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UNE

   Puentes
   Concreto I

DEFINICIÓN

Son estructuras que proporciona una vía de paso para salvar obstáculos sobre ríos, lagos, quebradas, valles, pasos a desnivel, carreteras, entre otros.

LOS PRIMEROS PUENTES

       Es probable que los primeros puentes se realizaran colocando uno o más troncos para cruzar un arroyo o atando cuerdas y cables en valles estrechos. Este tipo de puentes todavía se utiliza. Los puentes de un tramo (llamamos tramo a la distancia entre dos apoyos) son un desarrollo de estas formas elementales. El método de colocar piedras para cruzar un río, mejorado con troncos situados entre las piedras para comunicarlas, es el prototipo de puente de múltiples tramos. Los postes de madera clavados en el fondo del río para servir de apoyo de troncos o vigas permitieron atravesar corrientes más anchas y caudalosas. Estos puentes, llamados de caballete, se utilizan todavía para atravesar valles y ríos en los que no interfieren con la navegación. El uso de pilas de piedra como apoyo para los troncos o maderos fue otro avance importante en la construcción de puentes con vigas de madera. La utilización de flotadores en lugar de apoyos fijos creó el puente de pontones. Los puentes de vigas de madera han sido los más utilizados desde la antigüedad, aunque según la tradición se construyó un puente de arco de ladrillos hacia el 1800 A.C. en Babilonia. Otros tipos de construcción, como los puentes colgantes y los cantilever, se han utilizado en la India, China y Tibet. Los puentes de pontones los utilizaban los reyes persas Darío I y Jerjes I en sus expediciones militares.

      Los romanos construyeron muchos puentes de caballete con madera, uno de los cuales se describe con detalle en la obra Comentarios de Julio Cesar. Sin embargo, los puentes romanos que se mantienen en pie suelen sustentarse en uno o más arcos de piedra, como el puente de Martorell cerca de Barcelona, en España, construido hacia el 219 A.C., y el Ponte di Augusto en Rimini, Italia, del siglo I A.C. El Pont du Gard en Nîmes, Francia, tiene tres hileras de arcos que elevan el puente a 47 m sobre el río Gard; con una longitud de 261 m es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano; fue construido en el siglo I A.C. La utilización de arcos de medio punto derivó más tarde en la de arcos apuntados. Los arcos modernos suelen ser escárzanos o con forma semielíptica, ya que permiten tramos más largos sin interrumpir la navegabilidad y con altura moderada. El puente sobre el río Tweed (1803) en Kelso, Escocia, ejemplo de puente de arco semielíptico, fue diseñado por el ingeniero británico John Rennie.

 

       Los puentes de vigas tienen limitada la longitud de los tramos por la resistencia de las vigas. Esta limitación se supera ensamblando las vigas en triángulos. Leonardo da Vinci esbozó puentes de este tipo, y el arquitecto italiano Andrea Palladio probablemente construyó varios. En Suiza se construyeron dos puentes de vigas trianguladas en 1760. Sin embargo, la construcción de estos puentes no se desarrolló a gran escala hasta después de 1840.

TIPOS DE PUENTES

       Los  Puentes  pueden clasificarse en  tipos  diferentes,  de acuerdo  a  diversos conceptos,  entre los cuales  citaremos  los siguientes:  tipo  de  material  utilizado  en  su  construcción, sistema estructural predominante,  sistema constructivo empleado, uso  que  tendrá  el  puente,  ubicación  de  la  calzada  en  la estructura del puente, etc.

       Aclarando lo enunciado anteriormente,  vamos  a ampliar cada uno  de  los  conceptos,  haciendo  una  enumeración  de  algunos ejemplos, los mas comunes.

1.      Según el material con el cual se construyen.

1.1.Mampostería ( ladrillo ).

1.2.Madera.

1.3.Concreto armado.

1.4.Concreto precomprimido.

1.5.Acero.

1.6.Hierro forjado.

1.7.Compuestos.

La estructura de un puente no esta  constituida por un solo tipo de material,  por lo cual esta clasificación no siempre se adaptara totalmente a la realidad.  Aun así no deja de ser válida.

Los  puentes  de arcos hechos con mampostería de  ladrillos, preferiblemente tendrán las bases construidas con mampostería  de piedra, con el objeto de darles mayor consistencia y hacerlas más duraderas al embate de las aguas de un río.

Así mismo,  un  puente cuyo tablero sea de madera podría tener las fundaciones de mampostería de piedra ó de concreto. Los puentes con tableros metálicos,  cuando son de cierta envergadura o cuando el suelo es agresivo al metal,  químicamente  hablando, tendrán sus bases construidas con otro material.

En general,  la losa de calzada de los puentes cuyo material portante de los tableros es el acero, será de concreto armado, aún cuando hay muchos ejemplos de calzadas constituidas por láminas de acero,  recubiertas ó no con concreto asfáltico ó con compuestos de arena y epoxy (puentes elevados,  por ejemplo);  en este caso, el recubrimiento serviría para proveer a la calzada de un coeficiente de fricción adecuado ó para hacerla menos  ruidosa al paso de los vehículos.

En  puentes cuyo tablero es de concreto precomprimido,  las columnas de las Pilas y sus fundaciones,  así como los estribos y muros,  serán  de concreto armado.  Las anteriores descripciones solo son un ejemplo de las combinaciones que pueden lograrse.

2.      Según el obstáculo que salva.

2.1.Acueductos. Soportan un canal o conductos de agua.

2.2.Viaductos. Son puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un  conjunto de tramos cortos.

2.3.Pasos elevados. Puentes que cruzan las autopistas y las vías de tren.

2.4.Carretera elevada. Un puente bajo, pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una bahía y formado por muchos tramos cortos.

2.5.Alcantarillas. Un puente por debajo del cual transitan las aguas de un río o quebrada.

3.      De acuerdo al sistema estructural predominante.

3.1.Isostáticos.

3.2.Hiperestáticos.

Esto nunca será cierto en toda la estructura de un puente; a menos  que  se  quisiera  lograr  con  mucho  empeño,  todos  los elementos de un puente no podrán ser isostáticos; basta decir que un tablero simplemente apoyado de un puente,  está formado por un conjunto  altamente  hiperestático de losa de calzada,  vigas y diafragmas transversales (separadores), cuyo análisis estático es complicado  de  realizar.  Hoy  en día,  con  la  posibilidad  de utilizar  las  computadoras las complicaciones se han  reducido notablemente.

Aun  así,  la  clasificación es cierta si se  hacen  algunas consideraciones, por ejemplo:

Se  denomina "Puente isostático" a aquel cuyos tableros  son estáticamente independientes uno  de  otro  y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexión, de los apoyos que lo sostienen.

“Puente hiperestático"   es  aquel  cuyos   tableros   son dependientes  uno  de  otro  desde el punto  de  vista  estático, pudiendo  establecerse ó no una dependencia entre los tableros  y sus apoyos.

Otra clasificación podría incluir:

       Puentes  en  arco,  en los cuales  el  elemento  estructural predominante  es el arco.  A su vez,  el material de construcción utilizado, sería el concreto el acero, y podría ser isostático o hiperestático.

       Puentes  colgantes,  cuyos elementos portantes  primordiales son los cables, de los cuales cuelgan las péndolas que, a su vez, soportan  el tablero.  Los puentes colgantes pueden ser  total  o parcialmente  suspendidos;  estos últimos son los que tienen  los tramos de acceso sin péndolas,  o sea ,  el tablero de los £ramos secundarios se soportan a si mismo, sin depender de los cables.

       Puentes   de  vigas  Gerber; - tienen  tableros  isostáticos apoyados - - sobre voladizos de otros tramos también isostáticos  o hiperestáticos.

4.      Según su uso.

4.1.Peatonal: es  cuando  su uso se circunscribe al tráfico  de peatones, exclusivamente.

4.2.Carretero: es el más corriente.  Se utiliza para el paso de una carretera sobre un cursó de agua o el paso sobre otra vía,  o a cierta altura sobre un valle.

4.3.Ferrocarrilero: para el paso del ferrocarril.

4.4.Compuestos.

4.5.Acueducto,  para  el  soporte    tuberías  de  agua,  gas, petróleo  etc.

5.      De acuerdo al Sistema Constructivo empleado.

En general esta clasificación se refiere al  tablero.

5.1.Vaciado en sitio, si la colada de concreto se hace sobre un encofrado  dispuesto  en el lugar definitivo.

5.2.Losa de  concreto armado o postensado sobre vigas prefabricadas (de concreto armado o precomprimido vigas inetálicas, etc.).

5.3.Tablero construido  por voladizo  sucesivos  (por  dovelas prefabricadas  o  vaciadas en sitio);  puede ser  construido  por adición sucesiva de elementos de acero, soldados 6 empernados.

5.4.Tableros  atirantados  (tipos  de puente sobre  el  Lago  de Maracaibo).

5.5.Tableros  tipo  arpa,  con doble fila de soporte o una  sola fila.

5.6.Tablero lanzado,  en el cual el tablero se construye en  uno de los extremos del vano a cubrir y se lleva a su sitio deslizándolo  sobre  rodillos,  suplementando el extremo delantero de  la estructura con un elemento estructural auxiliar,  llamado  "nariz de  lanzamiento";  algunas  veces se utilizan  apoyos  auxiliares provisionales para facilitar el lanzamiento; otras veces se enla­zan provisionalmente varias estructuras isostáticas para realizar el lanzamiento:, después del cual  se desacoplan para que trabajen de forma isostática.

6.      Según la ubicación de la calzada

6.1.De  calzada  superior es cuando la estructura  portante tablero está ubicada íntegramente debajo de la calzada

6.2.De  calzada  inferior  son  los  tableros  cuya   estructura portante esta ubicada a los lados de la calzada sobresaliendo de su superficie o que esté ubicada por encima de la misma.

Hay casos de puentes que tienen estructura por encima de calzada  en  algunos  sectores y por debajo  de  ella,  en  otro (puente sobre la Bahía de Sydney, Puente Forth en Escocia, etc.

Los  puentes  de  doble nivel de  calzada   constituyen  u mezcla  auténtica  de los dos tipos de calzada (Puente  sobre Bahía de Oakland, Puente Brooklin, etc.).

 

7. Puentes en Esviaje.

Se  dice  que el tablero de un puente tiene esviaje,  que está construido en esviaje, cuando la forma en planta del tablero no es rectangular.  Esto quiere decir que los apoyos del  tablero forman  un ángulo distinto a 90 grados,  con el eje  longitudinal del tablero.

Consto  que  no se habla de relación geométrica de  ejes calzada  superior con vías inferiores,  ya que el caso de esviaje que se presentara por estas condiciones,  podría resolverse  con pilas monocolumnas.  Generalmente, los apoyos de un puente suele ubicarse paralelos a las  vías  inferiores  por  razones simplicidad, de menor molestia a los usuarios de las calzadas que pasan debajo de los tableros, o para facilitar el flujo del flujo de  agua.  Sin embargo el esviaje en  el  tablero,  complica análisis y diseño y su construcción.

Los  tableros  con  planta curva también tienen las mismas dificultades, las cuales aumentan mientras menor sea el radio de curvatura, mayor la longitud de los tramos.

8.      Alcantarillas.

       Son estructuras menores, aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia, de acuerdo a circunstancias específicas.

       Generalmente se utilizan como pasos a través de terraplene. por lo cual quedan enterradas,  detectándose su presencia por (cabezales   que  asoman  en  cada  extremo  por   una   cierta prolongación de la misma alcantarilla).

Pueden ser de cuatro tipos:

8.1. Alcantarillas  de  cajón,   formadas  por  dos  pared laterales,  tapa y fondo, generalmente de sección constante y cartelas en las esquinas. Algunas veces no tienen relleno encima por  lo cual las cargas rodantes estarán en contacto con la  lo. de tapa; otras veces tienen relleno encima, no mayor de unos 8 mts A  menor  tamaño del cajón,  el relleno puede ser  mayor.

8.2. Alcantarillas  circulares.  Son  tubos  enterrado, diámetros no menores de 90 cm,  para facilitar Sin  limpieza;. tubos de diámetros grandes son muy costosos.

8.3. Bóvedas de concreto armado.  Son estructuras que resisten grandes  rellenos encima de su techo.  Casi siempre formadas  por secciones  de  espesores  variables  y  con  geometría  de  arcos circulares 6 parabólicos.

8.4. Alcantarillas metálicas,  formadas por chapas acanaladas, de acero galvanizado,  premoldeadas para formar tubos de diámetro, previsto.  Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles,  por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

El  relleno mínimo sobre las alcantarillas metálicas será de 60 cm. y pueden soportar el paso de grandes cargas rodantes sobre la calzada.

9.      Según el fundamento arquitectónico utilizado.

9.1.Colgantes.

9.1.1.     Con armadura  superior.

9.1.2.     Con armadura Inferior.

9.2.Atirantado.

9.2.1.     Forma de arpa.

9.2.2.     Forma de abanico.

9.2.3.     Forma de haz.

9.3.En arco.

9.3.1.     Superior.

9.3.2.     Inferior.

9.3.3.     A nivel intermedio.

9.4.Móviles.

9.4.1.     Giratorio.

9.4.2.     Basculase.

9.4.3.     Levadizo.

9.5.Losa maciza.

9.5.1.     Un tramo.

9.5.2.     Varios tramos ( isostática e hiperestatica )

9.5.3.     Articuladas o gerber.

9.6.Con vigas simplemente apoyadas.

9.6.1.     Un tramo.

9.6.2.     Varios tramos.

9.6.3.     Articuladas o gerber.

9.6.4.      Articuladas o gerber con pilas tipo consolas.

9.6.5.     Losa apoyada en vigas cajón.

9.7.Pórticos.

9.7.1.     Empotrados.

9.7.2.     Trilátero biarticulado.

9.7.3.     Con soportes inclinados.

9.7.4.     De pórticos triangulados.

9.8.Armadura metálica.

9.8.1.     Armadura y arriostramiento inferior.

9.8.2.     Armadura y arriostramiento superior.

9.8.3.     Tipo Bayley.

9.9.Compuestos.

ALGUNOS TIPOS DE PUENTES

PUENTE DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS ( ISOSTATICOS ) UN TRAMO

PUENTE DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS ( ISOSTATICOS ) VARIOS TRAMOS

PUENTE DE LOSA MACIZA DE CONCRETO ARMADO

PUENTE DE ARCO EN MAMPOSTERÍA

PUENTE DE PÓRTICOS

CAJÓN DE CONCRETO ARMADO

PUENTE CON ARMADURA METÁLICA Y ARRIOSTRAMIENTO INFERIOR

PUENTE CON ARMADURA METÁLICA Y ARRIOSTRAMIENTO SUPERIOR

PUENTE CON ARMADURA METÁLICA INFERIOR TIPO BAYLEY

PUENTE CON ARMADURA METÁLICA SUPERIOR TIPO BAYLEY

 

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