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FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TEMA CLASIFICACIÓN DE PUENTES; SEGÚN SUS DIMENSIONES, EL MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN CURSO INGENIERIA DE PUENTES DOCENTE TUTOR MG. EDWARD LEÓN PALACIOS INTEGRANTE CHAVEZ PINTO MAYCOL YONEL GRUPO B HUARAZ-ANCASH 2020

I. INTRODUCCION. La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías (Aedo 2012, 7-8). Los puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad sino en símbolo de su capacidad tecnológica. Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un árbol que usó un hombre prehistórico para conectar las dos orillas de un río. También utilizaron losas de piedra para arroyos pequeños cuando no había árboles cerca (Aedo 2012, 7-8). Los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y eventualmente con piedras, usando un soporte simple y colocando vigas transversales. El puente será una obra permanente que permite salvar un obstáculo natural o artificial como puede ser una vía fluvial, marítima, un valle, una vía de circulación (autopista, ruta, ferrocarril), etc.

II. CLASIFICACIÓN DE LOS PUENTES 2.1. Según la vía soportada Los puentes pueden tener tránsito Permiten la circulación de vehículos, y salvan distintos obstáculos como ríos, bañados y otras vías de comunicación en ciudades. Permiten la circulación de trenes, como los anteriores salvan obstáculos diversos como ríos, acantilados y depresiones. Son utilizados para poder realizar el cruce caminando de avenidas de altas velocidades, rutas rapadas y de gran densidad de tráfico o autopistas.

2.2. Según el material que lo constituye. A. Madera: son los más antiguos y aun se continúan utilizando. Fueron utilizados por primera vez cuando al hombre prehistórico se le ocurrió derribar un árbol de manera que al caer enlazara las dos riberas de una corriente, continuando su uso en tiempos de Julio Cesar, en la época napoleónica hasta que a finales del siglo XVIII cuando se pudo colar el hierro y comenzar a utilizarlo como material estructural de estas obras. El puente con el vano más

extenso (119m) de madera fue construido en 1758 por un carpintero alemán, Urlic Gruberman, en la localidad de Baden, fueron destruidos por los ejércitos de napoleónicos en 1799.

B. Mampostería (Piedra): fueron muy desarrollados en épocas de los romanos, donde primeramente eran construidos de madera, más o menos permanentes y luego con la construcción de sus calzadas los reconstruyeron en bloques de piedra.

C. Metálicos: surgieron a partir de 1820 donde se comienzan a incorporar en Estados Unidos elementos metálicos combinados con las armaduras de madera hasta ese entonces utilizadas. Luego con las bondades que ofrecía el metal para la construcción de puentes se deja de lado la madera, pero no definitivamente, aun es utilizada según sea esta fácil de obtener. Uno de los mayores del mundo es el puente Kill van Kull, en Nueva York, arco metálico (503m) aunque es

posible construirlos de mayores dimensiones existen materiales más económicos.

D. Hormigón Armado: comenzaron a construirse hacia 1930, uno de los más grandes del mundo es el puente de Sando en Suecia, con estructura de arco se construyó en 1943 y tiene un tramo de 264m.

E. Hormigón Pretensado: uno de los más importantes exponentes es el puente José León de Carranza prolongación de la autopista Sevilla - Cadiz con 1400m de longitud y tramo central levadizo.

2.3. Según el funcionamiento estructural. A. Puente viga Se construyeron de madera, hierro, acero, hormigón armado y hormigón pretensado. Suelen utilizarse para puentes en autopistas, ferroviarios.

B. Puente Colgante Los puentes colgantes permiten salvar grandes luces, trabajan con obenques de acero o aleaciones especiales, generalmente de estructural de acero o mixta. Uno de los máximos exponentes es el Golden Gate en San Francisco (EE.UU.) con 1280m de luz.

C. Puente Arco Los puentes arco fueron utilizados desde épocas antiguas, bajo el concepto de “efecto arco”, son muy apropiados para salvar luces Se han construidos desde la antigüedad el primero del que se tienen noticias estuvo en el río Tiber (Roma) 178ªa. C

2.4. Según el funcionamiento mecánico. Permiten el paso de buques de grandes dimensiones, sin necesidad de construir estructuras elevadas en altura.

Es otra opción a tener en cuenta en los proyectos, aunque requieren mantenimiento en forma permanente y siempre existe la posibilidad de que fallen.

Permiten el paso de buques de medianas dimensiones, no son muy utilizados en la actualidad por los costos de mantenimiento elevados.

III. CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS En general las cargas pueden ser divididas en dos grandes grupos: cargas permanentes y cargas transitorias (cargas de vehículos, peatonales, de fluidos, de sismo, de hielo y de colisiones) (Seminario 2004, 24). Adicionalmente, dependiendo del tipo de estructura pueden presentarse otras fuerzas como las debidas al creep, al shrinkage, o al movimiento de los apoyos de la estructura.

A. Carga viva Los efectos de la carga viva en un puente, están supeditados a muchos factores y parámetros como las dimensiones del vehículo, peso total y cargas por eje, configuración de ejes, posición de estas cargas, longitudinal y transversalmente, número de vehículos en el puente, velocidad de los mismos, características del puente en cuanto a materiales tipología estructural y dimensiones; todos estos parámetros implicarían estudios complejos causa - efecto y estudios dinámicos para el diseño de cada puente (MOPC 2011, 67).

B. 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. También se consideran cargas permanentes el empuje de la tierra, la contracción de fragua y el flujo plástico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de construcción y los efectos de asentamientos de apoyo (MTC Y DGCF 2003, 48).

C. 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. También corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante la construcción,

las fuerzas debidas al empuje de agua y sub presiones, los efectos de variaciones de temperatura, las acciones de sismo y las acciones del viento. (MTC Y DGCF 2003, 49).

D. Cargas transitorias Las cargas que estudiaremos a continuación compren de las cargas del tráfico vehicular, del tráfico peatonal, de fluidos, de sismo, de hielo, de deformaciones y las causadas por colisiones. 3.1.4.1 Cargas de vehículos Los efectos del tráfico vehicular comparados con los efectos del tráfico de camiones son despreciables. Debido a esto el diseño de cargas de AASHTO ha desarrollado modelos de tráficos de camiones que son muy variables, dinámicos, y pueden ser combinados con otras cargas de camiones. Esos efectos incluyen fuerzas de impacto (efectos dinámicos), fuerzas de frenos, fuerzas centrífugas, y efectos de otros camiones simultáneos (Seminario 2004, 25).

3.1 ESTADOS LÍMITES a. Estado Límite de Servicio El Estado Límite de Servicio se debe considerar como restricciones impuestas a las tensiones, deformaciones y anchos de fisura bajo condiciones de servicio regular. (LRFD Arto. 1.3.2.2). El Estado Límite de Servicio proporciona ciertos requisitos basados en la experiencia que no siempre se pueden derivar

exclusivamente a partir de consideraciones estadísticas o de resistencia. (LRFD C1.3.2.2) (Martínez y Manzanarez 2005, 26).

b. Estado Límite de Fatiga y Fractura El Estado Límite de Fatiga se debe considerar como restricciones impuestas al rango de tensiones que se da como resultado de un único camión de diseño ocurriendo el número anticipado de ciclos del rango de tensión. (LRFD Arto. 1.3.2.3). La intención del Estado Límite de Fatiga es limitar el crecimiento de las fisuras bajo cargas repetitivas, a fin de impedir la fractura durante el período de diseño del puente. (LRFD C1.3.2.3). (Martínez y Manzanarez 2005, 26).

c. Estado Límite de Resistencia Se debe considerar el Estado Límite de Resistencia para garantizar que se provee resistencia y estabilidad, tanto local como global, para resistir las combinaciones de cargas estadísticamente significativas especificadas que se anticipa que el puente experimentará durante su período de diseño. (LRFD Arto. 1.3.2.4) (Martínez y Manzanarez 2005, 26).

d. Estados Límites correspondientes a Eventos Extremos Se debe considerar el estado límite correspondiente a eventos extremos para garantizar la supervivencia estructural de un puente durante una inundación o sismo significativo, o cuando es embestido por una embarcación o un vehículo (LRFD Arto. 1.3.2.5), (Martínez y Manzanarez 2005, 27).

3.2 CORROSIÓN a. Corrosión en estructuras y puentes La corrosión es un proceso electroquímico natural en el cual la energía ganada en la conversión del hierro en acero es liberada en forma de corriente directa. La combinación de los iones de hierro con el electrolito en el ánodo produce la corrosión de los productos que pueden llegar a ocupar 7 veces más volumen que el acero original. En estructuras de concreto reforzado, el electrolito es cloruro en agua y los ánodos del acero reforzado corroen. Generalmente, el deterioro en puentes de concreto y estructuras es causado por iones de cloruros (Aedo 2012, 12). Buscando disminuir los riesgos de deterioración de equipos o la interferencia de productos de corrosión en las reacciones, prácticamente todos los sectores, en algún momento, tienen la necesidad de seguir una especificación adecuada para los materiales. La experiencia demuestra que entre el 20 y el 25% de las pérdidas por corrosión podrían ser evitadas mediante la aplicación de las tecnologías conocidas en el campo de la protección contra la corrosión (Aedo 2012, 12).

b. Factores que influyen en la corrosión Según menciona (Aedo 2012, 13) las condiciones en donde un metal puede estar expuesto a la corrosión pueden variar extensamente. En resumen podemos mencionar los siguientes tipos: Exposición a la atmósfera exterior. La cantidad de corrosión puede depender principalmente en el tipo de metal o mezcla de

metales, a la corriente de lluvia, la temperatura, el grado de polución y el ángulo, y la extensión de exposición a los vientos y lluvias. Exposición a atmósfera interior. La atmósfera interior de un edificio puede variar, la exposición es más severa en el baño y cocina donde es más cálido y húmedo que en el living donde es más seco. Contacto con otros materiales como concretos, cal, madera, entre otros. Contacto con agua, o con agua que contiene ácido disuelto, alcalino (álcalis) o sales. Contacto entre distintos metales. Acción galvánica puede ocurrir entre dos metales diferentes en contacto.

c. Protección catódica para estructuras de concreto En algunas áreas del país, la introducción de la sal en el concreto deteriora la estructura de los puentes. Esto causa desgastes en el acero. Sea como sea, existiendo estructuras, que están contaminadas por la sal, es muy difícil utilizarlos. La protección catódica es una tecnología que usa corriente eléctrica directa para contrarrestar la corrosión externa normal de una estructura que contiene metal, como un puente de metal o un puente de concreto con componentes de acero reforzado.

IV. MATERIALES PARA LA ELABORACIÓN DE PUENTES 4.1 Agregados Para utilizar los agregados alta resistencia, el tamaño en la mayoría de los casos, es de 1.9 cm de diámetro ó 3/4 de pulgada, para facilitar la colocación del concreto. Se controla que los agregados no contengan vetas de arcilla que puedan producir cambios excesivos de volumen. Para el concreto normal de alta resistencia, se utiliza tanto la grava como la roca triturada, aunque con la grava se obtiene mejor manejabilidad y compactación, con relaciones bajas de agua y de cemento de (0.3 a 0.4); en concretos de muy alta resistencia. (Aquino y Hernández 2004, 198)

4.2 Aditivos Los aditivos en el concreto presforzado permiten que la relación del agua y el cemento sea más baja, conservando la manejabilidad del concreto; algunos reducen también la contracción y otros son retardantes a temperaturas normales. Una consideración conveniente para el uso de aditivos que contengan CaCL2 (el cloruro de calcio es frecuentemente utilizados en colados de concreto convencional) es que éstos en concreto presforzado, causan corrosión, especialmente cuando se emplea curado con vapor (Aquino y Hernández 2004, 202). Aún, usando curado normal a base de agua, el CaCL2 reduce las propiedades del cemento y puede ocasionar corrosión. Por lo tanto, para trabajos de pre esfuerzo, el mayor porcentaje aceptable

de cloruro de calcio es 0.1% de la mezcla total para reducir la corrosión en los materiales de hierro o acero para mayor prevención en la construcción. (Aquino y Hernández 2004, 198)

4.3 Cemento Los cementos más utilizados en concreto pre forzado son los tipos I, II y III, o una modificación de éstos; el cemento se escoge basado en los criterios de alta resistencia rápida, contracción mínima, durabilidad y economía, evitando que las fracturas sean demasiado rápidas y de esa manera evitaremos la destrucción de las construcciones. (Casas 1991, 24- 37). Los cementos de tipo I son adecuados para la mayoría de trabajos en edificios, pero el tipo II es preferible para ambientes costeros y marinos; las neblinas o partículas de sal pueden llegar hasta 80 km o más, tierra adentro, y el cemento tipo II proporciona mayor durabilidad al concreto, debido a sus propiedades para frenar la corrosión en el hierro de refuerzo. Algunos cementos tipo III tienden a ocasionar fraguado acelerado o bien contracción excesiva durante el curado con vapor (Casas 1991, 24-37). Se han desarrollado cementos tipo II modificados o cementos para pre esfuerzo, estos tienen molido más fino que el tipo II convencional. El cemento tipo V (resistente a los sulfatos) no es realmente tan adecuado como el tipo II para la mayor parte de aplicaciones en pre forzados; el tipo V tiene un contenido bajo de C3A, el cual proporciona al concreto mayor

durabilidad bajo ataques del agua de mar y de sulfatos, pero reduce la protección contra la corrosión del hierro (Casas 1991, 24-37.). V. CONCLUSIONES En conclusión, los puentes desde su creación han jugado un papel importante dentro de la vida del humano porque le ha facilitado el trasladarse de un lugar a otro separados ya sea por un río u otros obstáculos. Los puentes comunican, unen pueblos y hasta países trayendo desarrollo y progreso. Se puede decir que la norma peruana contiene las principales especificaciones necesarias para el diseño de los puentes más comunes.

VI. RECOMENDACIONES Recomiendo este trabajo monográfico al público general, quienes buscan información acerca de todo lo que son los puentes, sus tipos, características, y su historia. Esta recomendación va especialmente para todos aquellos que desean realizar monografías que deba agenciarse de libros, tesis o algún otro documento para hacer una buena monografía y sea una excelente información Toda la información recolectada de las diferentes fuentes se deberá citar adecuadamente al ámbito académico o laboral al que va ser presentado el trabajo de investigación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.

Aquino, Denis Aníbal y Rhina María Hernández Aldana, Manual de construcción de puentes de concreto. San Salvador. Universidad de El Salvador.

2.

Arcil, Javier. 2006. Ingeniería y Pensamiento. 2da. Ed. Sevilla: Ariel. Belmonte Hugo.

Puentes.

4ta

ed.

La

Paz

Bolivia.

http://www.esi2.us.es/~aracil/Libro_Ingenieria.pdf. (Consulta el 01/07/2014).

3.

Casas Ruis, Juan Ramón. Aspectos tecnológicos de los nuevos materiales en los puentes. Revista Obra Pública, No. 20 (Puentes II). Crespo Villalaz, Carlos. 2000. Vías De Comunicación. 3ra ed. México: Limusa S.A. de C.V. Heyman, Jacques. 1999.

4.

Martínez, Jáenz Pedro Moisés y José Salvador Manzanares Berroterán, 2005: “Diseño de Puentes con la Norma AASHTO LRFD 2005” 16ava