RANGOS DE APLICACIÓN
Para puentes ferroviarios y carreteros
Sistema estructural Luz de cálculo – rango de aplicación
Losas 0 – 20 m
Vigas 10 – 100 m
Vigas con tirante inferior 50 – 150 m Marcos / Puentes pórticos 20 – 80 m
Arcos 50 – 250 m
Puentes atirantados 150 – 800 m
Puentes colgantes 500 – ¿? m
TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL DE PUENTES
Puentes viga: Proviene del uso de los árboles talados para cruzar arroyos. Alcanza luces de hasta 330 metros. Vigas isostáticas Vigas hiperestáticas
Ejemplos Ejemplo: Vigas biapoyadas y vigas voladizas
Ejemplo: Vigas continuas
Ventajas Por deformaciones no se producen esfuerzos, que pueden generar fisuraciones inaceptables
Redundancia, si una parte del sistema falla no necesariamente colapsa todo el sistem Se prefiere el uso de vigas continuas. Desventajas Las vigas con rótulas tienen una meno
resistencia última.
Las juntas de dilatación y/o
Rotulas en los sistemas isostáticos son caros de implementar, susceptibles a daños por corrosión y entorpecen el confort de los usuarios
Caída del tablero por sismo
Las vigas simplemente apoyadas pued sufrir
la caída del tablero
En vigas continuas la caída del tablero es imposible
Vigas de tramos simplemente apoyados:
- Tablero losa, solución favorita hasta 10 metros de luz.
- Tableros de inercia concentrada, con una o más vigas longitudinales monolíticamente conectadas con la losa. - Vigas prefabricadas,
- En vigas isostáticas no se suelen construir cantos variables, la superficie inferior del tablero suele ser paralela a la rasante.
- En la dirección longitudinal, se encuentran dos apoyos en la cabeza de cada pila, por lo que se debe aumentar el ancho de la cabeza de pila. - Calculo de anteproyecto se facilita
Vigas continuas:
- Mejor distribución del momento flector longitudinal, las solicitaciones resultan menores que en un caso isostático - Varia la esbeltez de la viga adaptándose a la ley de momentos flectores, con mayores espesores en los empotramientos
Losa colaborante continua:
- Mezcla del tipo de viga continua y simplemente apoyada, formando tableros semicontinuos.
Vigas voladizas (Vigas Gerber):
- Incorporación de rótulas en algunos puntos de momento cero - Sistema isostático
- Menor resistencia a la rotura comparada con vigas hiperestáticas
- Utilizada en terrenos complicados donde se esperan asentamientos grandes y muy diferentes entre pilas - Poca durabilidad de las rótulas
- Influencia negativa de las juntas de dilatación sobre el confort del tráfico - Esbeltez variable, correspondiente a la ley de los momentos flectores
Puentes en celosías:
- Limite superior de 150 a 200 m, pero se han construido puentes con hasta 400 m de luz - Se puede tri-articular diferentes tipos de estructuras, como viga, arco o pórtico
- Aplicable a diferentes materiales; madera, acero, aluminio u hormigón armado - Funciona muy bien a flexión, ya que transforma la flexión global en esfuerzos axiles - No se alcanzan esbelteces como en vigas de alma llena
- Se reduce el peso propio – aumentan las luces
- Tipología estándar para puentes ferroviarios, ya que dificulta la visibilidad y seguridad en puentes de tráfico carretero
- Vigas con canto variable resultan más caras que aquellas con cordones paralelos, pero por reducir el pp y mejorar el tema estético, resulta ser una mejor solución
- Viga Pratt, las barras diagonales trabajan a tracción (deseado en acero) y en laviga Howe trabajan a compresión (deseado en madera)
- Vigas K: se logran puentes muy económicos cuando se trata de grandes luces, otorga bajas deflexiones.
- Actualidad:
o Celosías espaciales, donde no todos los planos de las celosías son paralelos. o Incorporación en puentes mixtos
o Uso de perfiles huecos de sección transversal circular, cuadrada o rectangular soldados directamente, utilizando tecnología automatizada para
obtener cortes precisos
Puentes integrales:Puentes aporticados, pórticos o marcos
- Puentes donde la infra y la superestructura tienen una conexión rígida entre sí - Unión rígida entre tablero, estribos y pilas
- Reducción de la cantidad de armadura activa
- Mientras más largo el tablero, más afecta la dilatación térmica y por encontrarse apegado el tablero a los estribos, empujando el relleno del estribo, comprimiéndolo
- Se generan asentamientos por la dilatación térmica y las cargas dinámicas - Puente pórtico del tipo cajón rectangular:
- Puente pórtico biarticulado / empotrado: - Puente pórtico con dintel continuo:
Puentes en arco:
Bajo cagas uniformes, el arco esta solo solicitado a esfuerzos axiles. De piedra son los puentes más duraderos que existen. Las reacciones no son solo verticales, sino también horizontales.
Si el terreno no es apto para soportar el empuje del arco horizontal en él, conviene colocar un tirante inferior, que al mismo t iempo sirve de tablero esta forma da paso a los arcos superiores.
Mayor luz de arco metálico: 552 metros,Puente Chaotianmen en China
- Arco inferior: En arcos inferiores el empuje horizontal puede ser aguantado por el terreno o por otros arcos, generalmente construido de hormigón armado. - Arco superior: Se evita la transferencia de reacciones horizontales al terreno.
Arco atirantado: Con péndolas verticales. Se facilita el cálculo, por ser solo una vez hiperestática. Arco y tirante son los cordones de la viga y la red de
péndolas son el alma.
Mientras mayor sea la flecha del arco, menor serán los esfuerzos axiles entre el arco y el tablero.
Bowstring Viga Langer
Arco tipo Network: Puentes en arco con péndolas inclinadas que se cruzan entre sí múltiples veces. Conexión triangulada.
Tipo Nielsen: Arco de Hormigón, péndolas no se interceptan entre sí.
Puentes funiculares: Sistema principal compuesto de cables - Puentes colgantes:
Ser: Arco invertido, trabaja a tracción, no tiene peligro a pandeo como lo tienen los arcos a compresión. El acero de los cables, tiene un mejor
Finalidad: Sobre las luces de 500 mts es una alternativa económica y sobre los 1.100 mts no tiene competencia.
Forma: Surge de las fibras vegetales. El método de montaje es el “Spinning” su finalidad es colocar miles de cables de acero con la misma curvatura,
longitud y tensión colocando cables secundarios por encima de los pilones y hasta el otro anclaje para ser utilizado como carril de una rueda que transporta los cables.
o Puente de Brooklyn, Nueva york
Primer puente en utilizar el método Spinning Primer puente suspendido mediante cables de acero
Akashi- Kaikyo (Asia - Japón) o Mayor luz: 1.991 mts o Longitud total: 3.911mts
o Fue en su momento el puente colgante mas grande del mundo Puente Presidente Ibánez – Puerto Aysen
o Longitud: 210 mts o H.A. y metal o Fundado en 1966
o Declarado monumento nacional
- Puentes atirantados
- Viga con tirante inferior o superior (extradosados) - Viga con tirante superior (puentes extradosados)
- Banda tesa:Elemento flexible simplemente suspendido en catenaria
o Estructura traccionada, empleada para la construcción de cubiertas de edificación de gran luz y de puentes, especialmente de pasarelas peatonales.
VOCABULARIO
- Viga ménsula: Comúnmente conocida como viga en voladizo
- Cornisas: También denominadas impostas, son elementos en voladizo que rematan el canto del tablero del puente, embelleciéndolo y aportando
funcionalidad, elegancia y personalidad. Pueden permitir alojar conducciones de agua, gas, electricidad, telecomunicaciones o cañerías de recogida de aguas pluviales conservando el carácter armónico del puente.
- Conector tipo Stud:
- Función del ala superior en vigas de acero:Sostener el peso del hormigón fresco y peso del moldaje.
- Ecole des Ponts et Chaussées – Francia 1760:Primera institución en desarrollar la moderna actividad científica de los ingenieros civiles - Incidencia de la revolución industrial Siglo XVIII
o Automatización de los procesos
o Aumento de la mano de obra disponible o Menores costos de producción
o Invención de grandes hornos de fundición y el desarrollo de acero
- Apoyo del Rey Francés Louis XIV y Napoleón: Por la necesidad de transportar rápidamente a las tropas - Torre Eiffel:
o Sistema de exoesqueleto
o Desarrolló planos detallados de cada pieza y remaches o Primeros en utilizar la prefabricación en estructuras metálicas o Fue la estructura más alta del mundo durante 40 años
- Sistema estructural más reciente: Banda Tesa - Catenaria Desarrollado en el mundo occidental a fines del siglo XX (1980), y en oriente durante el siglo XVIII (1703)
- Criterios de diseño:
o Venustas – Estética: Es un principio gratuito y que no va necesariamente asociado a un costo o Firmitas –Resistencia: Durabilidad, mantenimiento
o Utilitas – Funcionalidad: Relación con los usos y el programa que acoge un edificio
Siendo finalmente la arquitectura, un equilibrio entre estas tres variables y la ausencia de una de ellas, haría que tal obra no pudiera ser considerada como tal.
o Economía: Asociado al tiempo en ejecución, limitación de financiamiento
- Se busca un sistema estructural para un puente con una longitud total de 150 metros. En los primeros 80 m el puente está encima de un río y no puede haber pila/cepa. Se le pide dibujar esquemáticamente cinco soluciones diferentes y acotar la luz / las luces de cálculo.
o Puente tipo viga con tirante inferior: Para luces entre 50 y 150 metros o Puente tipo arco: Para luces entre 50 y 250 metros
o Puente atirantado: Para luces entre 150 y 800 metros
- Se le pide decir y fundamentar de forma breve si, a su juicio, el costo de un puente puede incluir ítems que solamente mejoran la estética del puente Efectivamente, podría incorporarse un ítem solo para estética, ya que el efecto que generan las obras civiles en las personas que la rodean es muy grande, impulsando el turismo, atención de los estudiosos.
- Se le pide nombrar dos características fundamentales de las sobrecargas de uso en puentes vehiculares y sus efectos sobre el diseño del puente
o Cargas de carretera camión estándar en Chile HS20-44, peso total 39 ton
o Sobrecarga de nieve: Se considera el efecto de la nieve en casos donde el puente presente techos
- Se le pide nombrar los principales materiales de construcción de puentes
o Acero:
o Hormigón armado o Madera
- Se le pide nombrar cuatro métodos de construcción de puentes
o Pretensado o Post- tensado o Prefabricado
o Empuje
