CONSIDERACIONES GENERALES

1. DEFINICINUn puente es una obra que se construye para salvar un obstculo dando ascontinuidad a una va. Suele sustentar un camino, una carretera o una va frrea,pero tambin puede transportar tuberas y lneas de distribucin de energa.Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos.Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Los que cruzanautopistas y vas de tren se llaman pasos elevados.

Constan fundamentalmente de dos partes:

a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente lascargas; vigas, armaduras, cables, bvedas, arcos, quienes transmiten lascargas del tablero a los apoyos.b) La infraestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyosextremos) que soportan directamente la superestructura; y cimientos,encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.

CLASIFICACIN los puentes podemos clasificarlos:a) Segn su funcin:PeatonalescrrozablesFerroviarios

b) Por los materiales de construccinMaderaMamposteraAcero EstructuralSeccin CompuestaConcreto ArmadoConcreto Presforzado

c) Por el tipo de estructuraSimplemente apoyadosContinuosSimples de tramos mltiplesCantilver (brazos voladizos)En ArcoCDAtirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)ColgantesLevadizos (basculantes)Pontones

Puente continuo simplemente apoyado

Puente simplemente apoyado

Puente Levadizos

Puente cantilver

PUENTE COLGANTE

PUENTE ATIRANTADO

PUENTE LOSA

UBICACIN Y ELECCIN DEL TIPO DE PUENTE

Los puentes son obras que requieren para su proyecto definitivo estudiar lossiguientes aspectos:a. Localizacin de la estructura o ubicacin en cuanto a sitio, alineamiento,pendiente y rasante.b. Tipo de puente que resulte ms adecuado para el sitio escogido, teniendo encuenta su esttica, economa, seguridad y funcionalidad.c. Forma geomtrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura,infraestructura, cauce de la corriente y fundaciones.d. Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de losaccesos, proteccin de las mrgenes y rectificacin del cauce, si fueranecesario forestacin de taludes e iluminacin.e. En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos,equipos, etapas de construccin y todo aquello que se considere necesariopara la buena ejecucin y estabilidad de la obra.

ESTUDIOS BSICOS DE INGENIERA PARA EL DISEO DE PUENTES

a. Estudios topogrficosPosibilitan la definicin precisa de la ubicacin y dimensiones de los elementosestructurales, as como informacin bsica para los otros estudios.

b. Estudios de hidrologa e hidrulicosEstablecen las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidasmximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una realapreciacin del comportamiento hidrulico del ro.

c. Estudios geolgicos y geotcnicosEstablecen las caractersticas geolgicas, tanto locales como generales de lasdiferentes formaciones geolgicas que se encuentran, identificando tanto sudistribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes.d. Estudios de riesgo ssmicoTienen como finalidad determinar los espectros de diseo que definen lascomponentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentacin.e. Estudios de impacto ambientalIdentifican el problema ambiental, para disear proyectos con mejorasambientales y evitar, atenuar o compensar los impactos adversos.

f. Estudios de trficoCuando la magnitud de la obra lo requiera, ser necesario efectuar los estudiosde trfico correspondiente a volumen y clasificacin de trnsito en puntosestablecidos, para determinar las caractersticas de la infraestructura vial y lasuperestructura del puente.

g. Estudios complementariosSon estudios complementarios a los estudios bsicos como: instalacioneselctricas, instalaciones sanitarias, sealizacin, coordinacin con terceros ycualquier otro que sea necesario al proyecto.

h. Estudios de trazo y diseo vial de los accesosDefinen las caractersticas geomtricas y tcnicas del tramo de carretera queenlaza el puente en su nueva ubicacin con la carretera existente.

i. Estudio de alternativas a nivel de anteproyectoPropuesta de diversas soluciones tcnicamente factibles, para luego de unaevaluacin tcnica-econmica, elegir la solucin ms conveniente

SECCIN TRANSVERSAL

El ancho de la seccin transversal de un puente no ser menor que el ancho delacceso, y podr contener: vas de trfico, vas de seguridad (bermas), veredas,ciclo va, barreras y barandas, elementos de drenaje.

Ancho de va (calzada)

Siempre que sea posible, los puentes se deben construir de manera de poderacomodar el carril de diseo estndar y las bermas adecuadas.El nmero de carriles de diseo se determina tomando la parte entera de larelacin w/3.6, siendo w el ancho libre de calzada (m).Los anchos de calzada entre 6.00 y 7.20 m tendrn dos carriles de diseo,cada uno de ellos de ancho igual a la mitad del ancho de calzada.

c. Bermas

Una berma es la porcin contigua al carril que sirve de apoyo a los vehculos quese estacionan por emergencias. Su ancho vara desde un mnimo de 0.60 m encarreteras rurales menores, siendo preferible 1.8 a 2.4 m, hasta al menos 3.0m, y preferentemente 3.6 m, en carreteras mayores. Sin embargo debe tenerseen cuenta que anchos superiores a 3.0 m predisponen a su uso no autorizadocomo va de trfico.

d. VeredasUtilizadas con fines de flujo peatonal o mantenimiento. Estn separadas de lacalzada adyacente mediante un cordn barrera, una barrera (baranda para trficovehicular) o una baranda combinada. El ancho mnimo de las veredas es 0.75 m.

Cordn barreraTiene entre otros propsitos el control del drenaje y delinear el borde de la vade trfico. Su altura vara en el rango de 15 a 20 cm, y no son adecuados paraprevenir que un vehculo deje el carril.

f. BarandasSe instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente cuando existenpases peatonales, o en puentes peatonales, para proteccin de los usuarios. Laaltura de las barandas ser no menor que 1.10 m, en ciclo vas ser no menorque 1.40 m.Una baranda puede ser diseada para usos mltiples (caso de barandascombinadas para peatones y vehculos) y resistir al choque con o sin la acera.Sin embargo su uso se debe limitar a carreteras donde la velocidad mximapermitida es 70 km/h. Para velocidades mayores o iguales a 80 km/h, paraproteger a los peatones es preferible utilizar una barrera.

PavimentoPuede ser rgido o flexible y se dispone en la superficie superior del puente yaccesos. El espesor del pavimento se define en funcin al trfico esperado en lava.

i. Losas de Transicin (aproximacin)Son losas de transicin con la va o carretera, apoyadas en el terrapln deacceso. Se disean con un espesor mnimo de 0.20 m.

j. DrenajeLa pendiente de drenaje longitudinal debe ser la mayor posible,recomendndose un mnimo de 0.5%.La pendiente de drenaje transversal mnima es de 2% para las superficies derodadura.En caso de rasante horizontal, se utilizan tambin tubos, dedimetro suficiente y nmero adecuado. Son tpicos drenes de materialanticorrosivo, 0.10 m cada 0.40 m, sobresaliendo debajo de la losa 0.05m como mnimo. El agua drenada no debe caer sobre las partes de la estructura.

. GlibosLos glibos horizontal y vertical para puentes urbanos sern el ancho y la alturanecesarios para el paso del trfico vehicular. El glibo vertical no ser menorque 5.00 m.En zonas rurales, el glibo vertical sobre autopistas principales ser al menos de5.50 m.

JUNTAS DE DILATACIN

Para permitir la expansin o la contraccin de la estructura por efecto de loscambios de temperatura, se colocan juntas en sus extremos y otras seccionesintermedias en que se requieran. Las juntas deben sellarse con materialesflexibles, capaces de tomar las expansiones y contracciones que se produzcan yser impermeables.

CARGAS EDE DISEO

Carga HL-93:1.-Camin de diseo

La distancia entre los dos ejes ms pesados se toma como aquella que, estandoentre los lmites de 4.30m y 9.00m., resulta en los mayores efectos.2.-Tandem de diseo:

3.-Carga de carril de diseo:

Presencia de Mltiples Sobrecargas (Art. 3.6.1.1.2)La solicitacin extrema correspondiente a sobrecargas se determinarconsiderando las posibles combinaciones de carriles cargados, multiplicando porun factor de presencia mltiple. No es aplicable al estado lmite de fatiga

TABLA 3.6.1.1.2-1 FACTOR DE PRESENCIA MLTIPLE

Nmero de carriles Factor de presencia cargados mltiple, m 1 1.20 2 1.00 3 0.85 >3 0.65Para el estado de Fatiga, se utiliza un camin de diseo, y lassolicitaciones de los Art. 4.6.2.2 y 4.6.2.3 se debern dividir por 1.20Incremento por Carga Dinmica: IM (Art. 3.6.2)Los efectos estticos del camin o tndem de diseo, a excepcin delas fuerzas centrfugas y de frenado, se debern mayorar en los siguientesporcentajes:

Tabla 3.6.2.1-1 Incremento por Carga Dinmica, IM

Componente IMJuntas del tablero Todos los Estados Lmites 75%

Todos los dems componentesEstado Lmite de fatiga y fractura 15%

Todos los dems Estados Lmites 33%

Nota.- No se aplica a cargas peatonales ni a cargas de carril de diseo.

FUERZA DE FRENADO: BR (Art. 3.6.4)

Se toma como el mayor valor de:25 % de los pesos por eje del camin o tndem de diseo5 % del camin o tndem de diseo ms la carga de carrilLa fuerza de frenado se debe ubicar en todos los carriles de diseo que seconsideren cargados y que transporten trfico en la misma direccin. Se aplicarnlos factores de presencia mltiple. Se asumir que estas fuerzas actanhorizontalmente a una distancia de 1.80 m sobre la superficie de la calzada.

CARGA SOBRE VEREDAS, BARANDAS Y SARDINELES

Sobrecargas en Veredas (Art. 3.6.1.6)Se deber aplicar una carga peatonal de 367 kg/m2 en todas las aceras de ms de0.60m de ancho, y esta carga se deber considerar simultneamente con lasobrecarga vehicular de diseo. Cuando la condicin de carga incluya cargaspeatonales combinadas con uno o ms carriles con sobrecarga vehicular, las cargaspeatonales se pueden considerar como un carril cargado (Art. 3.6.1.1.2).Los puentes peatonales se disearn para una sobrecarga de 418 kg/m2.El Manual de Diseo de Puentes Per (Art. 2.4.3.7), seala al respectoque los puentes para uso peatonal y para el trfico de bicicletas se disean parauna carga viva de 510 kg/m. As mismo, refiere:Fuerzas sobre Sardineles (Art. 2.4.3.6.2)

Los sardineles se disearn para resistir una fuerza lateral no menor que 760 kgpor metro de sardinel, aplicada en el tope del sardinel o a una elevacin de 0.25 msobre el tablero si el sardinel tuviera mayor altura.

Fuerza sobre Barandas (Art. 2.4.3.6.3)

PL-1 Primer nivel de importanciaUsado en estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales y reasdonde el nmero de vehculos pesados es pequeo y las velocidades sonreducidas.

PL-2 Segundo nivel de importanciaUsado en estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanosy en reas donde hay variedad de vehculos pesados y las velocidades son lasmximas tolerables.

PL-3 Tercer nivel de importanciaUsado para autopistas con radios de curvatura reducidos, pendientesvariables fuertes, un volumen alto de vehculos pesados y con velocidadesmximas tolerables. Justificacin especfica de este tipo de lugar ser hechopara usar este nivel de importancia.

FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DECARGAS (Art. 3.4)

La solicitacin mayorada total se tomar como:Q i Qi ----------------(3.4.1-1)

i = modificador de las cargas

Qi = solicitacin

= factor de carga

Estados Lmites:

RESISTENCIA I Combinacin bsica de cargas que representa el uso vehicularnormal del puente, sin viento.

RESISTENCIA II Combinacin de cargas que representa el uso del puente porparte de vehculos de diseo especiales especificados por el propietario, vehculosde circulacin restringida, o ambos, sin viento.

RESISTENCIA III Combinacin de cargas que representa el puente expuesto avientos de velocidades superiores a 90 km/h.

RESISTENCIA IV Combinacin de cargas que representa relaciones muy elevadasentre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadaspor las sobrecargas.

RESISTENCIA V Combinacin de cargas que representa el uso del puente porparte de vehculos normales con una velocidad del viento de 90 km/h.

EVENTO EXTREMO I Combinacin de cargas que incluye sismos.

EVENTO EXTREMO II Combinacin de cargas que incluye carga de hielo, colisinde embarcaciones y vehculos, y ciertos eventos hidrulicos con una sobrecargareducida diferente a la que forma parte de la carga de colisin de vehculos, CT.

SERVICIO I Combinacin de cargas que representa la operacin normal del puentecon un viento de 90 km/h, tomando todas las cargas a sus valores normales.

SERVICIO II Combinacin de cargas cuya intencin es controlar la fluencia de lasestructuras de acero y el resbalamiento que provoca la sobrecarga vehicular en lasconexiones de resbalamiento crtico.

SERVICIO III Combinacin de cargas relacionada exclusivamente con la traccin ensuperestructuras de hormign pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuracin.

SERVICIO IV Combinacin de cargas relacionada exclusivamente con la traccin ensubestructuras de hormign pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuracin.

FATIGA Combinacin de cargas de fatiga y fractura que se relacionan con lasobrecarga gravitatoria vehicular respectiva y las respuestas dinmicas bajo unnico camin de diseo.

El Diseo por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) requiere satisfacer la siguienteecuacin:

Factores de Carga y Resistencia (LRFD) requiere satisfacer la siguienteecuacin:iQi _ Rn = Rr

Para cargas para las cuales un valor mximo de i es apropiado:= D R I 0.95

Para cargas para las cuales un valor mnimo de i es apropiado:DRI) 1siendo:i = factor de carga= factor de resistencia= factor de modificacin de las cargasD = factor relacionado con la ductilidadR = factor relacionado con la redundanciaI = factor relacionado con la importancia operativaQi = solicitacinRn = resistencia nominalRr = resistencia mayorada = Rn

PARA EL CALCULO: Resistencia I: U = n[1.25DC+1.50DW+1.75(LL+IM)]Servicio I: U = n[1.0DC+1.0DW+1.0(LL+IM)]Fatiga: U = n[0.75(LL+IM)]Para el Estado Lmite de Resistencia I, con n= nDnRnI=1:

Mu = [1.25 MDC + 1.50 MDW + 1.75 M(LL+IM)] (Tabla 3.4.1-1)Donde: DC= Peso propio de los componentes estructurales y accesorios noEstructurales

DW= Peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para serviciosPblicosMu = [1.25 Mpp + 1.50 Mrodamiento + 1.75 M(s/c+IM)]

Eleccin del Tipo de PuenteLa eleccin del tipo del puente a proyectar para un determinado lugar, es un proceso en el que intervienen distintas variables, sin embargo el aspecto Eleccin del Tipo de PuenteDependiendo de las condiciones particulares del pas y de la zona en que se va a construir el Puente (disponibilidad de equipamiento, de materiales, mano de obra y de personal tcnico, adems del correspondiente marco legal y los costos) estos criterios generales pueden sufrir variaciones.

VISTA LONGITUDINAL

Puente Viga Losa