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Universidad de San Carlos
Facultad de Ingeniería PUENTES
Escuela de Ingeniería Civil

INDICE

1. ASPECTOS GENERALES

1.1.GENERALIDADES

1.2.TIPOS DE OBRA DE DRENAJE MENOR Y MAYOR

1.3.MATERIALES
1.4.TIPOS DE DE PUENTES
1.5.LOCALIZACION DE ESTRUCTURAS

2. PRESENTACION VISUAL

2.1.PUENTES DE CONCRETO
2.2.PUENTES DE METAL
2.3.BOVEDAS Y ALCANTARILLAS
2.4.PUENTES BAILEY

2.5.DAÑOS A LOS PUENTES CAUSADOS POR EL HURACAN MITCH

3. BOVEDAS Y ALCANTARILLAS

3.1.AREA DE DESCARGA

3.2.INFORMACION GEOMETRICA DE LA CARRETERA
3.3.PARTES GENERALES

3.4.ARCO Y MURO
3.5.CALCULO DE LONGITUD

3.6.CABEZALES Y ALETONES
3.7.RELLENOS ESTRUCTURALES Y TALUD

3.8.OBRAS DE PROTECCION

4. ASPECTOS HIDRAULICOS E HIDROLOGICOS

4.1.CRECIDAS MAXIMAS Y EXTRAMAXIMAS

4.2.AREAS DE CUENCAS

4.3.OBRAS DE PROTECCION

5. ANALISIS DE CARGAS, TIPOS Y APLICACIONES


5.1.TIPOS DE VEHICULOS PARA DISEÑO

5.2.CARGAS VIVAS Y MUERTAS

5.3.CARGAS DE IMPACTO

5.4.CARGAS DE FRENADA
5.5.CARGAS DE SISMO

5.6.FUERZAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES

6. CONSIDERACIONES DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

6.1.NORMATIVAS EXISTENTES
6.2.TIPOS DE ESTRUCTURA

6.3. LOCALIZACION
7. DISEÑO DE SUPERESTRUCTURA

7.1.GEOMETRIA
7.2.LOSA ENTRE VIGAS

7.3.CALCULO DE CARGAS Y MOMENTOS ULTIMOS
7.4.CALCULO DE ACERO TRANSVERSAL
7.5.CALCULO DE ACERO LONGITUDINAL
7.6.CALCULO DE ACERO POR TEMPERATURA

7.7.ESQUEMA GENERAL FINAL
8. DISEÑO DE DIAFRAGMAS Y VIGAS

8.1.GEOMETRIA
8.2.GENERALIDADES DE LOS DIAFRAGMAS

8.3.CALCULO DE CARGAS

8.4.CALCULO DE REFUERZOS
8.5.GENERALIDADES DE LAS VIGAS

8.6.CALCULO DE CARGAS Y ANALISIS DE REACCIONES

8.7.LINEAS DE INFLUENCIA

8.8.CALCULO DE REFUERZOS

9. MANTENIMIENTO DE PUENTES DE CONCRETO Y METAL


9.1.GENERALIDADES DEL MANTENIMIENTO

9.2.PRESENTACION SOBRE ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO

9.3.SAND BLAST

9.4.PINTURA
9.5.OTROS


CONTENIDO CURSO PUENTES

COD. 332

1.ASPECTOS GENERALES

1.1. GENERALIDADES
Los puentes son estructuras que proporcionan una vía de paso para salvar obstáculos sobre ríos,
lagos quebradas, valles, carreteras, líneas férreas, canalizaciones, etc.

Son diversos los materiales que se han ido empleando en la construcción de puentes: madera,
piedra, hierro, hormigón, ladrillo, aluminio y actualmente se han empezado a utilizar materiales
compuestos formados por fibras de materiales muy resistentes incluidos en una matriz de resina.
Y es la resistencia específica del material la que determina en mayor medida las posibilidades de
las estructuras.

Los puentes pueden clasificarse 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,
etc.

En cuanto a los elementos que componen un puente se dividen fundamentalmente de dos
partes: la superestructura y la infraestructura.

Los puentes deben ser inspeccionados con cierta regularidad (2 años) y se utilizan para ello
métodos tradicionales y medios específicos. Las técnicas no destructivas son: endoscopía y
cámara con control remoto, termografía, fotogrametría y topografía convencional y ensayos no
destructivos.
La calidad de las estructuras y de los elementos prefabricados como tubos, vigas, etc., se realiza
mediante toma de muestras, ensayo de materiales, control de fabricación, control en obra y
pruebas en obra.

1.2.TIPOS DE OBRAS DE DRENAJE MENOR Y MAYOR

Las obras de drenaje son elementos estructurales que eliminan la inaccesibilidad de un camino,
provocada por el agua o la humedad.

Los objetivos primordiales de las obras de drenaje son:

a. Dar salida al agua que se llegue a acumular en el camino.
b. Reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el camino.
c. Evitar que el agua provoque daños estructurales.

De la construcción de las obras de drenaje, dependerá en gran parte la vida útil, facilidad de
acceso y la vida útil del camino.


OBRAS DE DRENAJE MAYOR

Las obras de drenaje mayor requieren de conocimientos y estudios especiales, entre ellas
podemos mencionar los puentes, puentes –vado y bóvedas.
Aunque los estudios estructurales de estas obras son diferentes para cada una, la primera etapa
de selección e integración de datos preliminares es común.
Así con la comparación de varios lugares del mismo río o arroyo elegiremos el lugar mas indicado
basándonos en el ancho y altura del cruce, de preferencia que no se encuentre en lugares donde
la corriente tiene deflexiones y aprovechando las mejores características geológicas y de altura
donde vamos descendiendo o ascendiendo con el trazo.

Las bóvedas de medio punto (FIG.1)
construidas con mampostería son adecuadas
cuando requerimos salvar un claro con una
altura grande de la rasante al piso del rio.

Los vados son estructuras muy pegadas al terreno natural, generalmente losas a piso, tienen
ventajas en cauces amplios con tirantes pequeños y régimen torrencial por corto tiempo. La
construcción de vados es económica y accesibles a los cambios rurales por el aprovechamiento de
los recursos del lugar, ya que pueden ser construidos de mampostería, concreto simple, ciclópeo y
hasta de lamina. Su diseño debe evitar provocar erosión aguas arriba y aguas abajo, además de
evitar que se provoque régimen turbulento que también son causa de socavación.
El puente – vado (FIG.2), es una estructura en forma de puente y con características de vado, que
permite el paso del agua a través de claros inferiores en niveles ordinarios, y por la parte superior
cuando se presentan avenidas con aguas máximas extraordinarias.
La altura de la obra debe permitir que cuando se presenten avenidas en aguas máximas
extraordinarias los árboles u objetos arrastrados no dañen la estructura.


Los puentes son estructuras de mas de seis metros de claro, se distingue de las alcantarillas por el
colchón que estas levan en la parte superior.

La estructura de un puente esta formada por la infraestructura, la subestructura y la
superestructura.

La infraestructura se manifiesta en zapatas de concreto o mampostería, cilindros de cimentación y
pilotes. La subestructura forma parte de un puente a través de pilas centrales, estribos, columnas
metálicas sobre pedestales de concreto, caballetes de madera, etc. la superestructura integra la
parte superior de un puente por medio de través de concreto o metálicas, vigas y pisos de madera,
losas de concreto, nervaduras armadas de fierro, madera, cable, etc.


OBRAS DE DRENAJE MENOR

Las alcantarillas son estructuras transversales al camino que permiten el cruce del agua y están
protegidas por una capa de material en la parte superior, pueden ser de forma rectangular,
cuadrada, de arco o tubular, se construyen de concreto, lamina, piedra o madera.

Para canalizar el agua se complementan con muros o aleros en la entrada y salida, podemos decir
que actualmente en los caminos rurales, las mas usuales son las alcantarillas laminares.

Drenaje subterráneo.- el drenaje subterráneo es un gran auxiliar para eliminar humedad que
inevitablemente ha llegado al camino y así evitar que provoque asentamientos o deslizamientos
de material.

Son usuales los drenes ciegos que consisten en zanjas bajo las cunetas rellenas con material
graduado con una base firme que evite filtraciones mas allá de donde se desea, dirigiendo el agua
hacia un lugar donde se le pueda retirar de manera superficial del camino, las dimensiones varían
según las características hidrológicas del lugar donde se van a construir, son funcionales en varios
tipos de camino. La plantilla de estos es de 45 cm. Y de 80 a 100 cm. De profundidad, el material se
graduara cuidadosamente en capas con tamaños uniformes.

También se usan con el mismo fin drenes con tubos perforados que recogen el agua de la parte
inferior del camino bajo las cunetas, su construcción consiste en la apertura de una zanja para
colocar un tubo de barro o concreto que canalice el agua.
El cuidado con que se coloquen los tubos, la determinación de su diámetro y resistencia, influirá
en la funcionalidad y duración del dren.
El diámetro no será menor a quince centímetros con numerosas perforaciones, rellenando con
material adecuado para evitar taponamientos que junto con las roturas del tubo, son las
principales fallas de este tipo de drenaje.
Cualquier tipo de drenaje subterráneo, debe permitir una salida fácil del agua con pendiente
adecuada no menor del medio por ciento.


1.3.MATERIALES

Los materiales tienen una importancia decisiva en la configuración de los puentes. A lo largo de la
historia se han ido empleando distintos materiales en su construcción, evolucionando estos hasta
la utilización actualmente de materiales compuestos formados por fibras de materiales muy
resistentes. Madera, piedra, hierro, hormigón, ladrillo y aluminio han sido los materiales utilizados
con más frecuencia en la construcción de este tipo de estructuras.

En una primera etapa de la historia de la construcción de puentes los materiales que se usaban
eran la piedra y la madera. El hierro fundido comenzó a utilizarse a finales del siglo XVIII,
suponiendo una auténtica revolución en la construcción de puentes. Del hierro fundido se pasó a
mediados del siglo XIX al hierro forjado, más resistente y regular y a finales de este siglo se
empezó a utilizar el acero, superando a los dos tipos de hierro en resistencia y calidad. También a
finales del siglo XIX hizo su aparición el hormigón, que permitió hacer arcos mayores que los de
piedra natural dando lugar a un nuevo sistema de hacer estructuras: el hormigón armado, donde
el hormigón y el hierro se asocian para permitir construir vigas de luces considerables y afinar las
dimensiones de los arcos, lo que no era posible con el hormigón en masa ni con la piedra.

A finales de la primera mitad del siglo XX hizo su aparición el hormigón pretensado, una forma de
colaboración perfecta entre el acero y el hormigón, ampliando de forma extraordinaria las
posibilidades del hormigón armado. Contemporáneas al hormigón pretensado son las estructuras
mixtas, otra forma de colaboración entre el acero y el hormigón en la que ambos no se mezclan
íntimamente, sino que se yuxtaponen.
Han sido muchas las tentativas de utilizar aleaciones de aluminio en la construcción de puentes
por su mayor resistencia específica (fuerza resistida por unidad de peso y longitud) que el acero y
por su ligereza, pero son escasos debido al alto coste económico, a las dificultades que plantea la
unión de las piezas y por los problemas que han causado. Se ha utilizado especialmente en la
construcción de puentes móviles atraídos por su ligereza, siendo ejemplos el puente de Banbury
(Oxfordshire, Inglaterra) o el puente de Hendon Dock también en Inglaterra. Este último puente
cuya construcción finalizó en 1948 fue sustituido en 1976 a causa de la corrosión que había
afectado al aluminio.
La aparición de nuevos materiales en la construcción de puentes ha ido dando lugar a
innovaciones y la construcción de puentes y a una evolución de su tipología para adaptarse a sus
características, adecuándose los materiales, las estructuras y las formas.

El material es esencial en la concepción de un puente, porque su características de resistencia son
las que determinan las dimensiones de cada uno de los elementos que lo componen, e influye
decisivamente en la organización de su estructura. Además de ello, el material tiene unas
posibilidades tecnológicas determinadas en lo que se refiere a fabricación, uniones, formas de los
elementos básicos, etc., que son fundamentales a la hora de proyectar un puente. No obstante,
los materiales no determinan unívocamente los tipos de puentes, ya que cada tipo de material
permite distintos tipos y formas de puentes.

El desarrollo de las tecnologías de los distintos materiales ha hecho que las estructuras de los
puentes tengan cada vez más posibilidades, lo que ha permitido una mayor diversidad de formas y
hacer puentes de hormigón y acero, hasta el grado de que a veces es difícil a distancia saber de


qué material están hechos, especialmente en las vigas continuas con sección en cajón de alma
llena, metálicas o de hormigón, que se pueden confundir con facilidad si su color es análogo.

Cronológicamente, los puentes metálicos siempre han ido por delante de los de hormigón, ya que
el hormigón hizo su aparición casi un siglo después. Pero además, el acero al ser un material de
mayor resistencia específica también permite salvar luces mayores lo que a su vez permiten que
los puentes tengan mayores dimensiones.
Actualmente se prueban nuevos materiales para construir puentes con mayor resistencia
específica que el acero. Son los denominados materiales compuestos, formados por fibras unidas
con una matriz de resina y que se vienen utilizando desde hace años en diversos tipos de
industrias (aeroespacial, aeronáutica, automóvil, etc.).

Cronología de los materiales en la construcción de puentes

COMPRESIÓN FLEXIÓN TRACCIÓN

Arcilla
Prehistoria Madera Cuerdas
(tapial, adobe, ladrillo)

Madera
Historia clásica Piedra Madera
Grapas metálicas

siglo XIX Fundición Madera Cadenas de hierro

Primera mitad siglo Hormigón en masa Hormigón armado
Cables de acero
XX Acero laminado Acero laminado

Maderas laminadas
Cables de acero de alta
Segunda mitad siglo Hormigones especiales Hormigón pretensado
resistencia, alto límite
XX Acero laminado Acero laminado
elástico y baja relajación
Aleaciones ligeras


1.4.DEFINICION DE PUENTE

Un puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o
brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de unir caminos
de viajeros, animales y mercancías.

Los puentes son estructuras que los seres humanos han ido construyendo a lo largo de los
tiempos para superar las diferentes barreras naturales con las que se han encontrado y poder
transportar así sus mercancías, permitir la circulación de las gentes y trasladar sustancias de un
sitio a otro.

Dependiendo el uso que se les dé, algunos de ellos reciben nombres particulares, como
acueductos, cuando se emplean para la conducción del agua, viaductos, si soportan el paso de
carreteras y vías férreas, y pasarelas, están destinados exclusivamente a la circulación de
personas.

TIPOS DE PUENTES

SEGÚN LA ESTRUCTURA ESTOS PUEDEN SER:

PUENTES FIJOS

Puentes de vigas: Un puente viga es un puente cuyos vanos son soportados por vigas. Este tipo de
puentes deriva directamente del puente tronco. Se construyen con madera, acero ú hormigón
(armado, pretensado o postensado).

Se emplean vigas en forma de I, en forma de caja hueca, etcétera. Como su antecesor, este puente
es estructuralmente el más simple de todos los puentes.


Puentes de arcos: Un puente de arco es un puente con apoyos a los extremos de la luz, entre los
cuales se halla una estructura con forma de arco por donde se transmiten las cargas. El tablero
puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de
puentes.

Puentes de armaduras: Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y
estribos de los de viga; esta combinación forma unidades sencillas sin articulaciones de unión
entre las piezas. Se construyen de hormigón armado o pretensado o de armaduras de acero
rodeadas de hormigón. De origen muy reciente, resultan sumamente útiles para separar en niveles
los cruces de carreteras y ferrocarriles.


Puentes cantiléver: constan esquemáticamente de dos voladizos simétricos que salen de dos pilas
contiguas, uniéndose en el centro por unas vigas apoyadas y suelen anclarse en los estribos
simétricamente opuestos respecto al centro. los puentes cantiléver presenta diversas
construcciones, en arco o viga, de acero u hormigón, y pueden salvar grandes luces, sin necesidad
de estructuras auxiliares de apoyo durante su construcción.

Puentes sustentados por cables: 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 de pontones: Los puentes flotantes se apoyan sobre flotadores y por ello no tienen el
arraigo en la tierra que toda obra fija debe tener. Los flotadores pueden ser más o menos grandes
para reducir su movilidad y se puede conseguir que sus movimientos sean incluso menores que los
de algunos puentes fijos, pero ello no elimina ese carácter de elemento flotante sometido a los
movimientos del agua; hay siempre un movimiento relativo entre el puente y los apoyos fijos de
las orillas.

PUENTES MÓVILES

Basculantes: Los puentes basculantes son los que giran alrededor de un eje horizontal situado en
una línea de apoyos; se incluyen por tanto en ellos los levadizos y los basculantes según la
clasificación de Gauthey.
Son los más clásicos de los móviles y los que más se utilizan actualmente. Son también los
primeros, porque los famosos puentes levadizos medievales eran de este tipo.


Giratorios: En los puentes giratorios de eje vertical caben, igual que en los basculantes, dos
posibilidades de apertura: o bien girar dos vanos simétricos sobre una pila situada en el centro del
canal de navegación, aunque en algún caso excepcional puede estar situada en un borde; o bien
girar dos semivanos con sus compensaciones, sobre dos pilas situadas en los bordes del canal.

Deslizantes: La mayoría de los puentes actuales de desplazamiento horizontal son flotantes,
aunque los primeros puentes móviles de madera se hicieron con frecuencia así, porque era el
movimiento más sencillo; el puente se desplazaba longitudinalmente sobre rodillos, avanzando o
retrocediendo en voladizo libre hasta llegar al apoyo de la otra orilla.

Elevación vertical: Los puentes de desplazamiento vertical son tableros simplemente apoyados,
cuyos apoyos se pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el gálibo de
navegación.


Transbordadores: Los puentes transbordadores han estado y estarán siempre unidos al nombre
del ingeniero francés Ferdinand Arnodin, porque fue el primero que patentó la idea, e intervino en
la mayoría de los que se han construido.

ATENDIENDO AL MATERIAL DEL QUE ESTÁN HECHOS.

Puentes de mampostería de piedra en arco: La conquista tecnológica del arco permite construir
puentes de piedra. 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.


Puentes de madera: Los primeros puentes son simplemente uno o varios troncos uniendo dos
orillas de un riachuelo. 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.

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 tracciones y el segundo las
compresiones.


Puentes de hormigón preesforzado: 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.


PARTES DE UN PUENTE

Los puentes se dividen en dos partes fundamentales:

 la superestructura o conjunto de tramos que salvan los vanos situados entre los soportes.
Cada tramo de la superestructura está formado por un tablero o piso, una o varias
armaduras de apoyo y por las riostras laterales. El tablero soportada directamente las
cargas dinámicas y por medio de la armadura transmite las tensiones a pilas y estribos.
 la infraestructura formada por:
o las pilas. Son los apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos. Deben
soportar la carga permanentemente y sobrecargas sin asientos, ser insensibles a
la acción de los agentes naturales (viento, riadas, etc.).
o los estribos situados en los extremos del puente sostienen los terraplenes que
conducen al puente. A veces son reemplazados por pilares hincados que
permiten el desplazamiento del suelo en su derredor. Deben resistir todo tipo
de esfuerzos por lo que se suelen construir en hormigón armado y tener formas
diversas.
o los cimientos o apoyos de estribos y pilas encargados de transmitir al terreno
todos los esfuerzos. Están formados por las rocas, terreno o pilotes que
soportan el peso de estribos y pilas.

Los tramos más cortos que conducen al puente propiamente dicho se llaman de acceso y en
realidad forman parte de la fábrica.

Las armaduras de los puentes pueden trabajar a flexión (vigas), a tracción (cables), a flexión y
compresión (arcos y armaduras), etc.

En la construcción de los puentes una de las partes más delicadas es la cimentación bajo agua
debido a la dificultad de encontrar un terreno que resista las presiones, siendo normal el empleo
de pilotes de cimentación.

Cada tramo de un puente consta de:

 una o varias armaduras de apoyo: pueden ser:
o placas, vigas y jabalcones, que transmiten las cargas mediante flexión o curvatura
principalmente.
o cables, que las soportan por tensión.
o vigas de celosía, cuyos componentes las transmiten por tensión directa o por
compresión.
o arcos y armaduras rígidas que lo hacen por flexión y compresión a un tiempo.
 un tablero o piso: soporta directamente las cargas dinámicas (tráfico) y por medio de las
armaduras transmite sus tensiones a estribos y pilas, que, a su vez, las hacen llegar a los
cimentos, donde se disipan en la roca o en el terreno circundante. Está compuesto por:
o planchas
o vigas longitudinales o largueros sobre los que se apoya el piso
o vigas transversales que soportan a los largueros.


 los arriostrados laterales o vientos: van colocados entre las armaduras para unirlas y
proporcionar la necesaria rigidez lateral. También transmite a los estribos y pilas las
tensiones producidas por las fuerzas laterales, como las debidas a los vientos, y las
centrífugas, producidas por las cargas dinámicas que pasan por los puentes situados en
curvas.

Los puentes de grandes dimensiones descansan generalmente sobre cimientos de roca o tosca.
Si los estratos sobre los que se va a apoyar están muy lejos de la superficie, entonces se hace
necesario utilizar pilares cuya profundidad sea suficiente para asegurar que la carga admisible
sea la adecuada.


1.5.ASPECTOS TOPOGRAFICOS

Los objetivos básicos de esta etapa tendrán que concluir con:

 Obtener los datos preliminares para la elaboración de planos primarios de bosquejo
 Proporcionar la información de base para los estudios de hidrológia e hidráulica, geología,
geotectónica, así como de ecología y sus efectos en el medio ambiente.
 Posibilitar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos
estructurales.
 Establecer puntos de referencia para el replanteó durante la construcción.

1.6.LOCALIZACION DE ESTRUCTURAS

Previamente se deberá realizar un estudio prolijo del río o depresión que se va a atravesar,
tomando en cuenta para su ubicación diferentes factores que son funciones del aspecto
económico sin apartarse substancialmente del trazado general del camino, para lo que se debe
tomar en cuenta las siguientes condiciones:

Se debe buscar el menor ancho del río.
 El subsuelo debe ser favorable para fundar.
 El ataque del agua a las barrancas debe ser mínimo porque con ello se puede economizar
la construcción de defensivos.
 La profundidad de las aguas no debe ser excesiva.
 La velocidad de las aguas tampoco debe ser excesiva.
 Se deben evitar curvas o variantes que perjudiquen el trazado de la carretera o vía férrea.

Naturalmente que entre los casos anteriormente enunciados existen situaciones contradictorias
por lo que habrá que compatibilizar

Tratándose de localizar un puente en la proximidad de una población deberá cuidarse de que en lo
posible su eje coincida con el de una de sus calles principales para asi conducir por el camino mas
corto al centro del comercio. Acá es necesario aclarar que si se trata de carreteras troncales con
tráfico intenso mas bien conviene alejarse un tanto a manera de circunvalación.


2. PRESENTACION VISUAL

2.1.PUENTES DE CONCRETO

Han tenido éxito con luces de hasta 25 m. luces superiores son inconvenientes para este tipo de
puentes por el incremento desmedido de su peso y costo. El principal problema constructivo lo
constituyen los encofrados. Son de montaje rápido, ya que admiten en muchas ocasiones
elementos prefabricados, son resistentes, permiten superar luces mayores que los puentes de
piedra, aunque menores que los de hierro, y tienen unos gastos de mantenimiento muy escasos,
ya que son muy resistentes a la acción de los agentes atmosféricos


PUENTES DE HORMIGON PREESFORZADO

Se ha llegado a implementar soluciones viables de hasta 45 m. de luz. Se utilizan variantes
constructivas de esta tecnología consistentes en la fundición y tensado in situ, o la fundición y
tensado previo, y el lanzamiento posterior de las vigas. La reducción en el peso de la estructura es
el efecto mas importante.


2.2.PUENTES DE METAL
Los puentes sobre vigas metálicas pueden vencer luces de hasta 45 m, mientras que con puentes
metálicos en celosías se ha alcanzado los 80 m, y con puentes metálicos en arco se ha llegado
hasta 100 m, siendo luces importantes. Son muy versátiles, permiten diseños de grandes luces, se
construyen con rapidez, pero son caros de construir y además están sometidos a la acción
corrosiva, tanto de los agentes atmosféricos como de los gases y humos de las fábricas y ciudades,
lo que supone un mantenimiento caro
Tienen dos limitantes:
1. Su costo y la necesidad de un mantenimiento considerable.
2. Uno muy importante es los Puentes de Circunstancia, por su rapidez de construcción. El mas
conocido en esta categoría es el Puente Bailey.


2.3.BOVEDAS Y ALCANTARILLAS

Las bóvedas son estructuras cuya sección transversal interior esta formada por tres partes
principales: El piso, dos paredes verticales que son las caras interiores de los estribos y sobre estas,
un arco circular de medio punto o rebajado, que es el intradós de un arco estructural de sección
variable con un mínimo de espesor en la clave.

En general, las bóvedas se construyen con mampostería de tercera y mortero de cemento 1:5.
Para construir el arco se requiere un molde de madera, que se aprovecha también para colocar la
clave a lo largo de la obra. La clave, de concreto simple de f´c= 100 Kg/m2, cierra le arco en el
centro con juntas radiales y tienen un ancho medio mínimo de 35 cm.. Las piedras d el arco tienen
hasta donde es posible, juntas radiales, con cuatropeo longitudinal y una mayor dimensión del
estrados. Cuando se use cemento normal, el descimbrado se hará a los catorce días de colocada la
clave, tiempo a partir del cual se construirá el terraplén.

El zampeado del piso y los dentellones ubicados aguas arriba y abajo para proteger el suelo contra
la erosión pueden omitirse en terrenos rocosos. Para eliminar el empuje hidrostático sobre los
muros, se coloca una capa de 30 cm de espesor de material graduado en el respaldo de cada
estribo.
´


2.4.PUENTES BAILEY

Un puente Bailey es un puente portátil prefabricado diseñado para uso militar. Usado para salvar
luces de hasta 60 metros mediante el ensamblado de elementos de unos 3 metros de longitud,
fácilmente transportables en camión. Su ensamblado no requiere de herramientas especiales o de
equipo pesado, dura apenas unas horas y puede realizarse incluso bajo fuego enemigo. Este
puente fue diseñado como una solución al mayor peso de los nuevos tanques que se estaban
desarrollando en las primeras fases de la guerra. Esta invención es considerada uno de los mejores
ejemplos de ingeniería militar durante la Segunda Guerra Mundial.


2.5.DAÑOS A PUENTES CAUSADOS POR HURACAN MITCH

El huracán Mitch fue uno de los ciclones tropicales más poderosos y mortales que se han visto en
la era moderna, teniendo una velocidad máxima de vientos sostenidos de 290 km/h. Mitch pasó
por América Central del 22 de octubre al 5 de noviembre en la temporada de huracanes en el
Atlántico de 1998. También causó miles de millones de dólares en pérdidas materiales.

Mitch se formó en el oeste del Mar Caribe el 22 de octubre, y después de pasar por condiciones
extremadamente favorables, alcanzó rápidamente la categoría 5, el nivel más alto posible en la
escala de huracanes de Saffir-Simpson. Después de desplazarse hacia el suroeste al mismo tiempo
que se debilitaba, el huracán golpeó Honduras como un huracán de categoría menor. Se movió a
través de Centroamérica hasta alcanzar la Bahía de Campeche para finalmente golpear Florida
como una tormenta tropical.

Debido a su lento movimiento entre el 29 de octubre y el 3 de noviembre, Mitch dejó cantidades
históricas de precipitaciones en Honduras y Nicaragua, con informes no oficiales de hasta 1900
mm. Las muertes ocasionadas por las catastróficas inundaciones lo hicieron el segundo huracán
más mortífero del Atlántico, cerca de 11.000 personas murieron y alrededor de 8.000
permanecían desaparecidas a finales de 1998. Las inundaciones causaron daños extremos,
estimados en 5 mil millones de dólares (1998 USD, 6 mil millones 2006 USD).

PUENTE ANTES DEL HURACAN MITCH, OCOTAL, NICARAGUA


PUENTE DURANTE EL PASO DEL HURACAN MITCH

PUENTE DESPUES DEL PASO DEL HURACAN MITCH

(http://radiosegovia.netfirms.com/catalogo.htm)


3. BOVEDAS Y ALCANTARILLAS

BOVEDAS Y CAJAS

Son estructuras con los mismos objetivos que los puentes , pero más simples y para luces
relativamente más cortas, que se eligen donde no se justifica la construcción de un puente por su
longitud, complejidad y costo. Las bóvedas son de forma circular o parabólica, construidas en
concreto reforzado o metal, y las cajas definitivamente de concreto reforzado.

Para la colocación de las bóvedas deberán seguirse las especificaciones del fabricante.

COPANTES y PONTONES

Son puentes de estructuras relativamente planas y de poca altura, algunos son rudimentarios y de
uso temporal, construidas con madera rolliza y tablones; pero también se construyen con losas
planas reforzadas de luz corta; que sin embargo, pueden alcanzar buena longitud por repetición
del módulo de losas apoyadas sobre pilas de concreto ciclópeo o concreto reforzado.

Normalmente las losas son perforadas para permitir el paso del agua hacia arriba en caso
sobrepase el nivel de la losa. Son recomendables para ríos angostos o anchos, pero de poca
profundidad.

VADOS Y BADENES

Son estructuras de empedrado o losa de concreto reforzado o no, fundidas en el lecho del río con
la finalidad de que permitan el paso de vehículos prácticamente entre el agua, por lo que solo son
factibles en los casos en que el río es de poco caudal y poca profundidad, o bien se utilizan solo en
época de verano. Pueden incluir o no, tubería adicional.


ALCANTARILLAS
Son obras de drenaje, cuya finalidad es evacuar el agua de las cunetas longitudinales de un lado
del camino; que por alguna razón, no es posible alejarlas de ese lado y requiere ser trasladada al
lado contrario. Generalmente son tubos de cemento o de concreto reforzado cuando los
diámetros son muy grandes, o bien se utiliza tubería corrugada de hierro galvanizado.

En el inicio de la alcantarilla siempre existe una caja recolectora del flujo de la cuneta a descargar y
en el otro extremo de salida, cuenta con un cabezal de refuerzo y soporte del material de la
carretera.

CUNETAS
Son estructuras para recolectar y conducir el agua de lluvia caída sobre la carretera y el área
aledaña, que por la pendiente transversal del camino y los taludes llega hasta la cuneta, para ser
evacuada en las descargas hacia los lados del camino. Se construyen únicamente conformadas en
suelo natural, sobre todo cuando el suelo es prácticamente horizontal y poco erosionable; y se
hace necesario revestir cuando las características del suelo es lo contrario.

Cuando es bastante el agua de escorrentía que desciende de un talud, se puede evitar
construyendo una cuneta en la parte superior del talud, tomando el nombre de Contracuneta, se
construyen canales de descarga laterales para la evacuación del agua.


CANALES DE DESCARGA

Son estructuras en forma de canal liso o bien con graderíos, que se construyen para descargar el
agua que conducen las cunetas hacia los puntos bajos a los lados del camino. Se construyen de
mampostería o de concreto reforzado, siendo esto último lo más recomendable.


OBRAS DE PROTECCION

Son las obras adicionales, que se diseñan y construyen para proteger las estructuras del camino o
de las obras de arte; entre otras están:

 Los propios estribos de apoyo de los puentes con sus aletones, que pueden ser de concreto
reforzado o de concreto ciclópeo, para sostener el material de relleno de los accesos al puente o
los taludes aledaños
 Muros de concreto ciclópeo, para evitar deslaves de las orillas y taludes hacia el lado bajo del
camino.
 Gaviones, estructuras construidas a base de malla metálica galvanizada, llenas de piedra, muy
resistentes a los efectos de deslaves y el agua, por lo que se utilizan con mejor resultado que las
anteriores y especialmente para proteger las subestructuras de puentes y obras similares.

Todos los puentes en estudio, sus arcos están soportados por muros de mampostería de piedra
volcánica llamados Estribos, piedras de tamaños variables, unidos con mortero a base de cal
hidratada, toba volcánica como cementante inerte. Su forma geométrica asemeja la de un
trapezoide y sirven para darle estabilidad al talud de suelo de empuje (Tímpano) y como cama de
apoyo de los arcos del puente, transmitiendo todas las cargas verticales y horizontales al suelo de
cimentación.

Fallas de los arcos:

Existen diez modos distintos de falla de un arco y se clasifican del modo siguiente:

1- Rotura por aplastamiento de la obra de fábrica.

2- Por resbalamiento de una dovela sobre otra.

3- Porque una dovela o una sección de la obra se vuelque o voltee sobre otra dovela o sección
adyacente.

4- Por esfuerzos cortantes en un plano horizontal o vertical, lo que es aplicable a los arcos de
hormigón macizo y no a las dovelas.


5- Como una columna, cuando la relación de la longitud sin apoyo de un arco a su ancho menor
es mayor de doce.

6- Por descimbrar antes de que haya endurecido el mortero o cuando el arco que sería estable
con la carga total, no lo es con sólo su propio peso.

7- Por descimbrar o cargar el arco durante la construcción de un modo asimétrico.

8- Por asiento de las fundaciones.

9- Por resbalamiento sobre las fundaciones.

10- Por volteo sobre algún punto de un pilar o estribo


4. ASPECTOS HIDRAULICOS E HIDROLOGICOS

ESTIMACION DE CRECIDAS

Recopilación de Datos de Campo

Para recopilar los datos de campo, durante los meses de noviembre y diciembre de 1998 y enero
de 1999, se visitaron las estaciones que actualmente opera el INSIVUMEH. La información
obtenida permitió la definición de la geometría de los cauces y la estimación de los parámetros
hidráulicos necesarios para estimar las crecidas. La localización de estaciones se muestra en la
Gráfica 7, mientras la información relevante de las estaciones aparece en el Cuadro 2.

En el caso de estaciones como El Cementerio, sobre el río Villalobos, donde no existe estadística y
la crecida fue especialmente severa, se hicieron levantamientos de varias secciones, para estimar
la crecida por el método de sección y pendiente. En el caso de la estación El Cementerio sobre el
río Villalobos, la información estadística con relación a las crecidas es irrelevante, pues la cuenca
esta sujeta a un continuo deterioro debido al crecimiento de la zona urbana.


Cuando esto fue posible, en las estaciones visitadas se realizaron aforos, para determinar si la
sección ha sufrido algún cambio como consecuencia de la crecida y establecer la variación de los
parámetros hidráulicos. Los aforos se efectuaron prácticamente en todas las estaciones excepto
en Chojil, Malacatán y Coatepeque, debido al mal estado del sistema de cable.

Durante las visitas a las estaciones, se entrevistó a los lectores para obtener información sobre los
niveles máximos que han alcanzado las crecidas en los ríos en el pasado. La información obtenida
de esta manera, no siempre coincide con la información publicada por las agencias encargadas de
las estaciones. Esto puede deberse al largo período del que no se cuenta información publicada.

Estimación de Crecidas

A continuación, se estimaron los valores de las crecidas, de acuerdo a la información hidráulica
disponible. Los valores estimados de las crecidas se plotearon con los aforos disponibles, con el
propósito de tener una evaluación de la confiabilidad de los valores estimados para la crecida.

A continuación, se calcularon los caudales específicos de las crecidas y se plotearon contra el área
de las cuencas. El cálculo de los caudales específicos

Como una referencia adicional, se incluye en el Cuadro 4, las crecidas máximas observadas antes
de la ocurrencia del Huracán Mitch, en las estaciones de las que se obtuvo información para el
desarrollo del presente trabajo. Además en este cuadro se incluyen las crecidas máximas de varias
estaciones, de las cuales no se pudo obtener información adicional a la que se encuentra
publicada. Estas estaciones no fueron visitadas para obtener los datos requeridos para este
análisis. La información de crecidas de estas estaciones se obtuvo de los anuarios hidrológicos
publicados, pues no pudo obtenerse información actualizada.

En el caso de las estaciones para las que se contó con información de la crecida del huracán Mitch,
se observó que en muchos casos las crecidas históricas han sido sobrevaluadas, probablemente
debido a una extrapolación errónea de las curvas de calibración. En los casos en los que la
diferencia entre el valor publicado y el valor estimado durante el desarrollo de este trabajo era
muy grande, se adoptó el valor estimado en este trabajo.


5. ANALISIS DE CARGAS, TIPOS Y APLICACIONES.

5.1. TIPOS DE VEHICULOS PARA DISEÑO


5.2.CARGAS Y FACTORES DE CARGAS

CLASIFICACION Y DEFINICION
Las cargas se clasifican en:

• Permanentes

• Variables

• Excepcionales

CARGAS PERMANENTES

Son aquellas que actúan durante toda la vida útil de la estructura sin variar significativamente, o
que varían en un solo sentido hasta alcanzar un valor límite. Corresponden a este grupo el peso
propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales tales como las debidas al
peso de la superficie de rodadura o al balasto, los rieles y durmientes de ferrocarriles. También se
consideran cargas permanentes el empuje de tierra, los efectos debidos a la contracción de fragua
y el flujo plástico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de
construcción y los efectos de asentamientos de apoyo.

CARGAS VARIABLES

Son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas en términos relativos
a su valor medio. Las cargas variables incluyen los pesos de los vehículos y personas, así como los
correspondientes efectos dinámicos, las fuerzas de frenado y aceleración, las fuerzas centrífugas,
las fuerzas laterales sobre rieles. También corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante
la construcción, las fuerzas debidas a empuje de agua y subpresiones, los efectos de variaciones de
temperatura, las acciones de sismo y las acciones de viento.

CARGAS EXCEPCIONALES

Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas
condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones,
explosiones o incendio.

Cargas Permanentes

PESO PROPIO Y CARGAS MUERTAS

El peso propio se determinará considerando todos los elementos que sean indispensables para
que la estructura funcione como tal. Las cargas muertas incluirán el peso de todos los elementos


no estructurales, tales como veredas, superficies de rodadura, balasto, rieles, durmientes,
barandas, postes, tuberías, ductos y cables.

El peso propio y las cargas muertas serán estimados sobre la base de las dimensiones indicadas en
planos y en cada caso considerando los valores medios de los correspondientes pesos específicos.

A falta de una información precisa, podrán usarse los pesos específicos de la tabla siguiente:

EMPUJE DE TIERRA

Los estribos y otras partes de la estructura que retienen tierra deberán diseñarse para resistir las
correspondientes presiones, las mismas que serán calculadas de acuerdo con los principios de la
mecánica de suelos y utilizando los valores medios de las propiedades del material de relleno.

El empuje no será en ningún caso menor que el equivalente a la presión de un fluido con un peso
específico de 5 kN/m3 (510 kgf/m3)

Las características supuestas para el material de relleno deberán ser verificadas con el material en
obra y, en caso sea necesario, deberán hacerse los ajustes necesarios para corregir cualquier
discrepancia.

En todos los casos el diseño incluirá un sistema de drenaje del material de relleno. No obstante,
deberá considerarse la posibilidad que el suelo se sature total o parcialmente, a uno o a ambos
lados de la estructura de contención.


Cuando se prevea tráfico a una distancia horizontal, medida desde la parte superior de la
estructura, menor o igual a la mitad de su altura, las presiones serán incrementadas añadiendo
una sobrecarga vertical no menor que la equivalente a 0,60 m de altura de relleno. Cuando se
diseñe una losa de aproximación soportada en un extremo del puente, no será necesario
considerar dicho incremento de carga.

En caso la estructura de contención forme parte de un pórtico rígido, solamente podrá
considerarse en el diseño de losas o vigas hasta el 50% de cualquier efecto favorable debido al
empuje de tierra.

DEFORMACIONES IMPUESTAS

Las deformaciones y esfuerzos originados por contracción de fragua o por flujo plástico en
elementos de concreto o de madera, los esfuerzos residuales originados por el proceso de
laminado o por la soldadura de elementos de acero, los posibles defectos de fabricación o de
construcción, los desplazamientos de apoyo de diverso origen y otras fuentes de deformación
serán considerados como cargas permanentes.

El proyectista deberá estimar la magnitud de tales acciones y la fracción de las mismas que origina
efectos desfavorables en la estructura.

Cargas Variables

CARGAS DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

El proyectista considerará todas las cargas debidas a pesos de materiales y equipos requeridos
durante la construcción, así como las cargas de peso propio u otras de carácter permanente que se
apliquen en cada etapa del proceso constructivo. Deberá preverse la ubicación de todas las cargas
permanentes o temporales en cada etapa, dejando margen para posibles imprecisiones o errores.

Deberá considerarse la posibilidad que, durante el proceso constructivo o como resultado de una
posterior modificación, la carga muerta sea retirada parcialmente, pudiendo reducirse un posible
efecto favorable.

Cuando las condiciones de diseño lo requieran, el expediente técnico deberá indicar claramente la
secuencia constructiva.

CARGAS VIVAS DE VEHÍCULOS

Número de vías


Para efectos de diseño, el número de vías será igual a la parte entera de w/3,60 donde w es el
ancho libre de la calzada, en metros, medido entre bordes de sardineles o barreras. El ancho de
cada vía se supondrá igual a 3,60 m, excepto para anchos de calzada entre 6,00 m y 7,20 m, en que
se considerará al puente como de dos vías, cada una con un ancho igual a la mitad del total.

5.4.FUERZAS DE FRENADO Y DE ACELERACIÓN

Las fuerzas de frenado y de aceleración se supondrán iguales a 25% de las cargas verticales de
cada uno de los ejes de los camiones o tándems de diseño correspondientes a las vías con el
mismo sentido de tráfico.

Sobrecargas en veredas

Las veredas y los elementos que las soportan deberán diseñarse para una sobrecarga de 3,5 kN/m2
(360 kgf/m2) actuante en los tramos que resulten desfavorables en cada caso y simultáneamente
con las cargas vivas debidas al peso de los vehículos.

Se exceptúan las veredas de los puentes no urbanos cuyas veredas tengan anchos menores que
0,60 m, para los cuales no será necesario considerar esta sobrecarga.

Fuerzas sobre sardineles

Los sardineles serán diseñados para resistir una fuerza lateral no menor que 7,5 kN (760 kgf) por
metro de sardinel, aplicada en el tope del sardinel o a una elevación de 0,25 m sobre el tablero si
el sardinel tuviera mayor altura.

EMPUJE DE AGUA Y SUBPRESIONES

Presión Estática

Todos los pilares y otras partes del puente que estén sujetas al empuje de agua deberán ser
diseñados para resistir los esfuerzos más desfavorables en las condiciones de aguas máximas y
aguas mínimas.

Subpresiones

Las subpresiones serán estimadas mediante una red de flujo u otro procedimiento equivalente. A
falta de un estudio detallado, la subpresión en cada punto será calculada como el producto del
peso específico del agua por la diferencia de niveles entre la superficie del agua y el punto
considerado.

Efectos del Agua en Movimiento

En Dirección Longitudinal


La presión debida al movimiento del agua en dirección longitudinal, es decir aquella que
corresponde a la dirección de flujo, será calculada mediante:

En Dirección Transversal

Cuando la dirección de flujo forme un ángulo, θ, con la dirección del pilar se supondrá que sobre la
cara lateral del mismo actúa una presión uniforme dada por:


CARGAS DE VIENTO

Generalidades

Las presiones originadas por el viento se supondrán proporcionales a la velocidad del viento al
cuadrado. Para puentes con una altura de 10 m o menos, medida desde el nivel de agua o desde la
parte más baja del terreno, se supondrá que la velocidad del viento es constante. Las velocidades
a alturas mayores serán determinadas mediante:


Presiones horizontales sobre los vehículos

Las presiones de viento sobre los vehículos se considerarán como una fuerza de 1,5 kN/m (150
kgf/m) aplicada en dirección transversal, en las partes del puente donde resulte desfavorable y a
1,8 m de altura sobre el tablero.

Presiones verticales

Excepto cuando se determinen las presiones verticales debidas a viento mediante un análisis más
preciso o experimentalmente, se considerará una fuerza vertical hacia arriba, uniformemente
distribuida por unidad de longitud de puente, con una magnitud igual a 0,96 kN/m2 (100 kgf/m2)
multiplicada por el ancho del tablero, incluyendo veredas y parapetos. Esta fuerza se considerará
aplicada a un cuarto de la dimensión total del tablero, hacia barlovento.

5.5.EFECTOS DE SISMO

Alcances


Las disposiciones de esta sección son aplicables a puentes con una luz total no mayor que 150 m y
cuya superestructura esté compuesta por losas, vigas T o cajón, o reticulados. Para estructuras con
otras características y en general para aquellas con luces de más de 150 m será necesario un
estudio de riesgo sísmico del sitio. En ningún caso se usarán fuerzas sísmicas menores que las
indicadas en los acápites siguientes.

No se requerirá considerar acciones de sismo sobre alcantarillas y otras estructuras totalmente
enterradas.

Fuerzas Sísmicas

Las fuerzas sísmicas serán evaluadas por cualquier procedimiento racional de análisis que tenga en
cuenta las características de rigidez y de ductilidad, las masas y la disipación de energía de la
estructura.

Se supondrá que las acciones sísmicas horizontales actúan en cualquier dirección. Cuando sólo se
realice el análisis en dos direcciones ortogonales, los efectos máximos en cada elemento serán
estimados como la suma de los valores absolutos obtenidos para el 100% de la fuerza sísmica en
una dirección y 30% de la fuerza sísmica en dirección perpendicular.

Coeficiente de Aceleración

El coeficiente de aceleración “A” para ser usado en la aplicación de estas disposiciones deberá ser
determinado del mapa de iso-aceleraciones con un 10% de nivel de excedencia para 50 años de
vida útil, (Apéndice A), equivalente a un periodo de recurrencia de aproximadamente 475 años.

Estudios especiales para determinar los coeficientes de aceleración en sitios específicos deberán
ser elaborados por profesionales calificados si existe una de las siguientes condiciones:

• El lugar se encuentra localizado cerca a una falla activa.

• Sismos de larga duración son esperados en la región.

• La importancia del puente es tal que un largo periodo de exposición, así como periodo de
retorno, debería ser considerado.

Categorización de las Estructuras

Para efectos de establecer los procedimientos mínimos de análisis, así como para determinar los
coeficientes de modificación de la respuesta en distintos casos, los puentes se clasificarán en tres
categorías de importancia:

1. Puentes críticos.
2. Puentes esenciales, u
3. Otros puentes


Los puentes esenciales son aquellos que como mínimo deberán quedar en condiciones operativas
después de la ocurrencia de un sismo con las características de diseño, a fin de permitir el paso de
vehículos de emergencia y de seguridad o defensa. Sin embargo algunos puentes deberán
permanecer operativos luego de la ocurrencia de un gran sismo, que supere al sismo de diseño, y
permitir en forma inmediata el paso de vehículos de emergencia, y de seguridad o defensa. Estos
deberán ser considerados como puentes críticos.

DISEÑO DE PUENTE VEHICULAR

Descripción del problema:

El puente cubrirá una luz entre apoyos de 12.00 m y será de dos vías con un ancho de
rodadura de 6.00 m y un ancho total de 8.00m. Está conformado por una súper estructura de
concreto armado, conformada por una losa plana. Banquetas, tres vigas principales y dos
diafragmas. La subestructura estará conformada por estribos de concreto ciclópeo y vigas de
apoyo de concreto armado.

Datos y especificaciones del puente:

Luz libre 12.00m.

Luz eficaz 11.10m.

Ancho total 8.00m.

Ancho útil 6.00m.

Esfuerzo máximo de concreto (f´c) 210 Kg / cm2

Esfuerzo máximo del acero (f´y) 2,810.00 Kg / cm2

Peso volumétrico del concreto ciclópeo 2,700.00 Kg / cm2

Peso volumétrico del concreto armado (Wc) 2,400.00 Kg / cm2

Peso volumétrico del suelo (Ws) 1,800.00 Kg / cm2

Capacidad soporté del suelo (Vs) 20,000.00 Kg / cm2

Profundidad de la cimentación (H) 4.00m.

Sobre carga (eje más pesado H15-44) 12,000.00 lbs.


Diseño de superestructura:

La súper estructura está compuesta de elementos como: vigas, diafragmas, losas, barandas y
banquetas. Sobre la superestructura se realiza la circulación de vehículos y de los peatones.
Usualmente se llama tablero del puente.

Diseño de Losa:

La losa del puente se diseñara aplicando las normas AASHTO. Para esto es necesario determinar
cómo trabaja en un solo sentido corto; por lo tanto el refuerzo es perpendicular al tráfico.

Según AASHTO la luz de diseño para la losa es igual a la luz libre; de acuerdo con la geometría
adoptada para el diseño del puente es de 1.50m.

Calculo de Espesor de Losa:

t = espesor de losa en (m)

S= Distancia libre entre vigas (m)

S= 1.50m.

= 0.20m

Calculo del peralte


El espesor de la losas para puentes de concreto armado va de 15 cm, espesor minimo, hasta 25
cm, espesor máximo según AASHTO. Por las carateristicas del puente y para efectos del ejemplo se
toma un espesor de losa de 20 cm.

Donde:

d= peralte

t= espesor de la losa en M.

R= recubrimiento mínimo en la parte inferior de la losa en 2.50m.

= diámetro de varilla usada (No. 4 G40)

d= 0.20-0.025-0.0127/2

d= 0.1686= 16.86 cm.

Calculo de Momentos y esfuerzos

Momento por carga muerta

Donde:

Wcm= carga muerta ultima

L= luz libre entre vigas

Calculo:

Wcm= Wc*T*1= 2,400*0.2*1= 480 Kg/m de ancho


= 108 kg-m

Momento por Carga Viva:

S= Luz libre entre vigas

P= peso del eje más pesado (lb)

Peso del eje más pesado P= 12,000 lb.

= 306.15 kg-m

Momento debido al impacto

La carga de impacto es un incremento en el momento producido por la carga vida. Tiene que ser
menor o igual al 30%

I= fracción de impacto, siendo Imax= 30%

S= longitud del tramo donde la carga produce el máximo esfuerzo


Como 38.5% > Imax entonces utilizar Imax= 30%

Calculo de momento último:

La integración de momentos producidos por las distintas fuerzas que afectan la estructura, las
normas AASHTO lo simplifica con la siguiente formula:

Mu= 1,002.72 Kg-m

Calculo de refuerzo

Refuerzo transversal principal en la cama inferior

Estas losas se toman como vigas rectangulares para simplificar el análisis, calculando para una tira
de 1.00m de ancho y de canto igual al espesor de la losa, cortada perpendicularmente a las vigas
de apoyo.

El valor de refuerzo transversal lo obtendremos con la siguiente formula:

Donde:

As= Area de acero en cm2

f´c= modulo de fluencia del concreto en Kg/cm2

Fy= Modulo de fluencia del acero en Kg/cm2

Mu= momento ultimo en Kg-m

b= base de 1.00m.


d= peralte efectivo en m.

Datos:

f´c= 210 Kg/cm2

Fy= 2,810 Kg/cm2

Mu= 100,272 Kg-cm.

b= 100 cm.

d= 16.86 cm.

As=2.38cm2

Area de acero minima:

Asmin= 8.46cm2

Area de acero maxima:


Donde:

=0.85(f´c ≤ 280 kg/cm2)

Es= 2.06x106

Φ= 0.90 kg/cm2

Calculo:

= 0.0391

= 0.05*

Asmax= *b*d

Asmax= 0.5*0.0391*100*16.86

Asmax=32.98 cm2

Las normas ACI indican lo siguiente:

Asmin≤ As ≤Asmax

El área calculada tiene que ser mayor que el área de acero mínima y mayor que el área de acero
máxima. Como no cumple, ya que el área mínima es mayor que el área calculada, se usara el valor
del área de acero mínimo (Asmin= 5.96cm2) con esta cantidad de acero se porta un momento de
3,464.78 kg-m

Distribución de Varillas:

La separación entre varillas no deberá ser mayor que el espaciamiento máximo. El espaciamiento
máximo: 2t = 2*0.20 = 0.40m

Utilizando varilla No.4 (1.27 cm2) se distribuye de la manera siguiente:


Usar varilla No.4 G40 @15 cm. (Cama inferior)

Refuerzo transversal cama superior:

Astemp= 0.002bt

Astemp= 0.002*100*20= 4.00 cm2


Usar varilla No. 4 G40 @ 30cm.

Refuerzo longitudinal inferior para cama superior y cama inferior

De acuerdo a la AASHTO se recomienda la siguiente ecuación:

Donde:

S= Espaciamiento entre vigas en pies (4.92 pies = 1.50m)

FL= Factor longitudinal (FL≤0.67)

FL= 0.99 > 0.67

As= 0.67*8.46= 5.67cm2


Usar varilla No.4 G40 @ 22cm.

Diseño de losa en voladizo


Según especificaciones de la AASHTO se recomienda que los pasamanos sean diseñados con las
cargas que se indican a continuación:

 Si la acera es de 2 pies no se necesita incluir cargas peatonales
 El mordiente actúa bajo una carga horizontal de 500 lbs/pie
 El barandal actúa bajo dos cargas: una horizontal de 300 lbs/pie y otra vertical de
100 lbs/pie.

Sección transversal losa en voladizo

Carga Muerta

P1= barandal= 0.15*0.30*2400= 108 kg/m

P2= poste= (0.40*0.10*0.17+0.05*0.63*0.17+0.78*0.15*0.17*0.5)*(2400/2.25)= 23.57 kg/M

P3= acera= 0.85*0.15*2400= 306 kg/m

P4= bordillo= 0.17*0.08*2400= 32.64 kg/m

P5= losa= 1*0.20*2400= 480.00 kg/m

Calculo de centroides:

X1= 1.700


X2= 1.750

X3= 1.425

X4= 1.075

X5= 0.500

Cálculo de Momentos

Por carga muerta:

Mm= P1X1 + P2X2 + P3X3 + P4X4 + P5X5

Mn= 108*1.70 + 23.75*1.75 + 306*1.425 + 32.64*1.075 + 480*0.5

Mn= 935.99 kg-m

Por carga viva

Mcv= P6X6 + P7X7 + P8X8

Mcv= 100*5.58 + 300*2.87 + 500*1.15

Mcv= 1,994 lb-pie= 276.33 kg-m

Momento producido por la rueda del camión caso A

P= 12,000 lbs

E= 0.8*X + 3.75

X= distribución de rueda-empotramiento

E= 0.8*0.49 + 3.75= 4.14


M= 255.87 kg-m

Momento por impacto

Carga viva + impacto= 196.83*130= 255.87 kg-m

Momento ultimo

Mu= 2,369.89 kg

Calculo de refuerzo

Como el refuerzo utilizado en el interior de la losa resiste un momento de 3,464.78 kg-m y el
momento es 2,369.89 kg-m. Se utiliza el mismo refuerzo para la losa en voladizo.

8. DISEÑO DE DIAFRAGMAS Y VIGAS

DISEÑO DE VIGAS

Para el diseño del puente, la superestructura cuenta con tres vigas, dos exteriores y una interior,
para cada una se integran las cargas correspondientes y se diseña de acuerdo a las
especificaciones como se describe a continuación:

Luz a línea central de apoyos Lca=11.60m

Luz libre Li=11.10

Luz eficaz Le=12.00m

Peralte d=8%Lca d=0.08*11.60 d=0.925m d=90cm

Base b=1/2xd b=0.5*0.90 b=0.45m b=50cm


Pre dimensionamiento de diafragma

Diafragma interior=3/4Hviga=0.75(90-20)=52.5cm=0.55m

b=0.30m (ancho normal de la base)

Wdiaf=2400*0.55*0.30=396.00Kg/m

Factor de distribución

E factor de distribución es la proporción de la carga viva que absorbe cada viga

Puente: 1 vía =S/6.5 si S≤6’

Puente: 2 vías =S/6 si S≤10

S=espaciamiento entre vigas en pies a ejes

DISEÑO DE DIAFRAGMA

Según aashto 1.7.4. cuando la luz de la superestructura es mayor que 40 pies, es necesario colocar
diafragmas en el punto medio y en los tercios de la luz.

Os diafragmas son elementos estructurales diseñados para soportar las deformaciones laterales y
transversales de las vigas de la superestructura de un puente. Entre las deformaciones que
presentan las vigas figuran: el alabeo y el pandeo lateral.

Los diafragmas externos transmiten su propio peso directamente a los apoyos y los interiores
transmiten su carga proporcional mente a las vigas como cargas puntuales. Debido a que no están
diseñadas para soportar carga proveniente de la losa, se refuerzan con el área de acero mínimo.

Para efectos del proyecto se usaran 2 diafragmas, a una distancia de 4.00m de separación del
apoyo, dado que la luz del puente es de 12.00m. para determinar su altura es necesario conocer la
atura de las vigas principales, ya que los diafragmas se hacen aproximadamente ¾ de altura de
viga. En cualquiera de los casos, la altura mínima será de 50.00cm.

h=3/4hviga=3/4(0.90-0.20)=0.525m=0.55m

El ancho será de 30.00cm, pues se considera que dicho ancho es el mínimo recomendable por la
facilidad de construcción. El recubrimiento mínimo debe ser de 5cm.


Refuerzo longitudinal

El refuerzo a colocar es el acero mínimo, en dos camas, superior e inferior. Se recomienda un
refuerzo extra de 0.25plg2 por pie de alto y un recubrimiento mínimo de 5cm.

Calculo del refuerzo:

As=14.1/Fy (bd)

As=14.1/2810 (30*55)

As=8.28cm2

Utilizando varilla No.6 (2.85cm2), se distribuye de la manera siguiente:

2.85cm2__________________1var→ X=2.90→ 3 varillas N0.6 G40

8.28cm2__________________X→

Colocar 3 varillas N0. 6 G40 (cama superior e inferior)

Refuerzo transversa

Los estribos deben ir espaciados a un máximo de 1/2d.

S= espaciamiento de estribos

Smax=1/2d→ Smax=1/2(0.55)=0.275m

Colocar estribos y eslabones de varilla No. 4 G40 @ 25cm

Refuerzo adicional

se colocara un refuerzo adicional de 0.25 plg2 por cada pie de alto (5.29 cm2 por metro de alto).

Rad=0.55*5.29=2.91cm2

Utilizando varilla N0. 4 (1.27cm2), se distribuye de la manera siguiente:

Colocar 3 varillas No. 4 G40.

 CONSIDERACIONES SOBRE DISEÑO ESTRUCTURAL

La estructura es y ha sido siempre un componente esencial de la Arquitectura, y es precisamente
el Arquitecto quien, durante el proceso de diseño, debe crear o inventar la estructura y darle
proporciones correctas.


Para crear y darle proporciones correctas debe seguir el camino intuitivo y el
científico, tratando de lograr una combinación armónica entre la intuición personal y la ciencia
estructural. El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de un
sistema de manera tal que cumpla, en forma óptima, con sus objetivos. Precisamente, el objetivo
de un sistema estructural es equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las
solicitaciones sin colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones). La bondad del diseño
depende esencialmente del acierto que se haya tenido en componer un sistema estructural, o
mecanismo resistente, que resulte el más idóneo para resistir las acciones exteriores.

Veamos la intervención de la estructura en las distintas etapas del proceso de
diseño. Desde su primera actividad como diseñador, la de los croquis preliminares, el Arquitecto
deberá organizar en el espacio que está creando los distintos planos o elementos estructurales
que aportarán estabilidad (para cargas verticales y laterales) a la forma arquitectónica. De esta
manera logrará que el fenómeno del equilibrio no sólo esté presente en el proceso de diseño, sino
que sea uno de sus generadores. Durante los croquis preliminares debe tenerse en cuenta la
estructura, integrándola a la generación de la forma arquitectónica, de modo tal que no resulte un
agregado puramente tecnológico, sin valor en sí mismo o, como muchas veces ocurre, con valores
negativos.

En la segunda etapa del proceso de diseño, la de anteproyecto, el Arquitecto deberá dar
proporciones a los elementos estructurales, esto es predimensionarlos de manera de poder
asegurar la factibilidad del diseño. El conocimiento conceptual del funcionamiento de los distintos
mecanismos resistentes es una gran ayuda para poder cumplir exitosamente con esta
intervención. Finalmente, en la etapa de proyecto definitivo, los cálculos y comprobaciones
servirán para definir detalles, ratificar las proporciones dadas a las piezas estructurales, o en su
defecto, rechazar la viabilidad del sistema propuesto.

Condiciones mínimas de estabilidad
Como criterio general para lograr la estabilidad de un edificio frente a la acción de cargas
gravitatorias y cargas laterales (viento, sismo), es necesario contar con un mínimo de planos
resistentes, éstos son: tres planos verticales, no todos ellos paralelos ni concurrentes, y un plano
superior perfectamente anclado a los planos verticales anteriormente mencionados .

Solamente la solución A es correcta. Los planos en B no pueden resistir una fuerza de viento o
sismo en la dirección perpendicular a sus planos. Los planos en C no pueden resistir una rotación
alrededor del punto H. Cuando se habla de fuerzas laterales se refiere a fuerzas provenientes de la
acción del viento o sismo sobre las estructuras. Para el diseño sísmico en particular, se manejan
en la actualidad métodos de análisis estructural basados en hipótesis (simplificadas o no) que
tratan de representar, lo más fielmente posible, el hecho físico real o comportamiento del edificio
en el momento del sismo.

Uno de los métodos de diseño que se utiliza está basado en efectos estáticos
equivalentes. Esto significa que se consideran fuerzas horizontales aplicadas al
edificio de manera que produzcan efectos similares a los que sufriría en el momento del sismo. En
definitiva, se quiere con ello predecir el comportamiento del edificio.


Aspectos formales de la estructura
Los sismos han demostrado repetidamente que las estructuras más simples tienen la mayor
oportunidad de sobrevivir. Teniendo en cuenta que el sismo es un hecho físico eminentemente
dinámico, para que el método estático mencionado anteriormente sea representativo, es
necesario contar con cierta SIMETRÍA ESTRUCTURAL: REGULARIDAD EN PLANTA Y EN ALTURA. Si
esto no ocurre, no se puede predecir el comportamiento del edificio diseñado y los cálculos que se
realicen posiblemente no tengan mucho que ver con la realidad.

Por lo enunciado precedentemente, se hace necesario plantear algunos principios básicos para la
selección de sistemas estructurales para los edificios ubicados en zonas sísmicas.

La estructura debe: ser simple; ser simétrica; no ser demasiado alargada en planta o elevación;
tener los planos resistentes distribuidos en forma uniforme; tener elementos estructurales
horizontales en los cuales se formen articulaciones antes que en los elementos verticales; haber
sido proyectada de modo tal que los elementos estructurales se relacionen de manera de permitir
el buen detallado de las uniones.

Sin lugar a dudas, la restricción a la libertad arquitectónica que implican los
conceptos anteriores, agrega un condicionante más al diseño en zonas sísmicas, pero por otra
parte obligan al proyectista a incorporar conceptos básicos de equilibrio y organización u
ordenamiento estructural desde la primera etapa del proceso de diseño.

Sistemas estructurales resistentes a fuerzas laterales
La mayoría de los sistemas estructurales de edificios lateralmente resistentes
consisten en alguna combinación de elementos verticales con elementos
horizontales o inclinados. Los elementos verticales más comunes son los muros de mampostería
con la tecnología adecuada para resistir fuerzas laterales en su plano, las triangulaciones y los
marcos rígidos o pórticos. El elemento horizontal más frecuente es la estructura de cubierta o
entrepiso, con suficiente resistencia y rigidez para crear un plano indeformable denominado
diafragma. Éste funciona recibiendo fuerzas horizontales en un nivel determinado del edificio y
distribuyéndolas entre los elementos verticales del sistema lateralmente resistente.

Uso de juntas de control
El método general de diseño para cargas laterales consiste en ligar toda la estructura para
garantizar su movimiento como una unidad. Sin embargo, a veces, debido a la forma irregular o al
gran tamaño del edificio, puede ser deseable controlar el comportamiento bajo cargas laterales
mediante el uso de juntas de separación estructural, permitiendo el movimiento completamente
independiente de las partes separadas del edificio (figura MII-7). Se evitarán formas no-
compactas, asimétricas y situaciones que impliquen cambios bruscos de rigidez y/o resistencia.

 PRINCIPALES TIPOS DE ESTRUCTURAS

Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes
parámetros:


 Función de su origen: Naturales: como el esqueleto, el tronco de un árbol, los corales
marinos, las estalagmitas y estalactitas, etc.

Artificiales: son todas aquellas que ha construido el hombre.

 En función de su movilidad:
 Móviles: serían todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede
ser el esqueleto, un puente levadizo, una bisagra, una biela, una rueda, etc. Como ejemplo
la estructura que sustenta un coche de caballos y un motor de combustión.
 Fijas: aquellas que por el contrario no pueden sufrir desplazamientos

En función de su utilidad o situación:

Pilares: es una barra apoyada verticalmente, cuya función es la de soportar cargas o el peso de
otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresión y pandeo.
También se le denomina poste, columna, etc. Los materiales de los que está construido son muy
diversos, desde la madera al hormigón armado, pasando por el acero, ladrillos, mármol, etc.
Suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de
sección circular.

 Vigas: es una pieza o barra horizontal, con una determinada forma en función del esfuerzo
que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Están sometidas a
esfuerzos de flexión.

Algunas vigas y viguetas formando parte de un forjado.


Muros: van a soportar los esfuerzos en toda su longitud, de forma que reparten las cargas. Los
materiales de los que están construidos son variados: la piedra, de fábrica de ladrillos, de
hormigón, etc.

Tirantes: es un elemento constructivo que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción.
Otras denominaciones que recibe según las aplicaciones son: riostra, cable, tornapunta y tensor.
Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas, listones de
madera.


8.7.LÍNEAS DE INFLUENCIA

Líneas de influencia

Considerando la forma en que actúan las cargas en una estructura vemos que se pueden clasificar
en cargas permanentes (muertas), cargas no permanentes o vivas y/o cargas de construcción. La
carga permanente, como su nombre lo dice, siempre estará presente en la vida útil de la
estructura y producirá sobre esta efectos constantes; la carga viva o no permanente fluctúa tanto
en posición sobre la estructura como en su duración produciendo efectos variables en ella.
Podríamos concluir, de una manera apresurada, que colocando la carga viva sobre toda la
estructura produciríamos los efectos máximos en ella, esta afirmación no es cierta y requiere de
un estudio mas complejo.

Un ejemplo simple de este efecto es el de una viga simplemente apoyada con voladizo a un lado.
Si la carga viva actúa sobre toda la viga, producirá un momento positivo en la luz menor que si
actúa solo en el tramo apoyado; en este ejemplo sencillo nos percatamos de la importancia de
saber colocar la carga para que produzca los efectos máximos y así cuando diseñemos no
corramos el peligro de que nuestra estructura falle.


En este capítulo estudiaremos el método de las líneas de influencia para colocar la carga viva o
variable de tal manera que produzca efectos máximos de corte, flexión, reacciones y deflexiones
tanto para cargas puntuales como para cargas distribuidas.

La línea de influencia es un grafico que define la variación de un esfuerzo (corte, momento flector
o torsor), reacción o deflexión en un punto fijo de la estructura a medida que se mueve una carga
unitaria sobre ella.

La línea de influencia es diferente al diagrama de momento o cortante o a la elástica de la viga,
estos representan la variación de la función a lo largo de la viga para una serie de cargas definidas
y el otro define como varía V, M o δ en un punto específico cuando se mueve una carga unitaria
sobre la viga no dando el valor de la función en toda posición.

La línea de influencia utiliza una carga unitaria ya que por los conceptos de linealidad,
proporcionalidad y superposición se puede determinar la función especifica simplemente
multiplicando el valor de la línea de influencia por el valor de la carga real.

Este método se utiliza mucho para cargas vivas sobre puentes, puentes grúas, bandas
transportadoras y especialmente en aquellas estructuras con cargas móviles.

Determinación de la línea de influencia:

La línea de influencia es una gráfica en la cual las ordenadas representan una fuerza interna o
deflexión y la abscisa representa la posición de una carga unitaria. Para su construcción se define
el punto de estudio sobre la estructura, se comienza a variar la posición de la carga puntual y se
encuentra el valor del esfuerzo interno a medida que se mueve la carga, se puede construir una
tabla del valor de la función vs la posición de la carga y después se grafica. Otro método es
encontrando la ecuación de la línea de influencia y graficando.

Construyamos la línea de influencia para la reacción en A de la siguiente viga:

Se empieza a mover la carga P a diferentes distancias x y para cada distancia se calcula R A.

Otro método es encontrando la ecuación de la variación de la reacción en A a medida que se
mueve una carga unitaria. Se parte de encontrar esa reacción en función de la posición x de la
carga P=1,0. Aplicando ecuaciones de equilibrio o encontrando la reacción por proporciones
tenemos:

Notemos que la ecuación tiene pendiente negativa y con una variación lineal para R A.


Para obtener el valor de la reacción en A para cualquier carga P, se multiplica la ordenada de la
línea de influencia por el valor de la carga.

Si L=8m, P=5 ton localizada a 3m del punto A el valor de la reacción sería:

Línea de influencia para el cortante en A: Se determina la variación del cortante en A por el
método de las secciones:

En vista de que siempre es una carga puntual, se parte de encontrar primero las reacciones en
función de la posición x y después se aplica el método de las secciones partiendo por el punto al
cual se le quiere determinar la línea de influencia:

Haciendo equilibrio en la sección y localizando la carga en x>0 tenemos:


En este caso concluimos que la línea de influencia del cortante en A es igual a la de la reacción en
A

Note que la línea de influencia se hacer para la convención positiva de los esfuerzos internos.

Línea de influencia para la reacción en B:

Línea de influencia para el momento en A:

Para cualquier posición de la carga unitaria el momento en A será cero.

Línea de influencia para el cortante y momento en un punto C en L/2

Siempre comenzamos encontrando las reacciones en los apoyos y luego partimos:

Para x<L/2 , se puede tomar la sección C-B y los cálculos se facilitan ya que en ella no está
actuando la carga unitaria:

, de donde


Para x>L/2 se toma la sección A-C para equilibrio:

Línea de influencia para el cortante en C:

Momento en C:


USO DE LAS LÍNEAS DE INFLUENCIA:

1. Caso de cargas puntuales: Para cualquier carga puntual P se multiplica el valor de la ordenada
en el punto x y ese es el valor del corte o del momento o la función graficada.

Para encontrar los valores máximos de V o M se debe colocar la carga puntual P en el punto de
máxima ordenada.

Ejemplo

Construya la línea de influencia para el cortante y momento en el punto B y diga en que puntos
debe colocar una carga puntual para producir los máximos efectos de cortante y momento en B.

Encontremos las reacciones en función de x:


Líneas de influencia para corte y momento en B:

0 < x < 4m

Para 4<x<8m

Líneas de influencia:


VB

MB

Se producen dos puntos donde puede actuar P y obtener el máximo momento en B, estos dos
puntos son: x=0 y x=4m. Para el cortante se debe colocar la carga en x=4m para obtener el mayor
cortante en B.

Caso de cargas distribuidas:

En realidad una línea de influencia para una carga distribuida no se podría encontrar como tal,
pero la línea de influencia de la carga puntual se puede usar para determinar en que tramos
colocar la carga distribuida para que produzca los valores máximos en un punto.

Si sabemos que el valor de la reacción, cortante o momento en un punto esta dado por la por la
ordenada “y” de la línea de influencia multiplicada por el valor de la carga actuante P; entonces
para una serie de cargas P, o sea una carga distribuida, el valor del cortante, momento o reacción
se podría determinar por la suma de todos los cortantes o momentos de cada una de las cargas:

Para cargas distribuidas podemos considerar que cada carga P corresponde al valor de la carga
distribuida por una longitud pequeña de viga Δx, dándonos la sumatoria como:

Notemos que el valor de la función conserva el signo de la grafica de la línea de influencia, así, si
queremos obtener valores máximos debemos colocar la carga distribuida sobre áreas que sumen,
con el signo correspondiente, a un valor existente.


Ejemplo:

Determine donde debe colocar una carga distribuida para producir el mayor cortante negativo y
momento en el punto ..C.

Para producir el máximo cortante negativo debemos cargar la viga en la zona de la línea de
influencia con área negativa y para el momento máximo cargamos toda la viga ya que toda el área
es positiva.


Como hacer las líneas de influencia de una forma rápida?

Principio de Muller-Breslau

La de la línea de influencia en un punto dado para la cortante o momento esta dada por la
deformada de la viga al aplicar ese momento o cortante en el punto determinado, retirando la
capacidad de la viga para aguantar esa función.

Línea de influencia para reacción en A

Rodillo interno

Articulación

Las ordenadas de la línea de influencia de un esfuerzo cualquiera de una estructura son
proporcionales a las de la curva de deformación que se obtiene al suprimir la restricción
correspondiente a ese esfuerzo y aplicando en ese lugar el esfuerzo especificado.


DEFINICIÓN DE LÍNEAS DE INFLUENCIA

Definiremos como líneas de influencia de una solicitación (o deformación), en la sección A-A, a un
diagrama tal, que su ordenada en un punto i mida, en una determinada escala, el valor de la
solicitación en la sección A-A (o de la deformación), cuando en el punto i de referencia actúa una
carga de valor unitario.

En el caso de la figura, diremos que ηMf(A) es la Línea de Influencia del momento flector en A, si
se cumple que la ordenada δi representa el valor del momento flector en A para una carga P = 1
aplicada en el punto i.

Mf (A) = δi * (escala de L. de I.) para P = 1 aplicada en i Si P ≠ 1 se cumplirá: Mf (A) = P * δi * (escala
de L. de I.)
Esto mismo puede aplicarse para otros estados de carga y otras solicitaciones, reacciones ,
deformaciones, etc.

LÍNEA DE INFLUENCIA DE UNA REACCIÓN
Deseamos la L. de I. de RA que denominamos con ηRA. Eliminamos el apoyo A, colocamos el
esfuerzo correspondiente al vínculo suprimido, y damos un desplazamiento ΔA en el apoyo al
mecanismo formado.

R 1tn. ∴ η = η Δ= η
Donde vemos que RA es proporcional a la coordenada η i o sea que ηi en una eterminada escala
puede representar el valor de RA para una carga unitaria aplicada en i, donde A 1Δ se puede
incorporar como factor de escala.


LÍNEA DE INFLUENCIA DEL MOMENTO FLECTOR
Deseamos la L. de I. del MfH en la sección HH. Para ello eliminamos el vínculo que transmite el
momento en dicha sección introduciendo una articulación. A la cadena cinemática formada, doy
un desplazamiento virtual y aplico el P.T.V despues de explicitar el MfH en la sección (+ tracción
abajo).
−MfH .ΔH +1tn.ηi = 0
Mf I A H i H
Mf 1tn. ∴ η = η Δ= η
Con las mismas condiciones anteriores podemos decir que el diagrama cinemático es en una
determinada escala la línea de influencia buscada.


MANTENIMIENTO DE PUENTES DE CONCRETO Y METAL.

DEFINICION DE MANTENIMIENTO

El mantenimiento de puentes es una de las actividades más importantes entre las que hay que
realizar para llevar a cabo la conservación de una red de carreteras. Su objetivo final, como la de
toda labor de conservación, es la del mantenimiento de todas las condiciones de servicio de la
carretera en el mejor nivel posible.

La falta de mantenimiento adecuado en los puentes da lugar a problemas de funcionalidad y
seguridad que pueden ser graves: limitación de cargas, restricciones de paso, riesgo de accidentes,
riesgo de interrupciones de la red..., y a un importante problema económico por el acortamiento
de la vida útil de las obras.

Las causas y razones más comunes por las que es necesario el mantenimiento de un puente son:

1) Errores en el proyecto, errores durante la construcción, vigilancia, mantenimiento o
reparaciones inexistentes o inadecuadas.
2) Materiales inadecuados o deterioro y degradación de los mismos.
3) Variación con el tiempo de las condiciones de tráfico (cargas y velocidades).
4) Acciones naturales de tipo físico, mecánico o químico (intemperismo).
5) Acciones accidentales, terremotos, avalanchas, inundaciones, explosiones, impacto de vehículos
con elementos estructurales del puente.

Según la importancia del deterioro observado, las acciones para el mantenimiento un puente se
clasifica en tres grupos:

 Mantenimiento rutinario.
 Reparaciones.
 Reforzamientos.

Como ya se ha señalado más del 50% de los puentes teóricamente son considerados fuera de vida
útil, sin embargo, resulta complicado pensar en la sustitución y en la inversión que para ello se
requiere, por lo que parece más sencillo y practico continuar con un programa permanente de
mantenimiento, reparación y refuerzo de puentes.

El mantenimiento rutinario es una labor substantiva que debe ampliarse para evitar que crezca el
número de puentes con daños.

Con los trabajos de reparación y reforzamiento, se pretende que los puentes recuperen un nivel
de servicio similar al de su condición original. Sin embargo, por la evolución del tránsito, a veces no
es posible obtener este resultado y se requieren trabajos de refuerzos y ampliaciones.

PROBLEMAS EN LOS PUENTES Y SUS POSIBLES CAUSAS


Son muchos los problemas que se presentan durante la vida útil de un puente, a continuación
trataremos de sintetizar esos problemas y las soluciones que se presentan con más frecuencia.
La presencia de agua por una inadecuada evacuación de la misma da lugar a problemas muy
diversos que pueden afectar tanto a los estribos como a las pilas, cabezales, arcos, bóvedas,
tableros, vigas, apoyos, terraplenes de acceso, etc. Ya sea por la propia acción directa del agua:
erosiones, socavaciones, humedad. Por su acción como vehículo de otros agentes agresivos:
corrosión por sales, ataque por sulfatos, disolución de ligantes en mortero, ó por jugar un papel
predominante en otros fenómenos: reacción árido-álcali.

En las estructuras metálicas resulta evidente la importancia de evitar la presencia permanente en
determinadas zonas de humedad, que acabaran siendo origen de fuertes problemas de corrosión.
Los desperfectos originados en las zonas de apoyo y juntas por la humedad que permanentemente
se presentan en tales zonas. El mantenimiento de los desagües del tablero es importante.

Las fisuras de flexión son las que se sitúan mas generalmente en la zona central del claro,
incluyendo las zonas llamadas de "momentos nulos". Nacen en la fibra inferior, cortan el cordón
inferior de la viga, suben por el alma, al principio verticalmente, y luego se inclinan bajo la
influencia del esfuerzo cortante cuando se aproximan a los apoyos.

Solo pueden existir fisuras inclinadas en el alma, en la cercanía de los apoyos, son fisuras
producidas por el esfuerzo cortante.

Estas fisuras son activas, es decir, su abertura varía bajo el efecto diario del gradiente térmico
(insolación del tablero) y bajo el de la circulación (vehículos pesados).

La razón esencial de esta fisuración es un pretensado insuficiente ante las solicitaciones de flexión
de la estructura.

Se logra el objetivo de la reparación poniendo en una obra un pretensado adicional después de
haber inyectado las fisuras que estén suficientemente abiertas; el umbral de una inyección es del
orden de 0.2 a 0.3 mm.

Por su proximidad al mar, las altas temperaturas del verano y los vientos dominantes, el puente
está sometido a un ambiente altamente agresivo, lo que unido a la deficiente calidad de los
materiales y la alta porosidad del concreto puede producir la alta carbonatación del mismo,
acelerando la oxidación de las armaduras y el arrancamiento del concreto en muchas zonas.

La oxidación en mayor o menor grado de la armadura activa puede ser extremadamente grave,
pues es sabido que la corrosión bajo tensión es un fenómeno que produce su rotura sin previo
aviso, poniendo en peligro la estabilidad del puente. Esta corrosión por lo general puede ser
debida a dos causas: recubrimientos defectuosos o insuficientes o fallos en la inyección de las
vainas.

Perdidas de recubrimiento, oxidación de armaduras, grietas y fisuras generalizadas en todos los
elementos del puente, más a menudo en el tablero y las zonas próximas a las juntas y los drenes.


Despegue del concreto de las péndolas en el tablero y arcos, oxidación de las rotulas metálicas,
mal funcionamiento de los drenes del tablero, juntas no estancas y muy deterioradas, muchas
veces inexistentes.
A causa de los materiales: concreto fabricado con áridos con elevado contenido del feldespatos
(granitos, esquistos, pizarras, etc.), si después tiene un aporte considerable de agua, en este caso
este tipo de áridos puede reaccionar con el hidróxido cálcico de la pasta de cemento, produciendo
unos nuevos compuestos químicos: ceolitas, productos que son expansivos y que en un plazo más
o menos largo producen la destrucción del concreto.

Los procedimientos más usuales para solucionar los problemas más comunes en cada una de las
etapas y para los elementos más comunes en los puentes, se sintetizan a continuación:

1.- Cauces y cimentaciones.
a) Limpiar, reponer y estabilizar la alineación y la sección transversal del cauce.
b) Para evitar erosiones y socavaciones: utilizar gaviones o muros de mampostería o de concreto
ciclópeo.
c) Reconstruir los conos de derrame y delantales frente a los apoyos extremos.
d) Hacer zampeados de mampostería de piedra con dentellones en el fondo del cauce.
e) Proteger los caballetes con pedraplenes o escolleras instaladas al frente y alrededor.

SUBESTRUCTURAS

A) Recimentación de pilas y estribos:
- Utilizando concreto ciclópeo colado bajo el agua.
- Construcción de una pantalla perimetral de micropilotes.
B) Reparación y refuerzo de pilas y estribos fracturados por socavación, hundimientos e inclinación
por cargas.

- Utilizando encamisados de concreto.
- Con el adosamiento de estructuras metálicas.

C) Reparación de pilotes que presentan fractura y exposición del acero de refuerzo.
D) Reforzamiento de corona y cabezales.
E) Inyección de grietas y reposición de concreto degradado.
F) Reconstrucción de coronas y bancos de apoyo

SUPERESTRUCTURAS

1.- De concreto:
A) Reparación de grietas en trabes, diafragmas y losas.
- Inyección de resinas epoxicas.
B) Para reforzar los elementos de la superestructura:
- Adosar soleras metálicas con resinas epoxicas.
- Incremento del número de trabes.
- Construir sobre losas.
- Colocar pre esfuerzo longitudinal, transversal y vertical.

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