Valle de la Pascua, Octubre de 2012 PUENTES. UNIDAD I: PUENTES. GENERALIDADES. SELECCIÓN DEL PUENTE. HISTORIA: Babilonia y Asirio → Madera sobre pilas de roca. Egipcio → Puentes sobre el Nilo y Éufrates. Romano → Galias, Norte de África, España.
En Venezuela, el MOP construyo más de 3000 puentes desde 1940 hasta 1970. UBICACIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE.
Por su situación y por el servicio que prestan los puentes son generalmente, obras complejas de Ingeniería para cuyo proyecto completo es necesario estudiar: 1. La ubicación o localización del puente, tanto en lo que respecta a su alineamiento, como en lo relativo a su altura o rasante. 2. El tipo de puente, que resulte más adecuado para el sitio seleccionado, afín de llenar las condiciones primordiales de seguridad, permanencia, economía y estética, que deben privar en todo proyecto de Ingeniería.
3. La forma y dimensiones, que deben darse a los elementos que componen, los cuales generalmente son los siguientes: a) ACCESOS: Formados generalmente por rellenos compactados, con su talud natural o confinados dentro de muros de retorno. b) SUPERESTRUCTURA: Formada por la calzada (losa) y vigas, que salvan los vanos (o luces) entre apoyos del puente.
c) INFRAESTRUCTURA: Formada por los estribos, (con sus correspondientes números de alas) y las pilas, que soportan la superestructura a las alturas exigidas por la rasante.
d) FUNDACIONES: Son las que transmiten y distribuyen las cargas a los estratos portantes del sub-suelo.
4. La colocación del puente propiamente dicho con las estructuras o elementos vecinos, así como la solución de los detalles complementarios tales como: a) b) c) d)
Drenaje de la calzada y de los accesos. Barandas y defensas. Protección de los márgenes y de los apoyos del puente. Tratamiento arquitectónico e iluminación, en los casos en que fuese necesario.
Una vez efectuado el proyecto de un puente, corresponde también al Ingeniero planear y dirigir las operaciones necesarias para construirlo de un todo, de acuerdo con las previsiones del proyecto y para ello se requiere que el proyectista esté en capacidad de escoger y recomendar: a) Los métodos constructivos más adecuados para ejecutar los elementos del puente. b) Los equipos necesarios para realizar los métodos recomendados. c) El orden en que deben ejecutarse las diversas operaciones y el tiempo necesario para efectuarlas, siendo de advertir que para algunas estructuras el
programa de ejecución resulta fundamental para su estabilidad durante las etapas intermedias y debe ser claramente establecido, en carácter obligatorio por el proyectista. d) Los materiales necesarios para construir los elementos del puente y la oportunidad en que se requieran.
OBTENCIÓN DE LOS DATOS PARA EL PROYECTO.
1. DATOS TOPOGRÁFICOS: Incluyen un plano topográfico del sitio del puente, hasta su unión con las vías de acceso, preferiblemente a escala 1:100; perfiles longitudinales por el eje del puente y según los dos bordes de la vía; secciones transversales tomadas a intervalos regulares y preferiblemente en los sitios donde se prevee colocar los apoyos y un perfil del eje del rio, que se extienda por lo menos 300 mts aguas abajo y aguas arribas del sitio escogido. 2. DATOS HIDRÁULICOS: Con indicación de los niveles de las aguas normales y de las aguas máximas probables en el sitio del puente, registros de los aforos y de las precipitaciones fluviales disponibles y características de la hoya hidrográfica aguas arribas del sitio puente.
3. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS: En los márgenes y en el cause del rio y descripción de los materiales de construcción obtenibles en los alrededores del sitio propuesto. 4. INFORMACIONES GENERALES: Tales como: Derechos de propiedad, derechos de paso, posibilidad de navegación, servicios públicos ubicados en la zona, facilidades de transporte, disponibilidad de mano de obra, alojamiento y cualquier otra información que resulte pertinente al proyecto.
TIRANTE DE AIRE.
Es la altura libre entre el nivel de aguas máximas y la parte inferior del tablero del puente, a fin de dar paso a los cuerpos flotantes y ramazones arrastrados por las crecientes y a las embarcaciones, en caso de los ríos navegables.
La magnitud del tirante de aire depende del tipo y la vegetación de la hoya del rio, la capacidad de la estructura de resistir acciones transversales sin peligro y del uso que pueda darse al cauce de agua para la navegación. En Venezuela se acostumbra a utilizar un tirante de aire mínimo de 1.20 mts, en los puentes de concreto cuyas hoyas estén desprovistas de vegetación alta, valor que se incrementa hasta 6.00 mts, para los puentes metálicos sobre ríos que arrastran frecuentemente arboles considerables. En los ríos navegables, el tirante de aire está determinado por las regulaciones de la dirección de Marina del M.T.C (MOP). Y varía entre 12 mts para pequeñas embarcaciones pesqueras, hasta 40 mts para los buques transatlántico. UBICACIÓN DE UN PUENTE.
El primer paso en el proyecto de un puente consiste, sin lugar a dudas, en la determinación de la posición que este debe ocupar, tanto en alineamiento como en altura, estableciéndose así el eje y el perfil de la estructura a proyectarse. En muchos casos la posición del puente resulta forzada pues depende de algunas condiciones que estén fuera de la decisión del proyectista, tales como:
Unión de vías ya construidas, cuyo alineamiento está determinado y no puede modificarse
Remplazo de estructuras existentes, cuyo alineamiento y rasante son obligados, lo que ocurre especialmente en puentes urbanos Estructuras para usos especiales. (Rampas, etc.)
En general, para que la ubicación de un puente resulte adecuada es necesario que el ponteadero escogido, llene las condiciones que se detallan a continuación, en su orden de importancia: 1. SECCIÓN DE DESAGÜE SUFICIENTE: Siendo preferible la ubicación que provea dicha sección de desagüe con el mínimo disturbio del régimen natural del rio. 2. COSTO INICIAL REDUCIDO: Debido a la menor magnitud de la abertura del puente y a la posibilidad de utilizar para salvarla, los tipos de estructuras más económicas.
3. UN MENOR COSTO DE CONSERVACIÓN: Durante la vida útil del puente al evitar los sitios sometidos a excesivos ataques de las crecientes probables. 4. CONDICIONES ESTÉTICAS ADECUADAS: Por la armonía de los componentes del puente y su compenetración con el paisaje. Como guía para la escogencia de un buen sitio para un puente deben preferirse aquellas que satisfagan las siguientes reglas: a) El cruce del rio en las inmediaciones del ponteadero debe ser recto, profundo y estrecho, ya que dichas condiciones conducen a la menor abertura compatible con la sección de desagüe requerida. b) Los puentes rectos resultan menos costosos que los puentes curvos u oblicuos, y en consecuencia, una ubicación que permita cruzar el rio en ángulo recto con su cauce, resultara más conveniente (no deben producirse quiebres para que se cumpla esto). c) Es conveniente evitar los sitios donde la velocidad de la corriente sea muy alta, pues éstas presentan peligros de erosión, que incrementan la profundidad de las fundaciones y obligan al uso de defensas y así mismo deben eludirse sitios donde la velocidad del rio sea muy baja, pues en ellas se producen remansos y sedimentaciones que aumentan los gastos de conservación. d) En lo posible debe escogerse un sitio alejado de las confluencias del rio y sus afluentes, ya que en estos, se producen remansos difíciles de prever y
pueden presentarse cauces divagantes que afecten la estabilidad futura de la estructura. e) La pendiente longitudinal del puente en el sitio elegido, debe ser muy pequeña o nula y deben evitarse los cambios de pendiente violentos en la proximidad o en el sitio del puente, para disminuir la falta de visibilidad y el incremento de las cargas que éstas condiciones imponen. ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE.
Una vez seleccionada la ubicación de un puente y determinada su sección de desagüe, corresponde al proyectista elegir el tipo de estructura que resulte más adecuada, cuidando de llenar las exigencias de economía, buen servicio y permanencia. Debe tenerse en cuenta: a) El fin a que se destinará el puente Puentes provisionales, que pueden ser o
o
Puentes Carreteros, que pueden ser
o
Puentes Ferrocarrileros
Puentes desmontables Puentes de Emergencia
Para vías de penetración Para vías Troncales Para Autopistas
Para rutas secundarias con vía angosta Para rutas troncales con vía ancha
o
o
Puentes Urbanos, en calles o Avenidas.
Viaducto, que suelen ser
Urbanos o Sub- Urbanos. Para separación del tránsito (elevado p.e)
b) La magnitud de la abertura. Cubrir en un solo tramo la abertura total o Subdividir en luces parciales o Cuál es la magnitud de estas luces parciales. o
c) Las condiciones del terreno y en especial la forma de la depresión: Las gargantas estrechas y profundas, permiten el empleo de arcos, sean o metálicos o de concreto armado. Una altura libre apreciable permite utilizar puentes de tablero superior, con o vigas en celosía o vigas T de concreto, de gran altura. Una altura total reducida, obliga al empleo de puentes de tablero inferior o al o uso de luces moderadas, en las cuales se aprovecha además, la restricción de los apoyos para reducir la altura de las vigas. Los cauces de agua torrentosos obligan a evitar, en lo posible, el uso de o pilas intermedias. Los cauces de aguas tranquilas, de ancho considerable, se pueden salvar con o un número elevado de pequeñas luces apoyadas en pilas intermedias, que pueden realizarse con economía mediante caballetes de pilotes. d) Las características del subsuelo, en el sitio del puente, la capacidad de carga del terreno de fundaciones y la magnitud de los asentamientos que pueden ocurrir bajo las cargas del puente, constituyen factores de primera importancia en la determinación del tipo adecuado de puente. Si la capacidad portante es poca, obliga a construir fundaciones profundas o a luces grandes. También a escoger puentes metálicos por su menor peso respecto a los de concreto. e) Influencia de los factores locales; entre ellos la facilidad de conseguir los materiales, mano de obra, transporte, fácil acceso, etc.; si se va a mantener el transito abierto o no, dificultades para ejecutar tareas, etc. f) Aplicación de estructuras usuales.