

proporciona apoyo lateral para el material de relleno sobre cual descansa el

camino inmediatamente adyacente al puente.

En la práctica se pueden utilizar diferentes tipos de estribos,

incluyendo:

Estribo Corto − Los estribos cortos están ubicados en o cerca de la

parte superior de los rellenos utilizados como acceso al puente; la

profundidad del muro de retención encima del asiento del puente es

suficiente para acomodar la profundidad de la estructura y los apoyos que

descansan sobre el asiento.

Estribo de Profundidad Parcial − Los estribos de profundidad parcial

están ubicados aproximadamente a la mitad de la profundidad de la

pendiente frontal del terraplén de acceso. Su muro de retención encima del

asiento y muros de ala de mayores dimensiones pueden retener material de

relleno, o bien la pendiente del terraplén puede continuar detrás del muro de

retención encima del asiento del puente.

En este último caso debe haber una losa de acceso estructural o el

diseño del tramo final debe cubrir el espacio sobre la pendiente del relleno y

se deben proveer muros de cortina para cerrar el espacio abierto. Para este

tipo de estructura se debe prever que sea posible realizar inspecciones.

Estribo de Profundidad Total − Los estribos de profundidad total

están ubicados aproximadamente en el frente de la base del terraplén de

acceso, restringiendo la abertura debajo de la estructura.

Estribo Integral − Los estribos integrales están rígidamente unidos a

la superestructura y son soportados por zapatas o fundaciones profundas

capaces de permitir los movimientos horizontales necesarios.

Los estribos, como son muros de contención, pueden ser de concreto

simple (estribos de gravedad), concreto armado (muros en voladizo o con

pantalla y contrafuertes), etc.

PARTES QUE COMPONEN UN ESTRIBO.

Un estribo se compone de partes principales:

1) La cimentación.

En la parte enterrada en el terreno, recibe empuje de tierras por todos

sus lados y que por consiguiente se anulan. Sirven para alcanzar el terreno

resistente.

2) Elevación.

Es la parte del estribo que sobresale del terreno soportando el empuje

de las tierras. La elevación del estribo comprende: El cuerpo y las alas.

En el cuerpo del estribo está situado la cajuela en la cual se aloja el

puente.

3) Alas del estribo.

Las alas del estribo son las que van a soportar el relleno que se hará

entre el estribo y la carretera y su longitud será lo primero que

determinaremos.

Por su forma los estribos pueden ser:

a) Estribos con alas inclinadas o estribos en V.

Las alas que contiene el relleno forman un ángulo con el cuerpo del

estribo menor de 90°, este ángulo es medido en el diedro formado por las

caras internas del estribo o sea las que están en contacto con el relleno.

Generalmente el ángulo formado es de 45°, dependiendo de cada caso de la

topografía del terreno. Las alas son de altura variable ya que la altura de

relleno que esta sostiene va disminuyendo conforme se alejan al borde del

camino. Los estribos de estas alas pueden ser de capas de madera, pilotes

de concreto, concreto ciclópeo o concreto armado y en este último caso

pueden ser en cantiliver o con contrafuertes.

b) Estribos con alas perpendiculares o estribos en U.

En esta clase de estribos las alas son perpendiculares al eje del

cuerpo del estribo, y actúa como un cantiviler empotrado.

Las alas son de altura constante e igual a la del estribo, ya que

sostiene la misma altura de relleno. Esta clase de estribos pueden ser de

concreto ciclópeo, concreto armado, etc. Igual que las anteriores.

c) Estribos T.

Esta clase de estribos carece de alas de contención de relleno. Está

formado por una pared o cuerpo que recibe el estribo por una pared

perpendicular a la anterior en el eje de esta, que está rodeada por sus dos

lados con los derrames del relleno, la parte superior de la pared se ensancha

de manera de constituir el acceso del puente para el tráfico. La parte inferior

se ensancha también constituyendo la zapata. Esta clase de estribos se usa

exclusivamente en gradas.

d) Estribos de cajón o celulares.

Este tipo de estribos empleados en el caso de que la altura total del

estribo sea grande, tiene el objeto de evitar el trabajo en cantiliver del estribo,

haciéndolo trabajar como losa armada horizontalmente. El cajón inicial

originado al unir los extremos de las alas con una pared paralela al cuerpo

del estribo, puede subdividirse en celdas más pequeñas con el objeto de

tener menores espesores en las paredes.

e) Estribos pilares.

Cuando se tiene que el estribo colocado a orillas de una vía de

comunicación o a la orilla de un rio, necesitan una altura exagerada, puede

resultar más económico prolongar el puente dejando convertido al estribo en

pilar y colocar para recibir el tramo adicional un estribo, que por estar fuera

de la zona del río no necesita alas, pudiendo el relleno rodear al estribo, a

este estribo se le denomina estribo pilar.

f) Estribos de arco.

Estos estribos soportan el empuje del arco, tienen un lineamiento que

son sustancialmente diferentes a los estribos anteriores.

PILARES

Se llama pilar al apoyo intermedio de un puente que recibe la reacción

de dos tramos adyacentes.

Se puede demostrar que el menor costo del conjunto es cuando el

costo de un pilar es igual al costo de las vigas principales de uno de los

tramos adyacentes. El costo de un pilar no varía generalmente con el tamaño

del puente que se apoya sobre el (reacción de los tramos adyacentes). No

depende de la longitud del tramo sino de las condiciones de cimentación que

son:

a) Altura de las aguas mínimas.

b) Calidad del terreno.

Varía también con la altura del pilar, en la cual la fuerza de volteo tiene

un gran brazo de palanca, una vez fijado el número de pilares viene su

ubicación teniendo en cuenta las siguientes condiciones:

a) Mínimo costo combinado de sub-estructura y súper-estructura.

b) Obtener una cimentación segura dando origen a que los tramos

sean simétricos.

c) Causar el menor desarreglo en la corriente del río.

CLASES DE PILARES

En cuanto a la clase de materiales pueden ser.

a) Albañilería de piedra o de concreto ciclópeo.

b) Pilares de concreto armado.

c) Pilares de perfiles de acero.

En cuanto a su forma:

a) Muros: Aquel que está por un sólido, es decir por una sola

pared, ejemplo: El puente Chancay.

b) Pilar Columna: Que está formado por columnas y unidas en su

parte superior por una solera, ejemplo: puente de Chillón.

c) Pilar en T: O columna cónica son solamente de concreto

armado, ejemplo: Puente Chagual en la carretera Huamachuco – Pata.

d) Pilar Cepa: Constituido por una serie de pilotes con una solera,

pueden ser de concreto armado, de perfiles de acero y de madera, ejemplo:

Puente Bocapan en la carretera Sullana – Tumbes.

e) Pilar de Celosía: Que viene a ser una torre de concreto armado.

f) Pilar de Arco

PARTES DE UN PILAR.

.Consta de dos partes: Cimentación y Elevación.

a) La cimentación puede estar constituida por un macizo de

concreto ciclópeo, un cajón o pilotes.

b) La elevación toma todas las formas que hemos citado

anteriormente, teniendo además un elemento adicional llamado: Taja–mar o

taja-agua, situado a ambos lados pero necesariamente aguas arriba,

colocándolos aguas abajo para evitar remolinos y cuando se trata de pilar o

de pilotes no es necesario colocar tajamares, ni tampoco en los pilares de

celosía, pero si es necesario colocarles una malla que impida que los

elementos arrastrados por el agua quede enredado en la celosía.

FUERZAS DE FRENADO

Las grúas ejercen sobre los caminos de rodadura esfuerzos

horizontales en sentido longitudinal y transversal además de los verticales.

Según la Norma DIN 120, ha de considerarse a la altura del borde superior

del carril, en sentido longitudinal, 1/7 de la carga que actúa sobre las ruedas

frenadas, y en sentido transversal 1/10 de las cargas máximas que actúan

sobre cada una de las ruedas y para la posición más desfavorable del carro.

Se buscan los máximos esfuerzos horizontales sobre la viga del camino de

rodadura izquierdo. Para carga máxima y posición del carro más

desfavorable.

Se define como la fuerza de inercia que se manifiesta en todo cuerpo

hacia fuera cuando se la obliga a describir una trayectoria curva. Es igual y

contraria a la centrípeta (inercia es la resistencia que oponen los cuerpo a

cambiar su estado o la dirección de su movimiento) ver figura.

Cuando un puente está ubicado en una curva, o es de planta en

curva se debe considerar una fuerza radial horizontal la fuerza centrífuga que

puede provocar momentos torsores importantes en la superestructura y

esfuerzos cortantes a nivel de los apoyos y coronamientos de la

infraestructura.

Esta fuerza es igual a un porcentaje de la carga viva sin impacto,

aplicada en todas las fajas de tráfico, de acuerdo a la siguiente fórmula:

Donde:

Co = fuerza centrífuga en porcentaje de la carga viva sin impacto

V = velocidad de diseño en Km/hr.

R = radio de curvatura en metros.