Estudios Basicos de Ingenieria para El Diseño de Puentes

 

Faculta Facult ad de A rquitectura rquitectura e Ing enierías enierías

Escuela Profesional De Ingeniería Civil

TEMA ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA PARA EL DISEÑO DE PUENTES

CURSO PUENTES Y OBRAS DE ARTE

DOCENTE ING. JORGE ESCALANTE CONTRERAS

PRESENTADO POR: DIAZ CRUZADO, JOSE HEINER CANDIOTTI QUISPE, KHAREN ESTELA VASQUEZ, ANTHONY MELENDEZ MENACHO, JOSE NANCHUCHO BANCES, LUIS PRADINET SANCHES, BILLY SALLICA LEGUIA, LIZ

LIMA - PERÚ 2020 1

 

INDICE INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………… 2 OBJETIVOS Y ALCANCES………………………………………………………………. . 3 MARCO TEÓRICO DEFINICION DE PUENTES…………………………………………………………... .. 4 TIPOS DE PUENTES…………………………………………………………………… . 4 ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE PUENTES DATOS DE LAS CONDICIONES NATURALES DEL LUGAR DONDE SE REQUIERE CONSTRUIR EL PUENTE…………………………………………… ..… 7 DATOS DE LAS CONDICIONES FUNCIONALES……………………………… FUNCIONALES……………………………….….. 8 DATOS SOCIO ECONOMICOS…………………………………………………….. . 11 GEOMETRÍA………………………………………………… GEOMETRÍA…………………… …………………………………………………….… ……………………….… 11

CONCLUSIONES……………………………………………………………………… .… 16 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………… .. 17  ANEXOS…………………………………………………………………………………… . 18

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INTRODUCCION

La importancia de interconectar comunidades con edificaciones es tan indispensable indispen sable como son los puentes, se ha convertido en un reto, desde la antigüedad el hombre ha diseñado y construido este tipo de estructuras, con diversidad de materiales (cuerdas, madera, piedra, acero, etc), todo con el fin de asegurar la transpirabilidad e intercambio cultural y comercial de sus comunidades. Hoy en día, los arquitectos e ingenieros brindan infinidad de puentes de gran belleza arquitectónica y solidez estructural que en ocasiones superan grandes luces sobre quebradas, montañas, ríos y mare. Tenemos el puente colgante que una estructura que permite cruzar, a distinto nivel, un obstáculo y está compuesta por un tablero soportado mediante péndolas verticales o inclinadas de cables, que son la estructura portante, y que cuelgan apoyados en dos torres. La necesidad de cruzar obstáculos naturales, sean ríos o quebradas, ha hecho que desde muy antiguo el hombre desarrolle este tipo de puentes. En el Perú, en la época de los incas, se emplearon sistemas de sogas denominados oroyas, con un cable, o huaros, con dos cables, y puentes colgantes que empleaban cables formados por varias sogas hechas de fibras vegetales del maguey. Estos puentes no tenían vigas de rigidez.

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OBJETIVO Y ALCANCES

Los puentes son construcciones civiles muy, muy antiguas. Pero, mientras que en sus inicios fueron, aunque prodigiosos, más bien humildes, los avances técnicos y científicos han permitido que se construyan puentes increíbles que se han convertido en símbolo de ciudades y países y un monumento en sí mismos. En nuestro país es muy escasa la información sobre los procedimientos y detalles del análisis y diseño de puentes colgantes. Los puentes colgantes de luces importantes que se han construido han sido adquiridos generalmente en el extranjero, incluyendo el diseño estructural dentro del monto del contrato. Esta limitación ha impedido que se tenga ingenieros con experiencia en este tipo de diseño, en un número semejante a los que se tiene en el diseño de otros tipos de puentes. El objetivo principal de este trabajo es presentar las características importantes y el procedimiento de diseño que deben tener estos puentes, particularmente los de luces intermedias, ya que nuestros obstáculos naturales no hacen necesarios puentes colgantes de grandes luces.

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DEFINICION: Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico como un río, un  río,   un cañón, un cañón,   un un valle,  valle,   una una carretera,  carretera,   un un camino,  camino,   una una   vía férrea, férrea,   un un cuerpo  cuerpo de agua o cualquier otro obstáculo físico.  El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores. Al momento de analizar el diseño de un puente, la calidad del suelo o roca donde habrá de apoyarse y el régimen del río por encima del que cruza son de suma importancia para garantizar la vida del mismo.

Existen cinco tipos principales de puentes: - 

Puentes Viga

- 

En Ménsula

- 

En Arco

- 

Colgantes

- 

Atirantados

El resto son derivados de estos.  A los puentes podemos clasificarlos por: a) Según su función:

  Peatonales.

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  Carreteros. 



  Ferroviarios.



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b) Por los materiales de construcción:

  Madera.



  Mampostería.



  Acero Estructural.



  Sección Compuesta.

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  Concreto Armado.



  Concreto Presforzado

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Por el tipo de estructura:

c)

  Simplemente apoyados.

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  Continuos.



  Simples de tramos múltiples.

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  Cantiléver (brazos voladizos).

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  En Arco.

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  Atirantado (utiliz (utilizan an cables rectos que atirantan el tablero).



  Colgantes.

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  Levadizos (basculantes).

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  Pontones (puentes flotantes permanentes).

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ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE PUENTES 1. Datos de las condiciones naturales del lugar donde se requiere construir el puente. a) Estudios topográficos

Los estudios topográficos posibilitan la definición precisa de la ubicación y dimensiones de los elementos estructurales, estru cturales, así como información básica para los otros estudios. b) Estudios de hidrología e hidráulicos

Para el estudio hidráulico, se considera como puente a la estructura que se construirá en una vía terrestre de comunicación, para cruzar un curso de agua (río, estero, arroyo, estuario, pantano, brazo de mar, etc.). En forma convencional se considera que las obras de drenaje que tienen una luz mayor a 6.00 metro se clasifican como puentes. Condiciones hidráulicas: En las condiciones hidráulicas intervienen en la definición de las siguientes características de un puente: - 

Localización del sitio de implantación.

- 

Longitud total de la obra.

-  - 

Longitud de las luces. Altura de la rasante.

- 

Ubicación, profundidad y tipo de cimentación.

- 

Obra de protección y/o auxiliares.

- 

Obras en el cauce.

c) Estudios geológicos y geotécnicos

El estudio geotécnico son sondeos geofísicos y perforación de pozos en los ejes de los probables emplazamientos de la infraestructura, traducidos en perfiles geológicos con identificación de capas, espesores, tipos de suelos, 7

 

clasificación, tamaño medio de sus partículas, dureza, profundidad de ubicación de la roca madre y todas sus características mecánicas. Igualmente deberá incorporarse el material predominante del lecho del río, su tamaño medio, la variabilidad del lecho del río, la cota más baja de este, sus tendencias de socavación, y finalmente un informe en el que debe recomendarse la cota y tipo de fundación. d) Estudios de riesgo sísmico

Tienen como finalidad determinar los espectros de diseño que definen las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota co ta de cimentación. e) Estudios de impacto ambiental

Identifican el problema ambiental, para diseñar proyectos con mejoras ambientales cumpliendo los requerimientos que se necesitan para la elaboración del estudio del impacto ambiental en puentes y evitar, atenuar o compensar los impactos adversos. f)

Estudios de tráfico Cuando la magnitud de la obra lo requiera, será necesario efectuar los estudios de tráfico correspondiente a volumen y clasificación de tránsito en puntos establecidos, para determinar las características de la infraestructura

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vial y la superestructura del puente. g) Estudios complementarios

Son estudios complementarios a los estudios básicos como: instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias, señalización, coordinación con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto. h) Estudios de trazo y diseño vial de los accesos

Diseño vial: En general el diseño vial procura adaptarse a las condiciones naturales del terreno, evitando los movimientos de tierras excesivos o la construcción de obras de arte o estructuras costosas. Las características del diseño vial depender fundamentalmente de la velocidad directriz adoptada, de la composición y volumen de tránsito, a fin de satisfacer las condiciones mínimas que permitan circular un determinado tipo de vehículo. Trazo: Depende del estudio las características técnicas, la ubicación de lugar situado. El trazado se encarga de determinar las características geométricas de una vía a partir de los factores como com o el tránsito, topografía y velocidades. Se realiza un levantamiento del trazo de la carretera siguiendo alguna trocha que se llega a encontrar en el camino existente.

i)

Estudio de alternativas a nivel de anteproyecto Propuesta de diversas soluciones técnicamente factibles, para luego de una evaluación técnica-económica, elegir la solución más conveniente.

2. Datos de las condiciones funcionales. Los datos de las condiciones funcionales son en general fijados por el propietario o su representante (Ministerio de transportes, Municipalidades) y 9

 

por las normas y/o las especificaciones correspondientes. Entre los datos funcionales más importantes que se deben fijar antes de d e iniciar el proyecto del puente tenemos:

2.1.

Datos geométricos  Ancho de la calzada (número de vías) Dimensiones de la vereda, barandas, etc. Peralte, sobre ancho, pendientes, curvatura, gálibo.

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2.2. Datos de las cargas vivas.    Sistemas de cargas de diseño

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  Cargas excepcionales



  Cargas futuras

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2.3. Otros datos. 

Velocidad de diseño Volumen de tráfico  Accesorios del tablero: vereda, barandas, ductos.

3. Datos socio económicos. Este es un aspecto sumamente importante que debe tomar en cuenta todo proyectista al igual que los funcionarios públicos involucrados en el proyecto. Es un tema que está fuera de los alcances de este texto, pero son datos de gran importancia y por eso es muy oportuno por lo menos indicarlo indicar lo por cuanto no es moral, ni ético proyectar obras públicas como son los puentes, con exceso de materiales y menos aún si esos materiales son importados y causan pérdidas innecesarias de divisas para nuestro país. pa ís. Los puentes se construyen con fondos públicos que son escasos.

4. Geometría.  Los datos anteriores deben ser traducidos en lo posible en un mismo plano cuyas escalas vertical y horizontal sean iguales, porque en él se tiene que ir dibujando el puente, definiendo de esta manera las dimensiones del puente. 11

 

Son las condiciones topográficas e hidráulicas las que definen la longitud a cubrir así como el nivel de rasante. En cambio, su ancho está fijado por ejemplo para el caso de puentes ferroviarios por la trocha de la vía y por el número de vías y la estabilidad transversal. Para el caso de puentes carreteros el ancho queda definido por el número de vías, estimándose como ancho de vía un valor comprendido entre 3 y 4.5 m.

4.1. Longitud.  Cuando el lecho del río a salvar esta e sta bien definida, el problema estará resuelto. r esuelto. En cambio tratándose de zonas llanas donde generalmente los ríos son del tipo maduro, con meandros meandros que dificultan determinar la longitud del puente. La caja ripiosa dará una primera idea del largo que deberá tener el puente, ya que en las grandes crecidas esta puede ser ocupada en su totalidad.  A menudo este ancho es excesivo y puede por tanto construirse un puente más corto que el ancho del lecho ripioso, avanzando con terraplenes bien protegidos y con un buen sistema de drenaje con alcantarillas, si es posible complementando con defensivos y encausadores que garanticen que el río pase siempre por debajo del puente. Tratándose de ríos muy caudalosos, la protección p rotección de los terraplenes mediante defensivos y encausadores, así como la prolongación de aleros en los estribos puede encarecer la obra, de manera que podría resultar más económico y seguro avanzar poco o nada con terraplenes en la caja del río. Así, algunos autores recomiendan para ríos con crecida del río sobre la caja ripiosa superiores a 1.5 m. de altura, encarar con longitudes en todo su ancho. 12

 

Si el puente está ubicado sobre una curva, en él no es posible avanzar con terraplenes por la playa interior (la fuerza centrífuga de la corriente tiende a socavar más la ladera opuesta). En estos casos es aconsejable trazar el puente perpendicularmente al eje de la corriente.

4.2. Perfil longitudinal.  Tomando en consideración las recomendaciones descritas anteriormente, este perfil casi siempre está definido por el del trazado caminero o ferroviario, con pendientes hacia ambos extremos no mayores a 0.75 %.

4.3. Socavaciones.  Uno de los aspectos de alto riesgo en la estabilidad de los puentes, son las socavaciones, que están íntimamente ligadas a las características de los ríos. En general la topografía terrestre presenta una gran variedad de ríos con una diversidad de problemas, sin embargo, por razones prácticas se agrupan en los dos tipos siguientes:

a)

Ríos de caudales bruscamente variables o torrenciales

b) Ríos de caudal relativamente constante (varían más o menos lentamente).

Los ríos de caudal relativamente constante, no dan problemas de índole hidráulico, pero en cambio, los ríos de caudal bruscamente variable los cuales c uales son los que normalmente se encuentran en las regiones bajas, ba jas, con caudal más o menos reducido durante la mayor parte del año, incrementándose enormemente y súbitamente en la época de lluvias y durante los deshielos. 13

 

Presentan problemas de variabilidad de lecho, inundaciones, y socavaciones, para lo cual hay que tener muchos cuidados. Para prever la variabilidad del lecho del río frecuentemente se construyen tramos de descarga o mas alcantarillas alcantari llas en los terraplenes de acceso para que por ahí pasen las aguas que se desprenden del curso principal. Tramos de descarga que deberán merecer continua y celosa vigilancia para evitar desastres por encauzamiento de los caudales principales.

4.4. Defensivos.  Reciben esta denominación los diferentes sistemas destinados a proteger las playas de los ríos y terraplenes de acceso acce so al puente. En consecuencia pueden ser definidos como protecciones y como espigones.

4.5. Protecciones.  Corresponden a pedraplenes que son sistemas de revestimiento con piedra bolona del mayor tamaño posible o en su defecto bloques de hormigón. Estas protecciones deben reforzarse cada cierto tiempo en función a la tendencia a sumergirse o despiezarse hasta que en alguna época se conseguirá una mayor estabilidad en las playas o terraplenes a protegerse. Al pié de las pilas es aconsejable encerrar las piedras dentro de una malla olímpica, reduciéndose así la socavación.

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4.6. Espigones. Estos se ubican aguas arriba y en correspondencia corre spondencia con las playas que tienden a la socavación, provocándose con ellos más bien la sedimentación para estabilizar el cauce del río.

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CONCLUSIONES  

La importancia de los puentes como medio de interconexión entre dos puntos, desde su concepción se puede considerar relevante, pero para par a que en nuestro país se puedan ejecutar proyectos de tal complejidad, debemos superar varios factores (económicos, políticos, culturales y sociales) que qu e limitan el desarrollo de la aplicación de nuevas tecnologías y obtención de capacidades profesionales en nuestro medio.

 

Cabe señalar que n nuestra uestra geografía tan variada ofrece grandes retos para nuestros ingenieros y a la vez una oportunidad para desarrollar nuestra imaginación; el desarrollo de las capacidades debe fomentarse desde el pregrado con una enseñanza más técnica, de campo, que refuerce el conocimiento académico.

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BIBLIOGRAFIA

 

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Rodríguez, A., (Ed. 6). (2012). Puentes –  Con  Con AASTHO LRFD 2010, 2010 , Perú: Per ú: Edición Propia.

   

Galante, D., (2017). Puentes Curvos Atirantados. Madrid: Universidad Politécnica de Madrid. Vélez, W., (2012). Propuesta Metodológica para el Análisis de Puentes Vehiculares Curvos

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 formados por Trabes Trabes de Acero y Losa de Concreto, Nuevo Laredo: Universidad Universidad Autónoma de Nuevo León.

 

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Gomez, P., (2014). Propuesta Técnica de Diseño de Puente Mixto de Forma F orma Curva en Planta en la provincia de Angaraes –   Huancavelica, Huancavelica: Universidad Nacional de Huancavelica

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ANEXOS    

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http://www.mosingenieros.com/2010/02/puente-ponte-octavio-frias-de-oliveira.html

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http://www. http://www.oas.com.br/oas-com-2/ oas.com.br/oas-com-2/oas-engenharia/realizacoes/espe oas-engenharia/realizacoes/especiais/pontesciais/pontes-

   

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https://www.construirtv.com/los-10-puentes-mas-lindos-de-america-latina/  https://www.youtube.com/watch?v=U1NmVdy-YjY  https://www.youtube.com/watch?v=U1NmVdy-YjY  https://www.youtube.com/watch?v=POGJkxwGROM   https://www.youtube.com/watch?v=POGJkxwGROM https://slideplayer.com.br/slide/13626737/  https://slideplayer.com.br/slide/13626737/ 

https://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/estudios-basicos-para-laconstruccion.html..  construccion.html https://es.scribd.com/document/94196533/Primer-Inforome-de-Puentes  

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