TEORIA SOBRE PUENTES.

RESUMEN.

Los puentes son estructuras destinadas a salvar accidentes topográficos con la finalidad de dar continuidad a una vía, a un canal o a un ducto; su funcionamiento estructural se basa en transmitir un estado de cargas desde el espacio hacia la tierra.

Es conveniente clasificar los puentes para delimitar los alcances de los sistemas constructivos y de los criterios y herramientas de análisis y diseño. En este trabajo clasificaremos los puentes por su tamaño, tipo estructural, importancia, resistencia lateral , geometría, etc.

También se presenta todos y cada uno de los estudios que se deben realizar para el diseño de puentes de los cuales se obtienen datos como: características, resistencia cortante, esfuerzo admisible, propiedades, topografía del terreno, socavación, etc.

Palabras Clave: Puentes, Estructura, Clasificación.

1.- PUENTES

1.1.- Definición.- Son estructuras destinadas a salvar accidentes topográficos con la finalidad de dar continuidad a una vía, a un canal o a un ducto; su funcionamiento estructural se basa en transmitir un estado de cargas desde el espacio hacia la tierra.

2.- CLASIFICACION DE LOS PUENTES.

Varias son las clasificaciones de los puentes según los criterios que a continuación se detalla:

2.1.- Según su longitud.- Esta clasificación es relativa ya que un puente considerado grande construido en un material, puede resultar pequeño si se construye en otro tipo de material, por lo tanto es posible que esta clasificación se encaje en aspectos visuales de la siguiente forma:

2.1.1.- Puentes Pequeños.- luces menores a 3m.2.1.2.- Puentes Medianos.- luces entre 6 – 50m.

2.1.3.- Puentes Grandes.- luces mayores a 50m.

2.2.- Según su uso.- esta clasificación es denominada también como según la naturaleza de la vía soportada ya que corresponde al estado de cargas con el cual se calculará el puente.

Figura 1.- Puentes de Carreteras.

Figura 2.- Puentes de Ferrocarriles.

Figura 3.-Puentes Peatonales.

Figura 4.- Puentes de Viaductos

2.3.- Según el ángulo que forman con el eje del obstáculo.- Pueden ser:

Figura 5.- Angulo formado por los ejes.

2.4.- Según el material con el que está construido.- Por los diferentes materiales los tipos de puentes pueden ser:

Figura 6.- Puentes de mampostería o piedra.

Figura 7.- Puentes de Hormigón Estructural.

Figura 8.- Puentes de Madera.

Figura 9.- Puentes Metálicos.

Figura 10.- Puentes Mixtos.

2.5.- Según la función estructural.- Esta clasificación está basada en los tipos de apoyo que tenga el puente en sus tramos de los que dependerá la luz a vencer, el estado de carga y otros factores así:

Figura 11.- Puentes Isostáticos.

Figura 12.- Puentes Hiperestáticos.

Figura 13.- Puentes Arco.

F

Figura 14.-Puentes de Celosía.

Figura 15.- Puentes Colgantes.

Figura 16.- Puentes Atirantados.

2.6.- Según la transferencia de carga.- Esta es una clasificación basada en la concepción estructural del Puente es decir en la forma de transmisión de las cargas desde su superestructura hasta el suelo y pueden ser:

Figura 17.- Puentes Losa.

Figura 18.- Puentes Losa sobre Vigas.

Puentes de Celosía Puentes Colgantes Puentes Atirantados

2.7.- Según la posición del tablero respecto a la vía considerada.

Puentes de Tablero Superior.

Figura 19.- Puentes de Tablero Superior.

Puentes de Tablero Intermedio.

Figura 19.- Puentes de Tablero Intermedio.

Puentes de Tablero Inferior.

Figura 20.- Puentes de Tablero Inferior.

2.8.- Según la movilidad del tablero.

Figura 21.- Puentes Fijos.

Figura 22.- Puentes Móviles. 2.9.- Según el tiempo de vida previsto.- los puentes pueden ser:

Puentes Permanentes. Puentes Provisionales.

3.- PARTES CONSTITUTIVAS DE UN PUENTE

Un puente generalmente está constituido por la infraestructura, la estructura, la superestructura, aparatos de apoyo y obras adicionales.

Para hacer una descripción de las partes constitutivas es necesario un corte transversal y longitudinal de un puente así:

Figura 23.- Corte Transversal.

Figura 24.- Corte Longitudinal

3.1.- Infraestructura de un puente.

Son los elementos encargados de transmitir las cargas desde la superestructura hacia el suelo. La infraestructura está conformada por:

Pilas Estribos y Cimentaciones

3.2.- Estructura.

Son los elementos que resisten directamente las cargas, las mismas que son transmitidas a la superestructura en este caso son losa, pasamanos.

3.3.- Superestructura.

Es el conjunto de elementos que reciben las cargas de la estructura y estas son transmitidas a la infraestructura.

Entre los elementos que se distinguen tenemos las vigas, celosías, los arcos y otros elementos secundarios como diafragmas y arriostramientos.

3.4.- Aparatos de Apoyo.

Físicamente se ubican entre la superestructura y la infraestructura del puente, estos elementos materializan el tipo de apoyo en el modelo matemático de tal manera que el funcionamiento estructural real sea de acuerdo a lo previsto en el cálculo.

4.- CRITERIO PARA DISEÑO DE PUENTES

Los principales criterios para diseños de puente son:

4.1.- De longitud total.- Que depende del máximo caudal esperado así como también de la topografía del accidente a salvar. Se distinguen tres tipos de longitud:

Luz total. Luz entre apoyos. Luz libre.

Figura 25.- Longitudes de un puente.

4.2.- Altura de puente.- Está en función del nivel máximo de crecida y si el río es navegable depende del tipo de navegación y para eso se aplica la fórmula del nivel de la rasante:

Nivel Rasante= Hmáx + Remanso Gálibo + Hestructural (3)

4.3.- Ancho total de puente.- Está dado por el tipo de carretera y el número de vías, se recomienda mínimo 3,6 m de ancho del carril para vehículos y 0,75 m de acera para peatones; por lo tanto, para un puente de dos vías el ancho mínimo de la calzada es de 7,20 m y el ancho total es de 8,70 m.

Figura 26.- Ancho del puente

4.4.- Profundidad de cimentación.- En sectores con problemas el nivel de cimentación debe ir de 2 a 3 m por debajo del nivel máximo de socavación.

Figura 27.- Profundidad de cimentación

4.5.- Conociendo el nivel de la rasante y el nivel de la cimentación se establecen las alturas de las pilas, las distancias entre pilas se recomienda entre 1,1 y 1,7 la altura de la pila, de todos modos, deberá analizarse el factor económico, ya que a mayor número de tramos se incrementa el número de pilas.

4.6.- Si un puente es desviajado las pilas deben ubicarse paralelas a la corriente de agua, para de esta manera disminuir el efecto de la corriente que tiende a volcarlas.

Figura 28.- Distancia entre pilas y altura del puente

4.7.- El ancho total de puente está en función del número de vigas, sin embargo, si se provee a futuro aumentar el ancho, es conveniente planificar y construir dos obras adyacentes por separado.

4.8.- En puentes con tráfico en dos sentidos, la capa de rodadura debe tener doble pendiente para facilitar el drenaje de las aguas. La pendiente transversal es recomendable entre el 1 y el 2 %. En el caso de que el puente sirva solo para un carril la pendiente será a un solo lado, para las aceras es recomendable el 5 %.

En puentes curvos el peralte estará en función del radio de curvatura y la velocidad de diseño de la vía. Los puentes muy altos y cortos deberán ser continuos.

Figura 29.- Puentes Continuos

Los puentes muy altos y largos deben tener tramos intermedios colgados para que funcionen como puntas de dilatación.

Los puentes bajos y cortos se solucionan con vigas continuas que se obtienen colocando aparatos de apoyo sobre las pilas.

Figura 30.- Modelo Matemático de un puente

5.- ESTUDIOS PARA EL DISENO DE PUENTES.

Para el diseño de puentes se deberá considerar los siguientes estudios y mapas:

Estudios. Topográficos.o Curvas de nivel de la zona.

o Perfiles del río.

Estudios Geológicos.o Distribución, clasificación y

profundidades físicas del suelo y de los estratos rocosos inferiores.

o Determinación de la capacidad de

resistencia del suelo de fundición.o Determinación del nivel freático,

presión hidrostática y composición del agua subterránea.

o Predicción de asentamientos del suelo

de fundición.o Localización, profundidad, tipo y

posible influencia de fundaciones de estructuras adyacentes.

Estudios Hidrológicos.o Estudios de cuencas.

o Determinación de caudales máximos.

Estudios Hidráulicos.o Determinación de velocidades en

creciente.o Estudio de socavación en las pilas y

estribos. Estudios de acciones o cargas exteriores.

6.- REFERENCIAS.

Heins C., Lawrie R., 1984“Design of Modern Concrete Highway Bridges”Editorial Jhon Wiley and Sons.

Ponce., Freddy., 1988“Diseño de Puentes de Hormigón Armado”. 5-80.

7.- BIOGRAFIA.