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MT6-405 MANDO DE ADIESTRAMIENTO Y DOCTRINA DIRECCIÓN DE DOCTRINA, ORGÁNICA Y MATERIALES

MANUAL TÉCNICO PUENTES

FECHA DE ENTRADA EN VIGOR: 1-3-2000 DEROGA: MANUAL. PUENTES. (M-4-5-4) GRADO DE CLASIFICACIÓN: SIN CLASIFICAR

PARA USO INTERNO EN LAS FUERZAS ARMADAS

MANDO DE ADIESTRAMIENTO Y DOCTRINA DIRECCIÓN DE DOCTRINA, ORGÁNICA Y MATERIALES Publicaciones y Reglamentos Resolución 552/15701/99

Cód. Informático: 1999010915 Se aprueba la Publicación Militar del Ejército de Tierra: “Manual. Puentes (MT6-405)”, que entrará en vigor el día 1 de marzo de 2000, quedando derogada a partir de esa fecha la Publicación Militar del Ejército de Tierra: “Manual. Puentes. (M-4-5-4)”, aprobada por Orden Circular 3-V-76, de 3 de mayo de 1976. La Imprenta del Centro Geogr á fico del Ejército, encargada de la edición, realizará la distribución general, remitiendo gratuitamente a las Unidades, Centros y Organismos (UCO,s.) el número de ejemplares que determine la Dirección de Doctrina, Orgánica y Materiales del Mando de Adiestramiento y Doctrina. Las UCO,s. y componentes de las Fuerzas Armadas que part i c u l a rmente deseen esta publicación, podrán adquirirla al precio unitario de 100 pesetas, solicitándola directamente al Centro Geográfico del Ejército. Grado de clasificación: Sin clasificar. Nivel de difusión: Para uso interno de las Fuerzas Armadas. Granada, 27 de octubre de 1999.

El Teniente General Jefe del Mando de Adiestramiento y Doctrina, VÍCTOR RODRÍGUEZ CERDIDO

(CÓDIGO)

(TÍTULO)

PROPUESTA DE MEJORA A fin de mejorar la calidad de esta Publicación se ru ega a los usuarios comuniquen al MADOC. (DIDOM.) cualquier error, sugerencia o cambio, citando claramente la página, párrafo, línea o lámina a que se refieran. Página

Párrafo, línea o figura

OBSERVACIONES

AUTOR DE LA SUGERENCIA: Empleo: ..................................................................................................................................................................................................... Nombre: .................................................................................................................................................................................................... Destino: ..................................................................................................................................................................................................... Dirección, teléfono o fax de contacto: .................................................................................................................................... ....................................................................................................................................

Remitir a: EXCMO. SR. GENERAL SUBDIRECTOR DE DOCTRINA DIRECCIÓN DE DOCTRINA, ORGÁNICA Y MATERIALES ACUARTELAMIENTO “LA MERCED”, 18071 GRANADA

ÍNDICE

Páginas

Introducción ...........................................................................................................................

XI

CAPÍTULO 1 GENERALIDADES 1.1. 1.2. 1.2.a. 1.2.b. 1.2.c. 1.2.d. 1.2.e. 1.3. 1.4. 1.4.a. 1.4.b. 1.4.c. 1.4.c.(1). 1.4.c.(2). 1.4.d. 1.4.d.(1). 1.4.d.(2). 1.4.e.

Definición de los términos normalizados sobre puentes utilizados en este Manual .................................................................................................... Organización de los puentes ....................................................................... Tablero ........................................................................................................ Estructura .................................................................................................... Dispositivo de apoyo .................................................................................. Soportes ...................................................................................................... Cimentación ................................................................................................ Clasificación de las obras de paso .............................................................. Detalles constructivos ................................................................................. Tablero ........................................................................................................ Estructura .................................................................................................... Dispositivo de apoyo .................................................................................. Rótulas ........................................................................................................ Apoyos elastoméricos ................................................................................. Soportes ...................................................................................................... Pilas ............................................................................................................ Estribos ....................................................................................................... Cimentación ................................................................................................

1-1 1-3 1-3 1-3 1-4 1-4 1-4 1-4 1-7 1-7 1-8 1-8 1-8 1-10 1-11 1-11 1-12 1-13

CAPÍTULO 2 PROYECTO Y CÁLCULO 2.1. 2.2. 2.2.a. 2.2.a.(1).

Introducción ................................................................................................ Documentos de un proyecto ....................................................................... Memoria ...................................................................................................... Orden recibida ............................................................................................ — III —

2-1 2-1 2-1 2-2

Páginas

2.2.a.(2). 2.2.a.(3). 2.2.a.(4). 2.2.a.(5). 2.2.b. 2.2.c. 2.2.d. 2.2.d.(1). 2.2.d.(2). 2.2.e. 2.3. 2.3.a. 2.3.b. 2.3.c. 2.4. 2.4.a. 2.4.b. 2.5. 2.5.a. 2.5.b. 2.5.c. 2.6. 2.6.a. 2.7. 2.7.a. 2.7.b. 2.7.b.(1). 2.7.b.(2). 2.7.b.(3). 2.8. 2.8.a. 2.8.b. 2.8.c. 2.8.c.(1). 2.8.c.(2). 2.8.c.(3). 2.8.c.(4). 2.8.d. 2.8.e. 2.8.f.

Solución adoptada ....................................................................................... Cargas adoptadas y coeficientes de seguridad ............................................ Materiales ................................................................................................... Características del terreno .......................................................................... Planos .......................................................................................................... Prescripciones técnicas particulares ........................................................... Presupuestos ............................................................................................... Precios ........................................................................................................ Mediciones .................................................................................................. Planificación de la ejecución de los trabajos .............................................. Planeamiento de un proyecto ...................................................................... Estudio previo ............................................................................................. Reconocimientos ........................................................................................ Redacción del proyecto .............................................................................. Solicitaciones .............................................................................................. Generalidades ............................................................................................. Esfuerzos en puentes militares ................................................................... Resistencias características de los materiales empleados ........................... Aceros ......................................................................................................... Maderas ...................................................................................................... Hormigones ................................................................................................ Coeficientes de seguridad ........................................................................... Tensiones admisibles en aceros estructurales ............................................. Fórmulas de aplicación directa ................................................................... Determinación de esfuerzos ........................................................................ Determinación de secciones ....................................................................... Acero laminado ........................................................................................... Madera ........................................................................................................ Hormigón .................................................................................................... Ábacos y tabla para cálculo rápido ............................................................. Sobrecargas ................................................................................................. Pesos propios .............................................................................................. Solicitación de flexión y de cortadura ........................................................ Viguetas de pavimento (metálicas) ............................................................. Tablones ...................................................................................................... Vigas principales.......................................................................................... Traveseros o cumbreras .............................................................................. Solicitación a compresión ........................................................................... Deformaciones por flexión ......................................................................... Estabilidad ..................................................................................................

2-2 2-2 2-2 2-2 2-2 2-3 2-3 2-3 2-3 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-5 2-5 2-6 2-6 2-6 2-7 2-7 2-7 2-10 2-10 2-14 2-14 2-15 2-15 2-15 2-15 2-15 2-15 2-16 2-16 2-16 2-16 2-16

CAP ÍTULO 3 CONSTRUCCIÓN DE PUENTES 3.1. 3.2. 3.3. 3.3.a. 3.3.a.(1).

Generalidades ............................................................................................. Estudio del terreno ...................................................................................... Estudio del proyecto ................................................................................... Adaptación al emplazamiento asignado ..................................................... Altura del puente ........................................................................................ — IV —

3-1 3-1 3-2 3-2 3-2

Páginas

3.3.a.(2). 3.3.a.(3). 3.3.a.(4). 3.3.a.(5). 3.3.a.(6). 3.4. 3.4.a. 3.4.b. 3.4.b.(1). 3.4.b.(2). 3.4.b.(3). 3.4.b.(4). 3.4.c. 3.5. 3.5.a. 3.5.b. 3.6. 3.6.a. 3.6.b. 3.6.c. 3.6.d.

Luz de los tramos ........................................................................................ Cargas ......................................................................................................... Materiales disponibles ................................................................................ Medios auxiliares ........................................................................................ Mano de obra .............................................................................................. Planeamiento de la construcción ................................................................ Personal ...................................................................................................... Trabajos ...................................................................................................... Accesos ....................................................................................................... Playa de lanzamiento .................................................................................. Construcción del puente ............................................................................. Colocación de la vigas ................................................................................ Organización ............................................................................................... Ejecución .................................................................................................... Control de trabajos ...................................................................................... Control de calidad ....................................................................................... Medios auxiliares ........................................................................................ Encofrados y cimbras ................................................................................. Andamios .................................................................................................... Aparatos de fuerza ...................................................................................... Maquinaria ..................................................................................................

3-3 3-3 3-3 3-3 3-3 3-3 3-3 3-5 3-5 3-6 3-6 3-6 3-7 3-7 3-7 3-7 3-8 3-8 3-9 3-12 3-19

CAPÍTULO 4 INSPECCIONES PRINCIPALES DE LOS PUENTES 4.1. 4.1.a. 4.2. 4.2.a. 4.2.b. 4.2.c. 4.3. 4.3.a. 4.3.b. 4.3.c. 4.4. 4.4.a. 4.4.a.(1). 4.4.a.(1).(a). 4.4.a.(1).(b). 4.4.a.(1).(c). 4.4.a.(1).(d). 4.4.a.(1).(e). 4.4.a.(2). 4.4.b. 4.4.b.(1). 4.4.b.(2). 4.4.b.(3).

Introducción ................................................................................................ Definición de inspección ............................................................................ Tipos de inspecciones. Frecuencia ............................................................. Inspecciones rutinarias o superficiales ....................................................... Inspecciones principales ............................................................................. Inspecciones especiales .............................................................................. Medios ......................................................................................................... Humanos ..................................................................................................... Materiales ................................................................................................... Documentación ........................................................................................... Zonas esenciales de inspección en un puente ............................................. Inspección del cimiento .............................................................................. Ausencia de agua. Corriente somera .......................................................... En el cimiento ............................................................................................. En el terreno de cimentación ...................................................................... En el terraplén adyacente ............................................................................ En las defensas hidráulicas ......................................................................... En otros elementos de protección ............................................................... Inspecciones bajo el agua ........................................................................... Inspección de la subestructura .................................................................... Estribos ....................................................................................................... Pilas ............................................................................................................ Dispositivo de apoyo .................................................................................. — V —

4-1 4-1 4-2 4-2 4-2 4-2 4-3 4-3 4-3 4-3 4-4 4-4 4-4 4-4 4-4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-7 4-7 4-8 4-10

Páginas

4.4.c. 4.4.c.(1). 4.4.c.(2). 4.4.c.(3). 4.4.c.(3).(a). 4.4.c.(3).(b). 4.4.c.(3).(c). 4.4.c.(3).(d). 4.4.c.(3).(e). 4.4.c.(3).(f). 4.4.c.(3).(g). 4.4.c.(3).(h). 4.4.d. 4.4.d.(1). 4.4.d.(2). 4.4.d.(3). 4.4.d.(4).

Inspección de la superestructura ................................................................. Elementos metálicos (Puentes metálicos) ................................................... Elementos de hormigón (Puentes de hormigón) ......................................... Elementos de fábrica de piedra, ladrillo o bloques de hormigón (Puentes de fábrica) ............................................................................................... En bóvedas .................................................................................................. En tímpanos ................................................................................................ En tajamares ............................................................................................... En impostas ................................................................................................. En el sistema de drenaje ............................................................................. En juntas y uniones ..................................................................................... En rellenos .................................................................................................. Otras observaciones .................................................................................... Inspección de los equipamientos ................................................................ Calzada y aceras ......................................................................................... Juntas de dilatación ..................................................................................... Sistema de drenaje ...................................................................................... Elementos de seguridad ..............................................................................

4-10 4-11 4-14 4-17 4-17 4-19 4-19 4-20 4-20 4-20 4-20 4-20 4-21 4-21 4-21 4-21 4-22

CAPÍTULO 5 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUENTES 5.1. 5.2. 5.2.a. 5.2.a.(1). 5.2.a.(2). 5.2.b. 5.2.c. 5.2.c.(1). 5.2.c.(2). 5.2.c.(3). 5.2.d. 5.2.d.(1). 5.2.d.(2). 5.2.d.(2).(a). 5.2.d.(2).(b). 5.2.d.(3). 5.2.d.(3).(a). 5.2.d.(3).(b). 5.2.d.(3).(c). 5.2.d.(4). 5.3. 5.3.(a). 5.3.(a).(1). 5.3.(a).(2). 5.3.(a).(3). 5.3.(a).(4).

Generalidades .............................................................................................. Cargas consideradas .................................................................................... Cargas permanentes .................................................................................... Peso propio ................................................................................................. Cargas muertas ............................................................................................ Sobrecargas ................................................................................................. Cargas de vehículos tipo ............................................................................. Clases y vehículos tipo ............................................................................... Esfuerzos generados por los vehículos tipo ................................................ Curvas de clasificación militar ................................................................... Clasificación de vehículos .......................................................................... Generalidades ............................................................................................. Método militar normalizado de clasificación de vehículos ........................ Método de clasificación .............................................................................. Casos particulares ....................................................................................... Método de campaña de determinación de pesos de vehículos ................... Casos generales ........................................................................................... Vahículos sobre ruedas ............................................................................... Vehículos sobre orugas ............................................................................... Método rápido de clasificación militar (provisional) ................................. Clasificación de puentes ............................................................................. Consideraciones previas ............................................................................. Introducción ................................................................................................ Procedimiento ............................................................................................. Gálibo ......................................................................................................... Acciones dinámicas .................................................................................... — VI —

5-1 5555555555555555555555555-

Páginas

5.3.(a).(5). 5.3.(a).(6). 5.3.(a).(7). 5.3.(a).(8). 5.3.(b). 5.3.(b).(1). 5.3.(b).(2). 5.3.(b).(3). 5.3.(b).(4). 5.3.(c). 5.3.(c).(1). 5.3.(c).(2). 5.3.(c).(3). 5.3.(c).(3).(a). 5.3.(c).(3).(b). 5.4. 5.4.(a). 5.4.(a).(1). 5.4.(a).(2). 5.4.(b). 5.4.(c). 5.4.(c).(1). 5.4.(c).(2). 5.4.(d). 5.4.(e). 5.4.(e).(1). 5.4.(e).(1).(a). 5.4.(e).(1).(b). 5.4.(e).(1).(c). 5.4.(e).(1).(d). 5.4.(e).(1).(e). 5.4.(e).(1).(f). 5.4.(e).(2). 5.4.(e).(2).(a). 5.4.(e).(2).(b). 5.4.(e).(2).(c). 5.4.(e).(2).(d). 5.5. 5.5.(a). 5.5.(b). 5.5.(b).(1). 5.5.(b).(2). 5.5.(b).(3). 5.5.(b).(4). 5.5.(c).

Coeficiente de seguridad ............................................................................. Examen de la estructura .............................................................................. Luces de puentes ......................................................................................... Tablas .......................................................................................................... Determinación de la clase conocidas las cargas iniciales en el caso de puentes de vigas ...................................................................................... Procedimiento ............................................................................................. Puentes calculados según la “instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado” .................................................................................. Puentes calculados según la “instrucción relativa a las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras”. TEC. 71 (OM. de 28 de febrero de 1972. BOE. de 18 de abril de 1972) ............................ Puentes calculados según la “instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras (IAP)” ........................... Determinación de la clase no conocidas las cargas iniciales ...................... Puentes de arcos de mampostería ............................................................... Puentes metálicos ....................................................................................... Puentes de vigas de celosía ......................................................................... Método de cálculo ...................................................................................... Procedimientos ........................................................................................... Regulación y normas de paso ..................................................................... Tipos de pasos ............................................................................................. Paso normal ................................................................................................ Paso con precaución ................................................................................... Clasificación ............................................................................................... Números-clase ............................................................................................ Pasos normales ........................................................................................... Pasos especiales .......................................................................................... Medidas en el caso de que sea necesario aumentar la clase del puente....... Señalización de puentes y vehículos ........................................................... Señalización de puentes .............................................................................. Objeto ......................................................................................................... Señales ........................................................................................................ Tipos de señales circulares ......................................................................... Señales rectangulares .................................................................................. Empleo de los paneles rectangulares .......................................................... Colocación de las señales ........................................................................... Señalización de vehículos ........................................................................... Tipos de clases de los vehículos ................................................................. Tipos de inscripciones de los vehículos ...................................................... Forma, dimensiones y color de las inscripciones ....................................... Colocación de las inscripciones .................................................................. Reconocimiento técnico de los puentes existentes ..................................... Finalidad ..................................................................................................... Ejecución del reconocimiento .................................................................... Constitución del puente .............................................................................. Acción del enemigo .................................................................................... Deterioro físico ........................................................................................... Características del curso de agua o cortadura ............................................. Informe ....................................................................................................... — VII —

555555555555555555555555555555555555555555555-

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CAPÍTULO 6 REFUERZO Y REPARACIÓN DE PUENTES 6.1. 6.1.a. 6.1.b. 6.1.b.(1). 6.1.b.(2). 6.1.b.(3). 6.1.b.(4). 6.1.b.(5). 6.1.b.(6). 6.1.b.(7). 6.1.b.(8). 6.1.b.(8).(a). 6.1.b.(8).(b). 6.1.b.(8).(c). 6.1.b.(8).(c).(1). 6.1.b.(8).(c).(2). 6.1.c. 6.1.c.(1). 6.1.c.(2). 6.1.c.(3). 6.1.c.(4). 6.1.c.(5). 6.1.d. 6.1.d.(1). 6.1.d.(2). 6.1.d.(3). 6.1.d.(4). 6.1.e. 6.1.f. 6.1.g. 6.1.g.(1). 6.1.g.(2). 6.1.g.(3). 6.1.g.(4). 6.1.g.(4).(a). 6.1.g.(4).(b). 6.1.g.(5). 6.1.g.(5).(a). 6.1.g.(5).(b). 6.1.g.(5).(c). 6.1.g.(5).(d). 6.1.g.(6). 6.1.g.(6).(a).

Refuerzo de puentes .................................................................................... Generalidades ............................................................................................. Refuerzo de puentes de madera .................................................................. Puentes de largueros simples apoyados ...................................................... Puentes de largueros compuestos apoyados ............................................... Puentes de largueros y tornapuntas ............................................................. Puentes de vigas extremas armadas superiormente con pares .................... Puentes de vigas armadas inferiormente con sopandas apoyadas .............. Puentes de vigas armadas superiormente con tablero inferior ................... Puentes de vigas de celosía ......................................................................... Refuerzo de la superestructura ................................................................... Refuerzo del tablero .................................................................................... Refuerzo de largueros o vigas ..................................................................... Refuerzo de los apoyos ............................................................................... Refuerzo de los apoyos existentes .............................................................. Aumento del número de soportes ............................................................... Refuerzo de puentes metálicos ................................................................... Refuerzo de puentes metálicos. Añadiendo vigas longitudinales ............... Refuerzo de puentes metálicos. Reforzando vigas principales ................... Refuerzo de puentes metálicos. Aumentando número de tramos ............... Refuerzo de puentes metálicos. Disminuyendo la luz libre de los tramos con sistemas de tornapuntas y sopandas ........................................................ Consideraciones sobre el refuerzo de puentes metálicos ............................ Refuerzo de puentes de arcos de fábrica .................................................... Insuficiencia de sección en las bóvedas de medio punto ............................ Desplazamientos de la cimentación ............................................................ Ruina o deterioro intenso de la fábrica o elementos constructivos ............. Rotación de los apoyos ............................................................................... Refuerzo de pontones ................................................................................. Refuerzo de puentes de hormigón armado ................................................. Recalces de cimentaciones ......................................................................... Generalidades ............................................................................................. Definición ................................................................................................... Necesidad de recalzar. Causas determinantes ............................................. Causas determinantes de un recalce. Clasificación .................................... Variaciones de las condiciones del entorno de una estructura, que pueden dar lugar a un recalce .............................................................................. Variaciones en las hipótesis del proyecto que pueden dar lugar a un recalce .. Tipos de recalces. Clasificación y descripción ........................................... Principios generales .................................................................................... Apuntalamientos ......................................................................................... Acodalamientos .......................................................................................... Apeo en pórtico .......................................................................................... Tipos de recalces. Clasificación .................................................................. Los derivados de deficiencias o deterioro del cimiento, por cualquier causa .. — VIII —

6-1 6-1 6-3 6-4 6-4 6-5 6-6 6-6 6-7 6-7 6-8 6-8 6-8 6-9 6-9 6-9 6-11 6-11 6-11 6-11 6-11 6-11 6-14 6-14 6-14 6-15 6-15 6-15 6-18 6-18 6-18 6-19 6-19 6-19 6-19 6-20 6-20 6-20 6-21 6-21 6-22 6-23 6-23

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6.1.g.(6).(b).

Los originados por insuficiencias o disminución de la capacidad de carga del terreno ............................................................................................... 6.1.g.(6).(b).(1). Recalces consistentes en incrementar el tamaño efectivo del área cargada..... 6.1.g.(6).(b).(2). Recalces consistentes en transferir las cargas a estratos más profundos .... 6.1.g.(6).(b).(3). Recalces realizados mejorando la resistencia al corte y la deformabilidad del terreno de cimentación ...................................................................... 6.1.g.(6).(b).(4). Recalces especiales ..................................................................................... 6.2. Reparación de puentes ................................................................................ 6.2.a. Entretenimiento normal .............................................................................. 6.2.a.(1). Tablero de puentes de carretera .................................................................. 6.2.a.(2). Piezas metálicas .......................................................................................... 6.2.a.(3). Hormigón .................................................................................................... 6.2.a.(4). Cimentación ................................................................................................ 6.2.a.(5). Accesos ....................................................................................................... 6.2.b. Reparaciones urgentes ................................................................................ 6.2.b.(1). Reparación con madera .............................................................................. 6.2.b.(2). Reparaciones con rollizos ........................................................................... 6.2.b.(3). Puentes de caballetes .................................................................................. 6.2.b.(4). Reparación de puentes sobre flotantes de madera ...................................... 6.2.b.(5). Reparación de puentes de pilotes ................................................................ 6.2.c. Reparación de las superestructuras ............................................................. 6.2.c.(1). Reparación de los apoyos ........................................................................... 6.2.c.(2). Refuerzo de viguetas y traveseros .............................................................. 6.2.c.(3). Reparación de vigas de celosía ................................................................... 6.2.c.(4). Reparación de puentes de mampostería ...................................................... 6.2.d. Empleo de material Bailey .......................................................................... 6.2.e. Relleno de tierra y rocas ............................................................................. 6.2.f. Efectos producidos por los apoyos en los cursos de agua ..........................

6-25 6-25 6-26 6-30 6-33 6-33 6-34 6-34 6-34 6-35 6-35 6-35 6-36 6-36 6-36 6-36 6-36 6-37 6-37 6-37 6-37 6-38 6-38 6-43 6-43 6-43

ANEXO A FICHAS DE PUENTES A.1. A.2.

Ficha de reconocimiento de puente ............................................................ Ficha de inspección de puentes de carreteras .............................................

A-2 A-4

ANEXO B VALORES ESTÁTICOS DE PERFILES Tabla B.1. Tabla B.2. Tabla B.3. Tabla B.4. Tabla B.5. Tabla B.6. Tabla B.7. Tabla B.8.

IPN............................................................................................................... IPE. .............................................................................................................. HEB. ............................................................................................................ HEA. ........................................................................................................... HEM. .......................................................................................................... UPN. ........................................................................................................... (UPN.) ......................................................................................................... (UPN.) ......................................................................................................... — IX —

B-2 B-3 B-4 B-5 B-6 B-7 B-8 B-9

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ANEXO C VIGAS SIMPLES APOYADAS EN LOS EXTREMOS Y CONTINUAS DE DOS VANOS IGUALES C.1. C.1.a. C.1.b. C.1.c. C.1.d. C.1.e. C.1.f. C.2. C.2.a. C.2.b. C.2.c. C.2.d.

Vigas simples apoyadas en los extremos .................................................... Carga puntual no centrada .......................................................................... Carga puntual centrada ............................................................................... Dos cargas puntuales centradas .................................................................. Carga repartida, en un tramo, no centrada .................................................. Carga repartida, en un tramo, en el extremo ............................................... Carga repartida en toda la viga ..................................................................... Vigas continuas de dos vanos iguales ......................................................... Carga puntual centrada en cada vano ......................................................... Carga puntual centrada en un vano ................................................................... Carga repartida en un vano .......................................................................... Carga repartida en los dos vanos .................................................................

C-2 C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 C-8 C-8 C-9 C-10 C-11

ANEXO D COEFICIENTES DE PANDEO PARA LOS DISTINTOS TIPOS DE ACERO Tabla D.1. Tabla D.2. Tabla D.3.

A-37 ............................................................................................................ A-42 ............................................................................................................ A-52 ............................................................................................................

D-2 D-3 D-4

ANEXO E EJERCICIOS DE REFUERZO DE PUENTES E.1. E.2. E.3. E.4.

Reconocimiento del puente ........................................................................ Nuevo tren de cargas a considerar .............................................................. Cálculo del tablero ...................................................................................... Cálculo y comprobación de viguetas ..........................................................

E-1 E-2 E-3 E-4

APÉNDICE I NOTACIONES Y ABREVIATURAS DE USO MÁS FRECUENTE EN ESTE MANUAL I.1. I.2. I.3.

Notaciones en acero y hormigón ................................................................ Otras notaciones de uso general ................................................................. Abreviaturas ................................................................................................ APÉNDICE II REFERENCIAS EMPLEADAS

— X —

I-1 I-2 I-3

INTRODUCCIÓN Una nueva edición del Manual de Puentes para uso del Oficial de Ingenieros ve la luz con la aprobación de la Superioridad. Aparte de reimpresiones y refundiciones más o menos completas que han ido apareciendo, ésta es la séptima edición. Y es que en las técnicas puestas al alcance del Oficial de nuestra Arma, la relativa a los puentes es la que más transformaciones experimenta, tanto en los materiales utilizados como en los procedimientos de construcción y empleo. Por eso, este Manual presenta ciertas innovaciones que conviene destacar: — Resume un criterio múltiple en cuanto concierne al empleo militar de los puentes, cálculo, construcción, inspecciones principales, determinación de resistencia de los construidos y en servicio y su refuerzo. — Incorpora los procedimientos, léxico y notaciones normalizados por los organismos civiles correspondientes, con vistas a lograr un tratamiento homogéneo de estos problemas. No se tratan las características más sobresalientes de los materiales militares, reglamentarios o en uso en nuestro Ejército y en los principales países, puesto que se contemplan en la PMET. MT6 Manual Técnico de Puentes.

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CAPÍTULO 1 GENERALIDADES

1.1. DEFINICIÓN DE LOS TÉRMINOS NORMALIZADOS SOBRE PUENTES UTILIZADOS EN ESTE MANUAL Acción. Es toda causa capaz de originar una solicitación o efecto en la estructura o sus elementos. Acera. Franja longitudinal de la carretera, elevada o no, destinada al tránsito de peatones. Aleta. Elemento del estribo que contiene lateralmente el terraplén, evitando que sus taludes invadan el obstáculo inferior que el puente salva. Andén. Acera elevada. Apoyo. Elemento que sustenta una estructura o un elemento de ella. Arcén. Franja longitudinal pavimentada, contigua a la calzada, no destinada al uso de vehículos automóviles más que en circunstancias excepcionales. Arco. Elemento estructural de directriz curva destinado a salvar un vano. Badén. Obra de desagüe que permite el paso de aguas torrenciales por encima de un camino. Barandilla. Antepecho compuesto, generalmente, de balaustres y barandales de poco espesor, destinada a evitar la caída de personas. Barrera de seguridad. Sistema de contención de vehículos empleado en los márgenes o en las medianas de la carretera. Barrera flexible. Son las que se deforman durante el impacto del vehículo, pudiendo sufrir una deformación permanente. Estas barreras pueden determinar la posición y magnitud de las fuerzas de contacto. Detrás de esta clase de barreras hay que contar con espacio suficiente para su deformación sin que el vehículo que la acompaña incurra en peligros adicionales. Pertenecen a esta clase las barreras metálicas y las de hormigón prefabricadas no ancladas al cimiento. Barrera rígida. Son las proyectadas de manera que los desplazamientos que puedan sufrir en caso de impacto resulten de menor orden de magnitud que la base de apoyo de la barrera. Estas barreras pueden determinar la posición, pero no la magnitud de las fuerzas de contacto, las cuales dependen de la deformación del vehículo. Las fuerzas de contacto dependen más del rozamiento entre estas barreras y el vehículo y entre éste y el terreno, que las deformables. Pertenecen a esta clase las barreras de hormigón ancladas a un cimiento. 1-1

Bordillo. Encintado de una acera o arcén que tiene una altura superior a 5 cm sobre la calzada. Calzada. Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos que se compone de un cierto número de carriles. Caño. Tubo de sección circular u ovoide que facilita el paso de agua a través de un terraplén. Capa de rodadura. Parte superior de un puente o vía de circulación de naturaleza y espesor variables, destinada a facilitar el paso, distribuir en mejores condiciones las sobrecargas y proteger contra el desgaste y deterioros. Carril. Franja longitudinal en que puede estar dividida la calzada, delimitada o no por marcas viales longitudinales, y con anchura suficiente para la circulación de una fila de automóviles que no sean motocicletas. Clase de un puente. Cifra referida al mayor vehículo normalizado OTAN que puede circular sobre un puente. Existen 16 clases: 4, 8, 12, 16, 20, 24, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120 y 150. Cimentación. Elemento de la estructura que transmite las cargas al terreno. Defensa. Elemento longitudinal del tablero cuyo fin es impedir que los vehículos invadan ciertas zonas reservadas a otros usos, o que sirven de protección de las pilas de un puente contra choques originados por el tráfico de la vía que el puente salva (vehículos, barcos, etc.). Dispositivo de apoyo. Dispositivo destinado a transmitir las acciones de sustentación en el apoyo. Encepado. En el caso de cimentaciones profundas, macizo de hormigón que transmite las cargas a los pilotes. Estribo. Estructura de soporte en el extremo de un puente que permite la conexión estructuraterraplén. Estructura. Conjunto de elementos de una construcción que forman la parte resistente y sustentante de la misma. Mediana. Franja longitudinal no destinada a la circulación, que delimita la plataforma en dos zonas separadas. Obra de fábrica. Construcción hecha con piedra, ladrillo y, en general, con materiales pétreos. Obra de hormigón. Construcción en la que la mayoría de sus secciones resistentes son de hormigón, ya sea en masa, armado o pretensado. Obra metálica. Construcción en la que la mayoría de sus secciones resistentes son metálicas. Obra mixta. Construcción en la que la mayoría de sus secciones resistentes son mixtas, es decir, aquellas en las que los materiales que las constituyen, generalmente acero estructural y hormigón, trabajan solidariamente. Obra de paso. Obra que salva una discontinuidad en el trazado de una vía para conseguir el paso de ella. Parapeto. Antepecho con escaso porcentaje de huecos para evitar la caída de vehículos y personas. Pasarela. Puente para el paso, principalmente, de peatones y bicicletas y en el que está prohibida la circulación de vehículos o trenes. Pila. Soporte intermedio de un tablero. Pilote. Elemento longitudinal, hincado o perforado en el terreno que transmite las cargas a capas profundas del mismo. Pista para ciclistas. Zona de una vía reservada al tránsito de bicicletas. Plataforma. Superficie superior de un tablero limitada por los bordes laterales extremos de la superestructura. Pretil. Barrera de seguridad específicamente diseñada para bordes de tableros de obras de paso, coronaciones de muros de sostenimiento y obras similares. Puente. Obra de paso sustentada en sus extremos y, en su caso, en soportes intermedios, que salva un obstáculo permitiendo el tránsito de personas, animales o vehículos. Revestimiento. Material, generalmente de naturaleza continua, que se extiende sobre la capa de rodadura, para protegerla contra el desgaste y deterioro debido al paso de la circulación o a los agentes atmosféricos. 1-2

Soporte. Elemento de la estructura que transmite las acciones del elemento portante de las cargas a los cimientos o a otro elemento intermedio. Subestructura. Conjunto de elementos de un puente que constituyen el soporte de la superestructura. En general, está formada por todos los elementos que se encuentran debajo del tablero, tales como cimentaciones, pilas, estribos y dispositivos de apoyo. Superestructura. Conjunto de elementos de un puente sometidos a la acción directa del tránsito de personas, vehículos o animales y/o cuya función sea la de salvar el vano correspondiente. Incluye tanto los elementos resistentes, por ejemplo, tablero y arco, como los equipamientos tales como aceras, barreras de seguridad, barandillas, pavimento, impermeabilización, juntas de dilatación y desagües. Tablero de un puente. Elemento directamente portante de las cargas debidas al tránsito de personas, animales o vehículos. Tramo de un puente. Cada una de las partes en que el tablero está dividido en su longitud. Vía. Camino destinado al tráfico de vehículos automóviles. Zapata. Macizo de hormigón que transmite las cargas al terreno.

1.2. ORGANIZACIÓN DE LOS PUENTES Cualesquiera que sean los materiales empleados en la construcción de una obra de paso y el uso a que se vaya a destinar, se pueden distinguir en ella cinco partes fundamentales: — — — — —

Tablero. Estructura. Dispositivo de apoyo. Soportes. Cimentación.

1.2.a. TABLERO Sobre él va la capa de rodadura y el resto de obras accesorias: — Aceras, andenes o arcenes. — Barandillas. — Barreras de seguridad. Está sustentado por viguetas o vigas, o directamente apoyado sobre el material de relleno, convenientemente compactado, en los puentes de arco en bóveda no aligerados. En los puentes militares de circunstancias suele ser de tablones de madera colocados en sentido transversal, sobre vigas longitudinales, aunque se puede elegir cualquier otro material y sistema de montaje. 1.2.b. ESTRUCTURA Está constituida por el conjunto de elementos que forman la parte resistente del puente. La estructura generalmente es el elemento portante del tablero. Tal ocurre en los casos de puentes en arco, bien sean de hormigón o metálicos, puentes colgantes, puentes atirantados y puentes metálicos con vigas de celosía. Existen algunos casos en que el tablero y la estructura se confunden en un mismo elemento, como por ejemplo el tablero losa, el tablero de vigas o el tablero cajón. Está constituida por el conjunto de elementos que forman la parte resistente de la obra. Se pueden emplear diversas formas y materiales, como se describirá en los apartados 1.3.d a 1.3.h. 1-3

1.2.c. DISPOSITIVO DE APOYO Es el elemento que transmite las cargas del tablero al soporte, colocado entre ambos si se considera necesario. Los dispositivos de apoyo proporcionan las coacciones necesarias a fin de proporcionar a la estructura los grados de libertad y las restricciones de movimiento que suministren al tablero las reacciones necesarias para equilibrar, estricta o sobreabundantemente, las acciones exteriores y el peso propio pero cuidando dar la máxima libertad de deformación al dintel en su plano. 1.2.d. SOPORTES Hay dos clases de soportes: — Estribos. — Pilas. Los estribos son los soportes extremos que, generalmente, deben resistir, además de las acciones gravitatorias, las horizontales transmitidas por la estructura del tablero y las debidas al empuje de las tierras. Las pilas son los soportes intermedios establecidos con objeto de disminuir la luz de cada tramo. Están solicitadas por las acciones procedentes del tablero y sometidas a la acción de la corriente, si es que se apoyan en el fondo del lecho del río, y, eventualmente, al choque de objetos flotantes. Los materiales empleados son mamposterías, hormigón en masa o armado, acero o madera. 1.2.e. CIMENTACIÓN Transmite todas las acciones procedentes de la obra de paso al terreno sobre el que está construida. Dadas las especiales características del terreno sobre el que hay que cimentar, que suele ofrecer complicaciones por su escasa capacidad portante, salvo excepciones, habrá que recurrir a la cimentación por pilotes.

1.3. CLASIFICACIÓN DE LAS OBRAS DE PASO a) Por su empleo normal — Para personal y vehículos muy ligeros (pasarelas). — Para vehículos de carretera. — Para ferrocarril. b) Por el organismo que los establece — Puentes civiles (permanentes). — Puentes militares (no permanentes): • Reglamentarios. • De circunstancias (explotación de recursos locales). c) Por su tipología estructural — — — —

Puentes rectos (fig. 1.1). Puentes arco (fig. 1.2). Puentes atirantados (fig. 1.3). Puentes colgantes (fig. 1.4). 1-4

Figura 1.1.—Modelo de puente recto

Figura 1.2.—Modelo de puente de arco

Figura 1.3.—Modelo de puente atirantado

Figura 1.4.—Modelo de puente colgante

d) Por los materiales empleados — — — — —

De obra de fábrica. Hormigón. Metálicos. Mixtos. De madera.

e) Por el tipo de viga Por la directriz: — Directriz recta (vigas propiamente dichas). — Directriz curva (arcos): 1-5

• • • •

Empotrados. Articulados: En clave. En apoyos.

Por la inercia: — Constante. — Variable. Por la sección: — Rectangular (hormigón o madera). — T o doble T (hormigón o metálica). — Cajón (hormigón o metálica). — Perfil laminado (metálica). — Perfil compuesto (metálica, madera o mixta). Por la constitución del alma: — Alma llena. — Alma aligerada (tipo Boyd). — Celosía. f) Por la situación del tablero respecto a su estructura — Tablero superior. — Tablero intermedio. — Tablero inferior. g) Por el número de apoyos intermedios — De un solo tramo. — De varios tramos. h) Por el tipo de soportes Soportes fijos: — Pilas. — Caballetes. — Pilotes. Soportes flotantes: — Neumáticos. — Metálicos. — Embarcaciones. — Balsas. i) Por su capacidad de carga: — Clasificación civil (calculado o clasificado según tren de cargas civiles) (véase capítulo 5). — Clasificación militar (calculado según tren de cargas militares) (véase capítulo 5). j) Por su luz total — Tajeas. Son pequeñas obras de desagüe para escasos caudales de agua. Su luz no excede de 1 m. — Alcantarillas. Independientemente del desagüe subterráneo en las poblaciones, que también se llama así, son obras de desagüe cuya luz es superior a 1 m y no excede de 3. 1-6

— Pontones. Se llama así a las obras de luz comprendida entre 3 y 10 m. — Puentes: • De luces cortas y medias (10 m < L < 50 m). • De grandes luces (L ≥ 50 m). A título orientativo se muestran en la figura 1.5 las diferentes soluciones estructurales en función de la luz.

Figura 1.5.—Puentes. Soluciones estructurales en función de la luz

1.4. DETALLES CONSTRUCTIVOS 1.4.a. TABLERO El tablero propiamente dicho suele ser: Tablero

Estructura

Losa de hormigón

Vigas doble T de hormigón Losa continua (aligerada o no) Viga de cajón (parte superior de la misma) Puentes metálicos

El ala de la propia viga

Vigas en T

Metálico

Puentes atirantados

Chapas metálicas Placa ortótropa

Puentes metálicos

Madera Losa de hormigón con conectores

De vigas metálicas De cajones metálicos

Losa con perfiles embebidos

Estructuras con vigas metálicas

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El pavimento suele ser de aglomerado asfáltico o de hormigón en obras civiles, mientras que en las militares suele ser de tablas clavadas sobre los tablones, con el fin de evitar su desgaste. Sobre estas tablas y en función de su probable permanencia, se puede extender una capa de producto asfáltico adecuado. 1.4.b. ESTRUCTURA La estructura que sustenta el tablero suele estar constituida, bien por vigas longitudinales sobre las que se apoyan los tablones, en los puentes militares, bien por la losa. A modo de resumen, las tipologías más frecuentes, con relación a los materiales con que están construidos, son: Las vigas o viguetas longitudinales están soportadas en sentido transversal por las cumbreras de los soportes o, en su caso, por los travesaños que transmiten las acciones a las vigas. Material

Hormigón

Tipología

— Canto constante / fijo — Vigas en T — Vigas en doble T — Losa — Canto variable — Arco — Cajón

Acero

— Perfiles laminados. — Perfiles cajón — Vigas de celosía — Cajón

Mixtos

— Vigas metálicas (doble T, cajón) con conectores y losa de hormigón — Vigas metálicas embebidas en hormigón. — Cajón metálico con conectores y losa de hormigón

1.4.c. DISPOSITIVO DE APOYO Entre los dispositivos de apoyo más usuales podemos citar: 1.4.c.(1). Rótulas Pueden ser del tipo siguiente: — De hormigón (fig. 1.6). Consiste en una articulación imperfecta capaz de aceptar rotaciones de hasta del 15 por mil, transmitiendo un pequeño momento, y de resistir esfuerzos cortantes considerables. — Metálica lineal (fig. 1.7). — Metálica deslizante (fig. 1.8). 1-8

Figura 1.6.—Rótula de hormigón

Figura 1.7.—Rótula metálica lineal

Figura 1.8.—Rótula metálica deslizante

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1.4.c.(2). Apoyos elastoméricos Pueden ser del tipo siguiente: — De neopreno zunchado (figs. 1.9 y 1.10). A este tipo de dispositivos no cabe aplicar la denominación de fijos o móviles, ya que realmente son apoyos elásticos de gran deformabilidad en dirección horizontal gracias al bajo valor del módulo de rigidez G del neopreno. — De neopreno-teflón (fig. 1.11). Utilizados cuando se precisan grandes recorridos (superiores a 10 cm) o si se desean evitar fuerzas horizontales en alguna pila. El recorrido total sería la suma del neopreno embutido y de un dispositivo deslizante de disco teflón y espejo de acero inoxidable pulimentado.

Figura 1.9.—Modelo de apoyo elastomérico de neopreno zunchado

Figura 1.10.—Modelo de apoyo elastomérico de neopreno zunchado

Figura 1.11.—Apoyo elastomérico de neopreno-teflón

1.4.d. SOPORTES Directamente, o mediante los dispositivos de apoyo, en su caso, las cargas procedentes de la estructura se transmiten al terreno por medio de los soportes. Bajo el nombre genérico de soportes se engloban las pilas y los estribos. 1.4.d.(1) Pilas Son los soportes intermedios a los que transmiten sus esfuerzos los tramos del puente. En tramos isostáticos, las acciones gravitatorias únicamente dan lugar a reacciones verticales. No obstante, sería conveniente, especialmente en los de gran esbeltez, hacer una comprobación de resistencia a los efectos horizontales procedentes de la acción de frenado. Con independencia del material empleado en la estructura, se puede utilizar en su constitución cualquier material tal como sillería, mampostería, hormigón en masa, hormigón armado, perfiles metálicos y madera escuadrada o en rollo. Este último material sólo se emplea actualmente en obras provisionales y en puentes militares de circunstancias. En tramos hiperestáticos, además de las reacciones indicadas, habrá que tener en cuenta las hiperestáticas (caso de la viga continua apoyada) y, si se trata de apoyos empotrados, hay que tener en cuenta los momentos flectores transmitidos a las pilas por las vigas del tablero en la hipótesis considerada como más desfavorable. En estos casos únicamente se utilizan como materiales de construcción el hormigón armado o el acero, que dan homogeneidad al conjunto de la estructura. En función de los tipos de puentes las pilas pueden tener las características siguientes: — En los puentes sobre ríos. Las pilas suelen ser macizas, de fustes cilíndricos o pilas-tabique con tajamares (fig. 1.12), de manera que presenten a la corriente la forma más hidrodinámica posible e impidan la retención de objetos que puedan ser arrastrados por la corriente.

Figura 1.12.—Tajamar

— En los puentes urbanos. Por motivos estéticos no se suelen emplear las pilas-tabique porque dan el aspecto de un túnel a la obra. En su lugar se utilizan los apoyos con pila única (pilamartillo) o también los de tipo pórtico que tienen doble pilar con dintel como mínimo. — En los grandes viaductos. Las pilas son de altura superior a 20 o 30 m y adoptan la forma de pilas prismáticas de sección aligeradas (resistencia a la torsión). Pueden presentar capiteles en prolongación del eje de la brecha con el objeto de disminuir la luz entre apoyos. También pueden presentar la forma de castillete compuesto por cuatro pilas unidas cada 7 o 10 m por placas horizontales. En los ya citados puentes de circunstancias con pilas de madera, éstas adoptan formas de caballete, que suelen tener sección vertical trapezoidal (caballetes de dos pies, situados en un mismo plano) o troncopiramidal (caballetes de cuatro pies). Otro tipo de soporte muy empleado es el constituido directamente por las cepas de los pilotes de la cimentación prolongadas hasta el tablero. 1-11

1.4.d.(2). Estribos Son los soportes extremos del puente que, además de los esfuerzos señalados para las pilas, están sometidos al empuje de las tierras de las orillas de la cortadura, circunstancia que habrá que tener en cuenta para determinar la secciones que se deban emplear. Como materiales se suelen utilizar los mismos que en los correspondientes soportes intermedios. En puentes militares de circunstancias, con el fin de evitar las acciones horizontales citadas, se suele bajar la rasante de la calzada, siempre que sea posible, quedando reducido el estribo a un soporte extremo, simplificado. A continuación se definen los diferentes tipos de estribos. a) Estribos cerrados y abiertos Los cerrados constan de un muro frontal con aletas que pueden ser a 90° o con el ángulo del esviaje (diferencia de alineación) entre el eje de la brecha y el de la vía de circulación. En otros casos se puede hacer el muro de la misma altura en forma de U. Los abiertos consisten en una serie de pantallas que soportan un dintel de coronación sobre el que apoya el tablero. b) Pantalla de pilotes En este caso las pantallas de los estribos abiertos han sido sustituidas por pilotes o pantallas que se realizan sobre el terraplén compactado mediante pilotaje o zanja. c) Estribos apoyados en el terraplén Están constituidos (fig. 1.13), en las estructuras isostáticas, por vigas-durmientes apoyadas sobre el terraplén con la precaución de que el borde anterior de la zapata diste d del borde del terraplén y que tenga un recubrimiento h del mismo sobre la parte anterior de la zapata.

Figura 1.13.—Detalle estribo apoyado en el terraplén

d) Estribos de tierra armada Su empleo puede ser necesario cuando la capacidad portante del suelo es pequeña o existe una limitación de espacio que no permite construir el terraplén clásico completo. Están constituidos por: — Una pantalla frontal, formada por “escamas” de hormigón, anclada al terraplén conforme se está construyendo éste mediante armaduras dispuestas perpendicularmente al eje de la brecha. — Unas pantallas laterales, formadas como la frontal, que se anclan entre sí. — La viga durmiente que se coloca sobre el terraplén compactado y que recibe el apoyo directo del tablero. e) Puentes sin estribos Son aquellos que se han diseñado para que el apoyo más cercano a la orilla constituya una estructura, en voladizo o triangulada, que apoye en su extremo en el terraplén evitando el empuje lateral de las tierras caso de constituirse el estribo. 1-12

1.4.e. CIMENTACIÓN Es frecuente el empleo de pilotes fabricados in situ, salvo raras excepciones, en que se utilizan pilotes hincados, de hormigón armado, metálicos o de madera. Los pilotes de madera se usan mucho, también en obras civiles permanentes, con la única condición de estar continuamente sumergidos. Para el cálculo de pilotes hincados resulta práctico el empleo de las fórmulas de rechazo, que dan empíricamente la capacidad portante total de cada uno de ellos. La cimentación superficial en los puentes militares de un solo tramo no suele ofrecer dificultades, quedando reducida a unas placas de apoyo colocadas directamente sobre el suelo o mediante un zampeado (fig. 1.14), según la resistencia o capacidad portante del terreno de las orillas.

Figura 1.14.—Zampeado

Las dificultades se presentan generalmente en la cimentación de pilas o estribos cuando hay que establecerla en el lecho del río, no tanto por la presencia del agua, que puede ser desviada durante la ejecución de la obra, cuanto por la baja capacidad portante del suelo de esta zona, especialmente en los ríos de baja velocidad de corriente. En ríos o cortaduras de montaña con corrientes de gran velocidad, el fondo suele ser de roca y no presenta las citadas dificultades. Cuando la resistencia del terreno es inferior a unos 3-5 kg/cm2 (que aplicados los mínimos coeficientes de seguridad queda reducida a 1-1,5 kg/cm2) se hace preciso utilizar el sistema de pilotes.

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CAPÍTULO 2 PROYECTO Y CÁLCULO

2.1. INTRODUCCIÓN La gran cantidad y diversidad de factores que intervienen en la redacción de un proyecto hace muy difícil dar unas normas concretas. No obstante, este Manual se ceñirá al proyecto de puentes de circunstancias, con estructuras isostáticas o, como máximo, con vigas continuas apoyadas sobre uno o más soportes intermedios.

2.2. DOCUMENTOS DE UN PROYECTO Un proyecto debe constar, normalmente, de los documentos siguientes: — Memoria. — Planos. — Prescripciones técnicas particulares. — Presupuestos. — Planificación de la ejecución de los trabajos. En obras de pequeña importancia, o cuando la urgencia del caso lo requiera, estos documentos se podrán resumir o agrupar e incluso se darán en forma de notas y croquis, pero deberán contener todos los datos necesarios para que se pueda ejecutar la obra proyectada. Para la redacción detallada de un proyecto se puede seguir lo especificado en el Anexo D de la PMET. “OR4-401. Orientaciones. Batallón de Caminos”. 2.2.a. MEMORIA Se indicarán en la memoria los siguientes datos: — Orden recibida. — Solución adoptada. Descripción y justificación. — Cargas adoptadas y coeficientes de seguridad. — Materiales a emplear, tensiones admisibles y coeficientes de seguridad. — Características fundamentales del terreno de cimentación. 2-1

2.2.a.(1). Orden recibida Generalmente esta orden de redactar el proyecto no será tal, sino la de “dar paso”, es decir, será más una orden de ejecutar la obra que de proyectarla, aunque el proyecto, por muy elemental que sea, resulte imprescindible. El JING. correspondiente, a la vista de las previsiones logísticas, del tipo de operación militar y del material disponible, ordenará que la obra se ejecute con material reglamentario o de circunstancias. Es en este caso, de aplicación de la técnica de recursos, donde adquiere su verdadero valor este capítulo. En la orden se deberá indicar, sin lugar a dudas, la zona de paso dentro de la cual se ha de establecer la obra, los plazos máximos de ejecución, la clase normalizada OTAN. de vehículos (STANAG. 2021) y los medios complementarios: personal, material y máquinas con que se puede contar. En algún caso, si no se concretan los puntos del párrafo anterior, quien recibe la orden deberá solicitar del Mando los medios que considere oportunos o indispensables, después de haber redactado un rápido anteproyecto. 2.2.a.(2). Solución adoptada. Descripción y justificación Se describirá minuciosamente la obra proyectada, haciendo referencia a los planos, cuando proceda. Se ha de justificar razonadamente el punto de paso elegido, los materiales y las dimensiones adoptadas, mediante un anejo de cálculo. 2.2.a.(3). Cargas adoptadas y coeficientes de seguridad En la orden recibida figurará el valor de las cargas normalizadas OTAN. o de los vehículos determinados que deban circular por el puente. El Oficial proyectista convertirá estas cargas en las utilizadas directamente para el cálculo, bien asimilándolas a otras virtuales, bien estudiándolas directamente, adoptando para ello los coeficientes de mayoración que la fiabilidad de las hipótesis aconseje. Las características de las cargas adoptadas son las que figuran en las tablas 2.1 a 2.5 (págs. 2-17 a 2-21). 2.2.a.(4). Materiales En la orden recibida figurarán los materiales disponibles propios o de explotación de recursos locales. En muchos casos no serán los más económicos, pero en los puentes militares de campaña el concepto de economía se refiere más al tiempo y al aprovechamiento de los recursos que al valor material de los elementos, aunque, si los plazos de ejecución lo permiten, se deberá emplear la solución más económica. En caso de desconocimiento de las características de los materiales, el proyectista deberá emplear coeficientes de minoración de las tensiones máximas mayores de lo normal. 2.2.a.(5). Características del terreno Las características del terreno se indicarán siempre tanto para establecer soportes intermedios como para conocer las características de las orillas a efectos de posibles empujes en los estribos y apoyo de rampas de acceso. 2.2.b. PLANOS Contendrán las cotas necesarias para definir las dimensiones de los elementos de un modo geométrico. Cualquiera que sea su valor, las dimensiones se acotarán siempre en metros, con precisión al centímetro, y en las barras de estructuras metálicas al milímetro. Los diámetros de barras, tubos, orificios, etc., se expresarán en milímetros, colocando detrás del símbolo Ø la cifra que corresponda (Ø 12 mm). Cuando se trate de perfiles laminados normalizados se indicarán con su símbolo normalizado, sin especificar otras dimensiones (IPN 120). 2-2

En general, el plano debe contener tantos detalles acotados o empleados en notas que hagan posible ejecutar y medir la obra sin tener que realizar cálculos complementarios, ni hacer consultas al proyectista. Además, en cada plano figurará un cuadro en el que se especificarán los materiales que se van a emplear, con las resistencias características que se han considerado en el cálculo y otro en el que constarán las escalas utilizadas, el nombre y la Unidad del proyectista, el nombre o título de la obra y la fecha de redacción del proyecto. Los planos que han de figurar en el proyecto de un puente son los siguientes: — Planos de situación. — Planos de alzado. — Planos de planta. — Todos los planos de detalle y secciones necesarios para que la obra quede totalmente definida para su ejecución. Las escalas más usuales en planos de alzado y planta son 1:200, 1:100 y 1:50, dependiendo de las dimensiones del puente. Los planos de detalle pueden alcanzar la escala 1:10, e incluso más detallados. 2.2.c. PRESCRIPCIONES TÉCNICAS PARTICULARES Se refiere este apartado a las advertencias, instrucciones y precauciones que hay que tener en cuenta en la ejecución de la obra, que no sean reglamentarias o normalizadas. En cualquier caso se especificará concretamente: — Ambiente. — Tipo, clase y categoría del cemento y demás materiales. — Tamaño máximo del árido. — Dosificaciones del hormigón. — Resistencias características para cada tipo de hormigón. — Tipo de acero. Además, puede ser conveniente indicar: — Organización de armaduras y su colocación en obra. — Tipos especiales de encofrados. — Proceso de hormigonado y desencofrado. — Soldadura y electrodos o materiales de aportación.

2.2.d. PRESUPUESTOS Las dos partes fundamentales de que consta un presupuesto son precios y mediciones. 2.2.d.(1). Precios En algunos casos pueden tener una importancia relativa. 2.2.d.(2). Mediciones Constituyen un resumen detallado de los materiales necesarios; adquieren un valor superior al correspondiente en una obra civil, puesto que frecuentemente no será posible, por imperativos de espacio y de tiempo, hacer pedidos complementarios de materiales. Se deberá hacer un cuidadoso estudio, indicando claramente dimensiones, calidades e incluso orden de urgencia en los acopios correspondientes. A título orientativo, existen catálogos editados por Colegios Profesionales y Empresas que proporcionan la información relativa a mediciones y precio en soporte informático y papel. 2-3

2.2.e. PLANIFICACIÓN DE LA EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS Hay obras que se deben construir en un orden establecido, ya que al determinar los esfuerzos de los elementos es preciso considerar los procedentes de la fase de construcción de la estructura. Nadie mejor que el propio proyectista para determinar la secuencia y detalles del montaje. Estas consideraciones son independientes de la organización de los trabajos, que se estudiará en el apartado 3.4.c.

2.3. PLANEAMIENTO DE UN PROYECTO 2.3.a. ESTUDIO PREVIO Recibida la orden de establecer el paso, se utilizará el tiempo necesario, dentro del plazo disponible, hasta identificarse plenamente con el problema. El conocimiento de la situación táctica en general, de los medios disponibles, unidos a los plazos de ejecución concedidos, constituirán generalmente elementos primordiales. 2.3.b. RECONOCIMIENTOS Como se verá en el capítulo 3, han de ser minuciosos y ordenados y comprenderán todos los extremos que se detallan en éste. 2.3.c. REDACCIÓN DEL PROYECTO Con el estudio realizado y los datos obtenidos del reconocimiento, se deberán poseer todos los elementos necesarios para redactar el proyecto que, como queda dicho y por elemental que sea, debe abarcar todas las partes y detalles de la obra, especificados en el apartado 2.2.

2.4. SOLICITACIONES 2.4.a. GENERALIDADES Se denomina solicitación a cada uno de los esfuerzos (axial, tangencial, de flexión o de torsión) que actúan en una sección de una parte de la estructura, como consecuencia de las acciones aplicadas a la misma. Los esfuerzos axiales pueden ser de tracción o de compresión. Los tangenciales son los cortantes y rasantes. Salvo los esfuerzos axiales, que pueden darse aisladamente en barras verticales con esfuerzos centrados, lo normal es que concurran simultáneamente varios de los expresados. Así, un momento flector de valor variable a lo largo de la directriz da lugar a esfuerzos cortantes y rasantes. Un momento torsor aplicado a una barra se superpone con un momento flector debido, como mínimo, al peso de la barra o a un esfuerzo axial, por el mismo motivo, si la barra está situada en posición vertical. Una excepción a la simultaneidad de solicitaciones tiene lugar en los pasadores o remaches, que trabajan exclusivamente a cortadura. No así en los tornillos, pues a este esfuerzo hay que sumar el de tracción axial debido al apriete y el de torsión producido durante el mismo. 2.4.b. ESFUERZOS EN PUENTES MILITARES En los puentes militares, tanto por rapidez de cálculo como por facilidad de ejecución, se procurará simplificar las solicitaciones a que está sometida cada pieza. 2-4

Esto se consigue de dos formas: — Por una parte, proyectando estructuras isostáticas (o a lo sumo con vigas continuas). — Por otra, despreciando los efectos de las solicitaciones compuestas, previa comprobación de su escasa importancia. En cualquier caso se ha de comprobar, como se verá en apartados siguientes, que las solicitaciones, tensiones o esfuerzos unitarios no superan los máximos admisibles. Otro efecto de las acciones, que no depende de la resistencia unitaria sino del módulo de elasticidad, es la deformación. Salvo en estructuras complicadas de celosía, las deformaciones axiales no se consideran, por su escasa importancia; pero las deformaciones por flexión (flechas) pueden adquirir valores tales, que sea este concepto el que determine la sección a emplear, aunque las tensiones sean de escaso valor. Como resumen, se tendrá en cuenta lo siguiente: — Se evitarán barras que trabajen a torsión. — En barras sometidas a flexión se comprobará: • La flecha si su longitud es superior a 4 m. • Su capacidad para absorber esfuerzos cortantes y rasantes si su longitud es menor de 2 m. — En barras sometidas a compresión se tendrá en cuenta el peligro de flexión lateral (pandeo) aplicando los coeficientes de mayoración correspondientes a su esbeltez mecánica. (Relación entre la longitud de pandeo y radio de giro de la sección.) — En barras sometidas a tracción, si no es perfectamente centrada, conviene tener en cuenta el efecto de flexión bien directamente o reduciendo razonablemente las tensiones admisibles (por ejemplo, en perfiles laminados en L, multiplicando la tensión admisible por 0,8). — En el caso de compresión o flexión compuesta es preciso tener en cuenta la suma de tensiones en la zona más cargada y, en su caso, los coeficientes de pandeo ω (tablas del anexo D) correspondientes a la esbeltez en el plano de flexión. 2.5. RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES EMPLEADOS 2.5.a. ACEROS Actualmente la sección y la calidad de los aceros están normalizadas. En aceros laminados estructurales, los tipos y los límites elásticos son los siguientes: Tipos de aceros

Límite elástico (σe)

A-34

2.000 kg/cm2

A-37

2.400 kg/cm2

A-42

2.600 kg/cm2

A-52

3.600 kg/cm2

La letra minúscula (a, b, c, d) que, en las tablas de características, aparece a continuación del número, indica las cualidades de soldabilidad. Es conveniente utilizar los del tipo b. El resto de las características, comunes a los diferentes tipos de acero, tienen los valores siguientes: — Módulo de elasticidad: E = 2.100.000 kg/cm2. — Coeficiente de dilatación térmica: α = 0,000012. Los más frecuentemente empleados son del tipo A-42 y A-52. Si se desconoce el tipo de acero, lo prudente, a efectos de límite elástico, es considerarlo como A-34. En acero para roblones, poco utilizado actualmente, se puede considerar una resistencia a la tracción (rotura) de unos 3.400 kg/cm2 y a cortadura es de unos 2.500 kg/cm2. Para tornillos ordinarios la resistencia a la rotura por tracción es de unos 3.400 kg/cm2 y el límite elástico o de fluencia es de unos 2.100 kg/cm2. 2-5

Estos valores, para tornillos de alta resistencia, son de 6.000 y 5.400 kg/cm2, respectivamente. Los aceros utilizados para armaduras de hormigón, según la instrucción EH-91 están normalizados considerando los valores del límite elástico siguientes: Designación

Límite elástico (fy)

AEH 400

4.100 kg/cm2

AEH 500

5.100 kg/cm2

AEH 600

6.100 kg/cm2

Los aceros utilizados para armaduras de hormigón, según la instrucción EHE (1999) están normalizados considerando los valores del límite elástico siguientes: Designación

Límite elástico (fy)

B 400 S

400 kn/mm2

B 500 S

500 kn/mm2

B 400 SD

400 kn/mm2

2.5.b. MADERAS Las tensiones admisibles de los diferentes tipos de madera se expresan en las tablas 2.6 y 2.7. No obstante, podemos considerar como valor medio de fácil empleo y, desde luego, muy conservador, el de 50 kg/cm2 para cualquier tipo de madera. En encofrados y obras de poca duración se puede tomar como valor admisible el doble de esta cantidad. En vigas o barras compuestas de tablas adosadas es prudente considerar un 60 % de la tensión admisible correspondiente al tipo de madera empleado. En la tabla 2.8 se expresan las dimensiones de las piezas de maderas aserradas. 2.5.c. HORMIGONES Los hormigones en masa tienen aplicación en estribos u otros tipos de apoyo. El empleo de hormigón armado para estructuras de puentes resulta inadecuado para los tipos de puentes militares, objeto de este Manual, entre otras razones, por los plazos de ejecución, puesto que entre la construcción y el empleo debe transcurrir cerca de un mes. No obstante, como posible dato de interés, en la tabla 2.9 se resumen las dosificaciones y posibles resistencias características a la rotura por compresión que son de esperar a los veintiocho días. 2.6. COEFICIENTES DE SEGURIDAD Dada la posible falta de homogeneidad en la calidad de los materiales empleados, será necesario utilizar unos coeficientes de seguridad (de minoración) que puedan compensar los valores inferiores a los característicos. Evidentemente, el valor de este coeficiente de minoración puede ser tanto menor cuanta más seguridad se tenga en la calidad del material. Actualmente, en aceros estructurales laminados no se minora el valor del límite de elasticidad y se toma, por tanto, como coeficiente, la unidad. En aceros de armar, el coeficiente de minoración γs por el que hay que dividir los valores del límite elástico es de 1,15. En hormigones, mucho más heterogéneos, el coeficiente de minoración γc puede variar de 1,4 a 1,7. Otro aspecto que es preciso considerar es el valor de las cargas tenidas en cuenta para el cálculo. Se trata de hipótesis que, posteriormente, se cumplirán o no. De la fiabilidad de las hipótesis consideradas y del detalle y escrupulosidad de los cálculos depende que el coeficiente de seguridad de la solicitación γf tenga un valor u otro. 2-6

Generalmente γf puede oscilar entre 1,35 y 1,8. Anteriormente a 1975 las estructuras metálicas se calculaban mayorando las cargas de la manera siguiente: — Multiplicando por 1,33 para cargas permanentes. — Multiplicando por 1,5 para sobrecargas de uso. 2.6.a. TENSIONES ADMISIBLES EN ACEROS ESTRUCTURALES De lo indicado en los párrafos 2.5.a y 2.6 se puede deducir que, en la práctica, se utilizarán normalmente los valores correspondientes a tensiones admisibles en los que previamente se han incluido los correspondientes coeficientes. En la tabla 2.10, que se inserta a continuación, se dan los valores mínimos y máximos usuales, según el tipo de acero. TABLA 2.10 Tipo de acero

Valor de tensiones admisibles Mínimos (kg/cm2)

Máximos (kg/cm2)

1 800 2.100 2.300 3.200

2.000 2.400 2.600 3.600

A-34 A-37 A-42 A-52

Estos valores se refieren a perfiles laminados en buen estado. Cuando por oxidación u otras causas las secciones útiles no sean las teóricas, se disminuirán proporcionalmente los valores indicados. Si no se tiene absoluta garantía del tipo de acero, se tomarán como tensiones admisibles las correspondientes al tipo A-34. 2.7. FÓRMULAS DE APLICACIÓN DIRECTA 2.7.a. DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS Los esfuerzos axiales de compresión o tracción son, generalmente, de fácil determinación directa. Se tratará de elementos que trabajan como soportes o como péndolas. En el caso de vigas de celosía, se obtienen por los conocidos métodos analíticos o gráficos de Ritter, Culmann o Cremona. Los esfuerzos de flexión dependen del estado de cargas y del tipo de sustentación de la viga. Igualmente los esfuerzos cortantes dependen de los factores señalados (véanse las tablas del anexo C donde figuran los casos considerados de mayor aplicación para los fines de este Manual). Cuando se trata de varias cargas, en vigas isostáticas, se pueden determinar los esfuerzos de flexión por superposición de efectos aplicando sucesivamente las fórmulas de las tablas del Anexo C o bien aplicar directamente el teorema de Varignon para determinar las reacciones en los extremos y posteriormente tomar momentos de todas y cada una de las fuerzas, con su signo, con respecto a la sección o secciones cuyo momento flector se desea conocer. Si se trata de una carga móvil, el mayor momento flector se producirá en el centro de la luz, cuando la carga se encuentre situada en ese punto. Si son dos las cargas móviles, el momento flector máximo tendrá lugar bajo la carga mayor, cuando ésta y la resultante de ambas cargas equidisten del centro de la luz. Evidentemente lo mismo ocurrirá respecto a cualquiera de las dos cargas, si ambas son iguales. Hay que tener cuidado de no caer en el error, aparentemente lógico, de suponer que, en este caso, el momento flector máximo se produce en el centro, con las dos cargas iguales centradas. Cuando la separación entre las dos cargas es mayor que la mitad de la luz, el momento flector máximo se produce bajo la mayor, cuando está centrada. Si se trata de tres cargas iguales e igualmente distanciadas entre sí, el momento flector máximo tendrá lugar bajo la carga del centro, con el conjunto centrado en la luz de la viga. 2-7

Si son varias las cargas móviles, el momento flector máximo tendrá lugar bajo la carga más próxima a la resultante cuando la carga más próxima y la resultante equidisten del centro. EJEMPLO I. Viga metálica de 8,00 m de luz entre apoyos, que sirve de sustentación a una trócola móvil con peso total máximo de cálculo de 1 t. Resolución: El momento flector máximo tendrá lugar en el centro de la luz cuando la carga se encuentre sobre él y valdrá: 1 Mmax = ⋅1⋅ 8 = 2 m⋅ t 4 El esfuerzo cortante máximo se producirá en un apoyo, cuando la carga se encuentre en un extremo, y valdrá: Tmax = 1 t

EJEMPLO II. Viga de acero de 10,00 m de luz entre apoyos, que debe soportar una sobrecarga móvil de cálculo, compuesta de dos cargas aisladas de 4 y 6 t, separadas entre sí una distancia invariable de 3,00 m. Resolución: El momento flector máximo tendrá lugar bajo la carga de 6 t cuando ésta y la resultante de las dos cargas equidisten del centro de la viga. Resultante (posición): R = 4 + 6= 10 t 4t

6t x

3.00 4 ⋅ 3 = ( 4 + 6) ⋅ x x=

4⋅ 3 =1,20 m 4 +6

La posición del conjunto será tal que se cumpla lo expresado de forma que la distancia de la carga de 6 t al apoyo de la derecha valdrá: 10 1,20 d= − = 4,40 m 2 2 La carga de 4 t quedará a una distancia del apoyo izquierdo, que vale: 10 − ( 4 , 4 0+ 3,00)= 2 , 6 0

Situado el tren de cargas, se determinarán las reacciones en los apoyos de la viga, tomando momentos respecto a cualquiera de ellos y estableciendo el siguiente sistema de ecuaciones: 6t 4t 2,60

Ri

3,00

4,40

10,00 Ri + Rd − 4 − 6 = 0 10 ⋅ Ri − 4 ⋅ (3 , 0 0+ 4 , 4 0) − 6⋅ 4 , 4 0 = 0

2-8

Rd

Resuelto por sustitución queda: Ri =

1 1 56 ⋅ (4 ⋅ 7 , 4 0+ 6 ⋅ 4 , 4 0) = (29,60+ 26,40) = = 5,60 t 10 10 10 Rd = 10 − 5 , 6 0= 4,40 t

El momento flector máximo tendrá como valor: Mmax = 4 , 4 0⋅ 4 , 4 0 = 19,36 m⋅ t

o también: Mmax = 5 , 6( 2,6 + 3) − 4⋅ 3 = 31,36 − 12 = 19,36 m⋅ t

El esfuerzo cortante máximo se producirá en el extremo de la viga, cuando sobre él esté situada la carga mayor y la menor hacia el vano. Su valor, igual al de la reacción, será: 6t 4t 7,00

3,00

Ri

Rd Rd ⋅10 = 6⋅ 10 + 4 ⋅ 7 = 60 + 28 = 88 t ;

Rd =

88 = 8,8 t 10

EJEMPLO III. Viga metálica de 12,00 m de luz con una sobrecarga móvil compuesta de tres cargas de 10 t cada una, separadas entre sí una distancia invariable de 1,50 m. Resolución: El momento flector máximo se producirá en el centro de vano, cuando el tren de cargas esté centrado. 10 t 10 t 10 t 4,50

1,50

1,50

4,50

Ri

Rd Ri = Rd =

3⋅10 = 15 t 2

Mmax = 15⋅ 6 −10 ⋅1,5 = 75 m ⋅ t

El esfuerzo cortante máximo se producirá en un extremo de la viga cuando el vehículo se encuentre sobre él, como indica el croquis, y valdrá como la reacción de dicho extremo: 10 t

10 t 1,50

10 t 1,50

9,00

Ri

Rd Ri ⋅12 = 10 ⋅12 + 10 ⋅10,50+ 10 ⋅ 9 = 120 + 105 + 90 = 315 m⋅ t Ri =

325 = 26,25 t 12

2-9

2.7.b. DETERMINACIÓN DE SECCIONES Conocidos los diferentes esfuerzos a que está sometida una barra o pieza de una estructura, así como las tensiones características del material que se va a emplear y los coeficientes de seguridad que corresponden, resulta elemental determinar las secciones, como a continuación se detalla. 2.7.b.(1). Acero laminado Los diagramas de tensiones (viga doble T) de momentos flectores y esfuerzos cortantes se detallan en la figura siguiente:

Figura 2.7.b.(1)

Los valores estáticos y geométricos correspondientes se detallan en el anexo B. a) Flexión simple Conocido el momento flector de cálculo se determinará el módulo resistente necesario dividiéndolo por la tensión admisible: M∗ M ⋅γ W= = σ s σ adm e γa Se buscará, a continuación, en el anexo B el perfil cuyo W (módulo resistente) sea igual o superior al hallado. Se ha de tener la precaución de utilizar unidades homogéneas. Como las tensiones se suelen expresar en kg/cm2, será necesario expresar los momentos flectores en cm · kg. EJEMPLO IV. De la aplicación de las fórmulas de flexión se ha determinado que una barra de una estructura está sometida a un momento flector de 2,8 m · t. El coeficiente de seguridad de la solicitación se estima en γf = 1,50. Determinar la sección de acero en IPN, cuyo límite elástico es de 2.400 kg/cm2 y cuyo coeficiente de seguridad es de γa = 1,2. Solución: 2.400 σ adm = = 2 . 0 0 0 k gcm 2 1,2 M = 2 , 8 m⋅ t = 2 , 8⋅1.000 ⋅100 = 280.000 cm⋅ kg W=

280.000 ⋅1,5 = 210 cm3 2.000

Se busca en la tabla B.1 (anexo B) y corresponde a un perfil IPN-200 y cuyo W = 214 cm3. b) Comprobación de deformaciones En los apartados C.1 a C.6 (anexo C) se dan, para cada caso, las fórmulas correspondientes para determinar las flechas. Se insiste en que, dentro del campo de aplicación del presente Manual, el caso normal será el correspondiente a vigas simplemente apoyadas. Cuando se trata de vigas continuas se puede calcular la flecha restando de la correspondiente a la viga simplemente apoyada la determinada por el momento flector negativo resultante en el apoyo. Evidentemente, cuando se trate de cargas móviles o variables, la flecha máxima se producirá en un tramo cuando la sobrecarga actúa sobre él y en los contiguos únicamente se consideran las cargas permanentes. 2-10

Para el cálculo aproximado de flechas en vigas de acero, se puede emplear la fórmula siguiente: f =α

σ ⋅ L2 c

f = flecha máxima (en mm). σ = tensión máxima real a que está sometida la pieza en (kg/mm2). L = luz (en m). c = canto o altura total de la viga (en cm). α = coeficiente adimensional que depende de la clase de sustentación y tipo de carga. A continuación se dan los valores siguientes: Clase de sustentación y tipo de carga

α

Viga biarticulada y carga uniforme y repartida en toda la longitud de la viga

1,000

Viga biarticulada y carga puntual en el centro de su longitud ..................

0,800

Viga continua de dos vanos de igual luz y carga uniforme y constantemente repartida en toda la longitud de la viga ....................................................

0,415

Viga continua de dos vanos de igual luz y cargas puntuales en el centro de cada uno de ellos .......................................................................................

0,448

EJEMPLO V. Sobre la base del problema propuesto en flexión simple y suponiendo que se trata de una viga biarticulada y carga uniforme y repartida en toda su longitud de 3,00 m de luz, determinar la flecha máxima. 280.000 σ= = 1 . 3 0 8 , 4 k gcm 2 = 1 3 , 0 8 k gmm 2 214 α =1 f =

13,08⋅ 32 1 = 5,886 mm < ⋅L = 6 mm 20 500

El valor de las flechas admisibles puede llegar a ser el problema con que se encuentre el Oficial de Ingenieros. Si bien se considera en puentes civiles como admisible una flecha de alrededor de 1/1.000 x L a 1/1.200 x L, en puentes militares de circunstancias la flecha se fija en 1/500 x L. En una primera aproximación, las flechas no serán excesivas cuando la relación entre la luz de la viga y su canto sea menor de 40, aunque siempre se debe hacer una comprobación más exacta. c) Tracción La determinación de secciones en una barra sometida a un esfuerzo de tracción centrada se reduce a dividir el esfuerzo por la tensión admisible. EJEMPLO VI. Pieza sometida a esfuerzo de tracción de 42.000 kg (σe=2.600 kg/cm2) y cuyo coeficiente de seguridad es de γa = 1. El coeficiente de seguridad de la solicitación se estima en γf = 1,3. Solución: T∗ A= σadm 2.600 = 2 . 6 0 0 k gcm 2 1 42.000⋅1,3 A= = 21 cm2 2.600

σadm =

que se puede resolver con cualquier sección, simple o compuesta, cuya superficie total útil sea de 21 cm2 con tal de que el eje de inercia coincida con el eje del esfuerzo. De las tablas B.1, B.2 y B.6 se obtienen, respectivamente, los perfiles siguientes: IPN-160, IPE-180 y UPN-160. 2-11

d) Compresión Al determinar las secciones de piezas sometidas a compresión es preciso considerar la posibilidad de que se produzca un efecto secundario de pandeo o flexión lateral. La forma práctica de tenerlo en cuenta consiste en mayorar el esfuerzo (o minorar la (σadm) en un coeficiente llamado de pandeo y que se representa por la letra ω. Este coeficiente depende del material utilizado y de la esbeltez mecánica de la pieza. Para piezas de sección constante se puede definir la esbeltez mecánica como: λ =

Lk imin

(véanse las tablas del anexo D) siendo:

Lk la longitud de pandeo imin el radio de giro menor según los posibles ejes de pandeo

La longitud de pandeo viene dada por la expresión: Lk= β L siendo:

L la longitud real de la pieza β el coeficiente cuyo valor puede ser: β

Piezas Barras biarticuladas.

+1

Barras empotradas en los dos extremos sin posibilidad de corrimientos de éstos normal a la directriz.

+ 0,5

Barras empotradas en un extremo y articuladas en el otro sin posibilidad de un corrimiento relativo de éstos normal a la directriz.

+ 0,7

Barras biempotradas con posibilidad de un corrimiento relativo de éstos normal a la directriz.

+1

Piezas empotradas en un extremo y libre en el otro.

+2

En montantes y diagonales de estructuras trianguladas.

+ 0,8

El radio de giro (ix) según un eje se puede definir para una barra de sección constante como: ix =

Ix A

siendo: Ix el momento de inercia según el eje considerado. A el área de la sección. En el caso de perfiles laminados, los radios de giro, para cada eje, vienen expresados en las correspondientes tablas del anexo B. Obtenidos los coeficientes de pandeo (ω) de la tabla correspondiente del anexo D, se determinará la tensión de la fórmula: σ∗ =

N ∗ω No será mayor a σ adm A

o la máxima carga que puede admitir una sección, por la: N∗ ≤

σadm ⋅ A ω

2-12

Es preciso no olvidar la posibilidad de que, además, la barra comprimida esté sometida a un esfuerzo de flexión (por una carga uniforme o concentrada), en cuyo caso, a la tensión determinada por compresión hay que sumarle la correspondiente a la flexión. ∗

σ =

N ∗ω M∗ + No será mayor a σ adm A W

Cuando el pandeo es impedido en alguno de los planes, el sumando correspondiente a la flexión se afecta de un coeficiente 0,9. e) Cortadura Los esfuerzos cortantes se concentran principalmente en las zonas próximas al eje de la pieza, por lo que generalmente se comprobará la resistencia a este esfuerzo tomando como sección resistente únicamente la del alma (e · h1). Se tomará como tensión máxima a cortadura la admisible, dividida por 3 . EJEMPLO VII. El cordón superior de una viga de celosía está sometido a un esfuerzo de compresión de cálculo de 24 t y la separación entre nudos de la celosía es de 2,00 m. En el centro de la luz de la barra existe una barra embrochalada (restricción de movimiento en un plano, βx =1 βy =0,5) (véase figura), cuya reacción de cálculo es de 3,0 t. Determinar la tensión máxima en la sección más desfavorable, suponiendo que esté constituido por dos ][-120 de acero (A-37) separadas entre sí 1 cm.

Figura.—Detalle embrochalado

Solución: Solicitaciones mayoradas: — Compresión: 24.000 kg. — Flexión: M ∗ =

1 3.000⋅ 2 = 1.000 m⋅ kg 6

Se utiliza como coeficiente para el momento flector 1/6 como promedio entre 1/4 y 1/8 por considerar la sustentación de la barra (continua) como intermedia entre un empotramiento y una articulación. Valores estáticos de la sección de la tabla B.7: A = 34 cm 2

Wx = 121 cm2

ix = 4,62 cm

200 ⋅1 = 43,3 4,62

λy =

iy = 2,64 cm

Esbelteces: λx =

200 ⋅ 0,5 = 38 2,64

Se toma el valor de esbeltez mayor λx Se obtiene, en la tabla D.1. A-37, por interpolación para s = 1 y λ = 43,3 → ω = 1,08. Tensión normal de cálculo: 1,08⋅ 24.000 100.000 ∗ 2 2 σ = + = 763 + 826 = 1.589 kg cm < 2.100 kg cm 121 34 2-13

Comprobación a cortadura: Esfuerzo cortante máximo: T ∗max =

1 3.000 = 1.500 kg 2

De la tabla B.6 se deducen los valores siguientes: e = 7 m m =0,7 cm yh1 = 8 2 m m =8,2 cm

La sección resistente será la correspondiente a las dos almas, o sea: AT = 2 ⋅ e⋅ h1 = 2 ⋅0 , 7⋅8 , 2 = 11,48 cm 2

y la tensión admisible a cortadura se obtiene de la tabla 2.10. del apartado 2.6.a., cuyo valor mínimo es: A -37 → σ = 2 . 1 0 0 k gcm 2

En el caso de la sección de apoyo, donde se tiene cortante puro se obtiene la tensión siguiente: τ∗ =

T ∗max 1.500 2.100 = = 131 kg cm 2 < = 1 . 2 1 2 k gcm 2 AT 11,48 3

f) Combinación de acciones de flexión y cortantes En este caso se debe obtener la tensión de comparación cuya expresión de cálculo es: σ co =

σ 2 + 3⋅ τ 2 = 1.506 2 + 3⋅ 1312 = 1 . 5 2 3 k gcm 2 < 2 . 1 0 0 k gcm 2

2.7.b.(2). Madera Los principios generales en que se basa la determinación de secciones de madera son análogos a los empleados en apartados anteriores, sin más que tener en cuenta las diferencias existentes en cuanto a tensiones admisibles (tablas 2.6 y 2.7) y las posibles escuadrías (tabla 2.8). En cuanto al cálculo de deformaciones (flecha y pandeo), los coeficientes de elasticidad se pueden estimar en un valor medio: E = 1 2 0 . 0 0 0 k gcm 2 De los valores indicados en las tablas 2.6 y 2.7 se puede deducir la conveniencia de disponer las maderas de forma que los esfuerzos mayores sean resistidos según la dirección de las fibras, si son de tracción o compresión, y en el sentido perpendicular a ellas, si son de cortadura. Por la constitución de los empalmes y encuentros de las obras de madera, todas las barras se considerarán siempre articuladas en sus extremos, no pudiendo considerarse empotramientos salvo un especial estudio con tornapuntas y cartabones, difíciles de ejecutar. 2.7.b.(3). Hormigón En contraposición a lo dicho en el apartado anterior, las obras de hormigón resultan siempre empotradas, salvo disposición expresa en contrario. El hormigón en masa se empleará para cimentaciones rígidas, rellenos, pequeños muros de contención o estribos de pequeña altura. La idea de que no es práctico el empleo de hormigón para obras de circunstancias no es absolutamente cierta, pues se debe recordar que cualquier hormigón medianamente fabricado alcanza a los tres días una resistencia equivalente a un 40 % de la nominal a los veintiocho días. A los siete días esta resistencia es de un 65 %. Se deduce que, si bien su empleo no es inmediato, los plazos en que se puede utilizar, teniendo en cuenta las disminuciones de resistencia indicadas, pueden ser muy inferiores al mes tradicional y en alguna ocasión llegar a ser admisibles. En cuanto al hormigón armado, la determinación de esfuerzos es preciso realizarla con auxilio de las fórmulas de la mecánica elástica. 2-14

Como en este tipo de obras sí resulta imperativo el plazo de veintiocho días para su utilización y los cálculos son mucho más laboriosos, quedan virtualmente fuera del campo de aplicación del presente Manual. Al hormigón se le suele incorporar aditivos en casos muy determinados con objeto de facilitar su preparación y puesta en obra. Entre los más importantes podemos citar: — Acelerador de fraguado: Utilizados en obras que necesitan un proceso rápido de fraguado o en épocas de hormigonado con temperaturas muy bajas. Los más usados son el carbonato sódico y los cloruros potásico y magnésico. Su uso se ha de restringir lo más posible en el hormigón armado, estando prohibido en obras de hormigón pretensado. — Aceleradores de endurecimiento: Tienen por objeto reducir el tiempo de desmoldado y desencofrado. Además, se pueden usar para un endurecimiento rápido en tiempo frío. El más usado es Ca Cl2 en proporción inferior al 2,5 % del peso de cemento. — Plastificantes: Aumentan la densidad y trabajabilidad del hormigón, aunque retrasan ligeramente el fraguado y endurecimiento. Normalmente son productos químicos orgánicos de molécula larga, compatibles con el ión calcio. — Aireantes: Se utilizan para aumentar la resistencia de los hormigones a las heladas, pues los agentes aireantes ocluyen en la masa de hormigón infinidad de burbujas de aire que interceptan la red capilar. Se utilizan como aireantes del hormigón productos orgánicos tipo resinas o aceites sulfonados. Tienen como inconveniente el proporcionar al hormigón menos densidad, menos resistencia y un ligero aumento de la retracción, pero también se disminuye el peso propio. 2.8. ÁBACOS Y TABLA PARA CALCULO RÁPIDO La tabla 2.11 y los ábacos 2.1 a 2.5 de este capítulo son utilizables únicamente para tramos isostáticos constituidos por tablero de madera sobre viguetas metálicas o de madera y con tráfico controlado, es decir, con un solo vehículo por tramo y carril. 2.8.a. SOBRECARGAS Se adoptan las normas de clasificación de la OTAN., en las que los vehículos tienen asignado un número, llamado clase, relacionado con el efecto que producen sobre el puente. Esta clasificación se estudiará con todo detalle en el capítulo 5 de este Manual. 2.8.b. PESOS PROPIOS Depende de las luces, anchura de calzada, materiales utilizados y sobrecargas previstas. La tabla 2.11 da los valores medios, que pueden servir para un dimensionado o estudio previo. Pueden ser interpolados linealmente valores intermedios de clase, luz o anchura. 2.8.c. SOLICITACIÓN DE FLEXIÓN Y DE CORTADURA Para conocerlas es condición previa indispensable conocer los esfuerzos correspondientes. 2.8.c.(1). Viguetas de pavimento (metálicas) Se utilizará el ábaco 2.1, que se refiere al número de viguetas por carril de la anchura correspondiente a la clase del vehículo considerado. Su empleo no ofrece dificultades, pudiendo obtenerse diferentes soluciones, que vendrán impuestas por el perfil I de viguetas de que se disponga, o por la escuadría de tablones, de pavimento, que limitará la separación de viguetas. 2.8.c.(2). Tablones El ábaco 2.2 da directamente las escuadrías de los tablones según la clase del vehículo y la separación de viguetas. En la última línea, fuera del cuadro de la derecha, se indican también las cargas aisladas correspondientes. 2-15

Supuesta una carga aislada de 5 t (que tendría un efecto general equivalente a vehículos clase 20) y sabiendo que la separación entre viguetas es de 0,60 m, desde el punto de corte se traza una horizontal hacia la izquierda, dando como soluciones posibles los tablones siguientes (canto x ancho): 13 x 35 14 x 30 14 x 25 17 x 20 20 x 15 2.8.c.(3). Vigas principales Se pueden utilizar las tablas 2.2 a 2.5 de este capítulo. Se insiste en que estas tablas se refieren a los esfuerzos inducidos en una sola vía, con un solo vehículo por tramo. Los valores obtenidos se distribuirán entre las dos o más vigas que se monten en cada vía. No están incluidos en los citados valores los correspondientes a los pesos propios del puente. 2.8.c.(4). Traveseros o cumbreras Las cargas totales que actúan sobre estos elementos se deducen del ábaco 2.3, cuyos valores también están tabulados a continuación en las tablas 2.4 y 2.5. 2.8.d. SOLICITACIÓN A COMPRESIÓN En los ábacos 2.4 y 2.5 se dan los valores correspondientes a las secciones cuadrada y circular para el cálculo de los montantes o pies derechos de los caballetes, cuyo empleo no precisa aclaraciones. Como aplicación, la tabla 2.12 ofrece datos prácticos sobre pilotes de madera. 2.8.e. DEFORMACIONES POR FLEXIÓN Se aplicará lo explicado en el apartado 2.7.b.(1). 2.8.f. ESTABILIDAD Se debe efectuar una comprobación de que no existirá abollamiento en las alas comprimidas ni en las almas de las vigas metálicas. Caso de que exista peligro de abollamiento o alabeo, se evitará estableciendo rigidizadores de ala y de alma, según fórmulas empíricas, haciendo un estudio relativamente complicado. En el espíritu de este apartado las comprobaciones serán más groseras, pero desde luego dentro de una mayor seguridad. Se arriostrarán transversalmente las vigas de forma que se cumpla la relación siguiente: L⋅h ≤ 400 b ⋅e siendo (todas las medidas en metros): L = longitud de viga entre arriostramientos. h = canto de la viga. b = ancho del ala. e = espesor del alma. Si la viga es de una luz que supone los 10 m y de un canto apreciable con relación a su ancho (el del nervio), lo cual es conveniente desde el punto de vista de disminución de cargas permanentes, conviene arriostrarlas transversalmente a unas distancias que oscilen entre 3 y 5 m. Si se trata de vigas de madera no habrá peligro de alabeo, siempre que la relación canto-ancho sea inferior a 2. No obstante, para mayor seguridad, no convendrá que existan vigas de madera con longitudes libres de arriostramiento superiores a 3,00 m. (Téngase en cuenta el arriostramiento proporcionado por el tablero, si está clavado sobre las viguetas.) 2-16

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CAPÍTULO 3 CONSTRUCCIÓN DE PUENTES

3.1. GENERALIDADES En el presente capítulo se estudia la construcción de un puente semipermanente o permanente ejecutado con materiales normalizados y con medios abundantes. Es decir, se trata de la construcción de una obra lejos del enemigo, situada probablemente en la Zona de Comunicaciones.

3.2. ESTUDIO DEL TERRENO El problema de la construcción de un puente presenta una doble vertiente: técnica y táctica. De nada servirá un puente técnicamente perfecto si está situado en un lugar en el que no sirve a los cometidos para los que se proyectó. En este sentido, el Mando habrá decidido la zona donde debe ser establecido. Posteriormente será preciso efectuar estudios detallados sobre el terreno, para elegir el lugar en que se construirá el puente y que deben reunir, entre otras, las características siguientes: a) Tácticas: — Mínimo tiempo de tendido. — Zonas cubiertas, accesibles, próximas. — En vías de comunicaciones. b) Técnicas: — Fácil acceso (obras mínimas). — Orillas adecuadas (altura, resistencia). — Velocidad de corriente (si hay apoyos intermedios). — Naturaleza del fondo (si hay apoyos intermedios). — Variaciones de nivel. — Anchura de la corriente o cortadura. — Puntos de abastecimiento y disponibilidad de materiales. — Recursos locales (materiales, maquinaria). — Posibilidad de utilización de elementos existentes (pilas, estribos). 3-1

Dada la complejidad de este estudio, del cual sólo se citan a grandes rasgos los apartados principales, es absolutamente necesario que sea efectuado por un Oficial con la formación adecuada, pues del resultado de su informe se tomarán decisiones definitivas que, en la práctica, serán muy difícil modificar. 3.3. ESTUDIO DEL PROYECTO Se pueden considerar dos casos: — No existe proyecto previo. — Existe proyecto previo. En el primero, y con la rapidez que exijan las circunstancias, será necesario redactar un proyecto, por elemental que sea, teniendo en cuenta lo que se expone en el capítulo 2 de este Manual, aplicado a cada caso concreto. En el segundo caso, aún se puede hacer otra división: — Proyecto redactado por quien debe construir el puente. — Proyecto redactado por otra persona. Cuando el Oficial que ha de construir el puente sea el mismo que redactó el proyecto, la adaptación de éste a las circunstancias reales ofrecerá, generalmente, pocas dificultades. Sin embargo, si se trata de distinta persona, será preciso estudiarlo con mucho detenimiento para captar la idea del proyectista. Como elemento de consulta, se pueden emplear las colecciones de puentes calculadas para el TEC. 71, publicadas por el Ministerio correspondiente, tales como: — Puentes de vigas metálicas. Obras de paso de carreteras. — Puentes de vigas pretensadas. — Puentes de tres vanos. — Puentes losa. Obras de paso de carreteras. — Pequeñas obras de paso. — Pasarelas de hormigón. — Pasarelas metálicas. En la realización del proyecto, una vez previstos el tablero y la estructura, se tratarán de adaptar los estribos y soportes intermedios al caso de que se trate. Se insiste en la necesidad de que el constructor dedique el tiempo suficiente al estudio del proyecto, en la seguridad de que cada fracción de tiempo dedicada a esta tarea redundará en un ahorro de tiempo y materiales. 3.3.a. ADAPTACIÓN AL EMPLAZAMIENTO ASIGNADO Una vez elegido el emplazamiento del puente, según las necesidades tácticas del momento, se intentará solucionar los problemas técnicos que ello origina, como son: — Geometría de la obra (altura del puente y luz de los tramos). — Cargas previstas que han de soportar (vehículo que ha de circular y otras). — Materiales disponibles. — Medios auxiliares — Mano de obra. 3.3.a.(1). Altura del puente Está supeditada a la altura de los extremos del puente con relación al terreno. Se procurará evitar en lo posible las grandes excavaciones y situar los cimientos de los apoyos intermedios sobre suelos que no sean capaces de soportar las cargas. 3-2

En caso de que el curso de agua sea navegable, la parte inferior de la estructura debe quedar lo suficientemente alta para permitir el paso de las embarcaciones previstas. Cuando esto no sea necesario se dejará, de todas formas, suficiente espacio entre el nivel del agua y la estructura para que ésta no sea dañada por los objetos que arrastre la corriente. 3.3.a.(2). Luz de los tramos El proyecto se ha de realizar para un caso concreto, por ello las luces se han de adaptar a las condiciones particulares del terreno y al perfil del cauce en el punto considerado. Ahora bien, si se tienen estudiados de antemano una serie de proyectos, el problema queda reducido a elegir, entre ellos, el que mejor se adapte a las peculiaridades del lugar seleccionado, de tal manera que los apoyos intermedios se puedan situar en aquellas zonas donde el suelo tenga la suficiente resistencia y la altura de las pilas deje espacio libre para que no ofrezca obstrucción al paso de la corriente habitual o esporádica. Se ha de procurar que la cimentación de los apoyos intermedios no pueda ser socavada por la erosión de las aguas y, en caso de pilotes, que ofrezcan la menor resistencia a las fuerzas laterales. 3.3.a.(3). Cargas Es uno de los datos más importantes que es preciso considerar, en unión de la luz del tramo. Por tanto, se han de conjugar ambos factores para encontrar la solución adecuada en cada caso particular. 3.3.a.(4). Materiales disponibles Cabe distinguir dos casos: a) Material reglamentario o prefabricado Se ha de tener en cuenta la cantidad de este material, situación del parque, medios de transporte y tiempo necesario para situarlo a pie de obra. b) Medios de circunstancias En este caso se ha de tener prevista la utilización de los que se encuentren en las inmediaciones, tales como bosques y materiales de derribo. El problema es inverso al anterior, ya que habrá que adaptar el proyecto a los materiales disponibles. 3.3.a.(5). Medios auxiliares La disponibilidad de medios auxiliares puede condicionar fuertemente la solución adoptada. 3.3.a.(6). Mano de obra La Unidad o Unidades que deban realizar la obra, así como su grado de instrucción, pericia y experiencia, serán factores que habrá que tener en cuenta, especialmente en lo que se refiere a los plazos de ejecución. Será preciso efectuar un estudio muy detallado para, caso de que resulte necesario, pedir el personal conveniente o modificar el régimen de trabajo, según se verá en el apartado 3.4.a. En casos excepcionales la pericia del personal puede, incluso, hacer modificar el proyecto: tendiendo, por ejemplo, más hacia construcción en madera, si no se dispone de soldadores, o a la inversa, si no se dispone de carpinteros. 3.4. PLANEAMIENTO DE LA CONSTRUCCIÓN 3.4.a. PERSONAL Determinado el trazado del puente y adaptados los planos, se empieza el estudio de su construcción con las necesidades de mano de obra. Para hacer una estimación a priori del personal necesario y tiempo que se invertirá en la ejecución de la obra, se descompondrá en unidades de obra referidas a hombres-hora. 3-3

Recibe el nombre de hombre-hora (H-h) el trabajo que en condiciones normales puede realizar un hombre durante el tiempo de una hora. La jornada normal de trabajo es de ocho horas, dividida en dos períodos de cuatro por un descanso para la comida. La realización de una obra determinada exige el trabajo de un número de hombres durante cierto tiempo, o sea, un número de hombres-hora (H-h). Este número es una relación constante e invariable, pero no lo son sus términos. Con menos hombres se tardarán más horas, o a la inversa. Sin embargo, el número máximo de hombres que pueden trabajar simultáneamente en una obra es limitado; por tanto, hay siempre un tiempo mínimo del cual no es posible bajar. De igual forma ocurre con el número mínimo de hombres. El hombre-hora (H-h) es un dato de cálculo. Se emplea en escalones inferiores hasta Compañía inclusive y a veces hasta Batallón. En Unidades superiores se toma como unidad de cálculo la sección-jornada (S-J) o sección-día. Esta jornada normal se puede variar en más o menos: aumentada a diez horas por jornada produce una disminución del rendimiento horario y gran desgaste físico. El disminuirla debe producir un aumento de rendimiento, aunque esta consideración resulta más teórica que práctica. El trabajo diurno es más efectivo y menos cansado, ya que el nocturno baja en rendimiento con respecto al primero. Este régimen de trabajo viene impuesto por la situación táctica en el momento y punto considerados; se debe tener prevista de antemano esta contingencia. Como resumen, los regímenes de trabajo pueden ser: — Trabajo discontinuo de día. Corresponde al trabajo de un turno en jornada diurna de ocho horas, divididas en dos períodos por un descanso intermedio que se aprovecha para la comida. Excepcionalmente se podrá aumentar la duración de la jornada hasta diez horas, con mermas en el rendimiento horario de un 5 % aproximadamente. Este régimen está indicado cuando se dispone de personal y herramientas en número que permite el trabajo en un solo turno y la situación táctica no impone el trabajo nocturno. — Trabajo discontinuo de noche. Corresponde al trabajo de un turno en jornada nocturna de ocho horas, divididas en dos períodos por un descanso intermedio que se aprovecha para la cena. El rendimiento horario obtenido es sensiblemente menor al discontinuo de día. Excepcionalmente se podrá aumentar la duración de la jornada hasta diez horas, con mermas en el rendimiento horario de un 5 % aproximadamente. Este régimen sólo se empleará cuando la situación táctica lo imponga. — Trabajo continuo de día. Corresponde al trabajo de dos turnos diurnos, cada uno de ellos de seis horas, que se relevan al mediodía. El rendimiento horario obtenido es igual al del trabajo discontinuo de día. Excepcionalmente, si el arco diurno lo permite, se podrá aumentar la duración de la jornada hasta catorce horas, trabajando cada turno siete horas como máximo, sin merma en el rendimiento horario. Este régimen está indicado cuando se dispone de personal en exceso para organizar solamente un solo turno y la situación táctica lo permite. — Trabajo continuo de noche. Corresponde al trabajo de dos turnos nocturnos, cada uno de ellos de seis horas, que se relevan a medianoche. El rendimiento horario obtenido es igual al del trabajo discontinuo de noche. Excepcionalmente, si el arco nocturno lo permite, se podrá aumentar la duración de la jornada hasta catorce horas, trabajando cada turno siete horas como máximo, sin merma en el rendimiento horario. Este régimen está indicado cuando se dispone de personal en exceso para organizar solamente un solo turno y la situación táctica impone el trabajo nocturno. Igual al anterior, pero realizado durante la noche, con un rendimiento menor. — Trabajo continuo de día y de noche. Corresponde al trabajo ininterrumpido de tres o cuatro turnos con jornadas de ocho o seis horas, respectivamente. El rendimiento horario obtenido es intermedio entre el del trabajo discontinuo de día y el discontinuo de noche. Este régimen de trabajo está indicado cuando se dispone de personal en exceso para organizar dos o tres turnos y la situación lo permite. 3-4

— Trabajo a destajo. Este régimen de trabajo da buen rendimiento cuando la tarea asignada individual o por equipos está bien calculada: ni inferior a la que pudiera realizar en jornada normal, ni tan excesiva que no se pueda cumplir. Consiste en fijar a cada hombre o equipo de trabajo una tarea, cumplida la cual el personal se retira a descansar sin sujeción de horario. Se puede obtener rendimientos superiores al normal, pero desorganiza los horarios y presenta el inconveniente de su difícil evaluación. En el cuadro siguiente se expresa el rendimiento relativo, de los distintos regímenes de trabajo, para poder calcular los plazos de ejecución de una obra. Rendimiento relativo de los regímenes de trabajo Régimen de trabajo

Rendimiento relativo (ψ)

Discontinuo de día (jornada de 8 h) Discontinuo de día (jornada de 10 h) Discontinuo de noche (jornada de 8 h) Discontinuo de noche (jornada de 10 h) Continuo de día (jornada de 6 h) Continuo de día (jornada de 7 h) Continuo de noche (jornada de 6 h) Continuo de noche (jornada de 7 h) Continuo día y noche (jornada de 6 h) Continuo día y noche (jornada de 8 h) A destajo

1,0 1,15 0,6 0,7 0,75 0,85 0,45 0,50 0,60 0,80 1 a 1,5

Por tanto, conocidos los (H-h) o (S-J) necesarios para la realización de un trabajo, su plazo de ejecución se obtiene aplicando la fórmula siguiente: T=

1 (H − h) o (S − J) necesarios ⋅ ( Hombres) o (Sc,s.Zap) disponibles ψ

siendo:

ψ: el rendimiento relativo del régimen de trabajo empleado. T: el tiempo empleado en horas o jornadas.

3.4.b. TRABAJOS 3.4.b.(1). Accesos Las carreteras de acceso a los puentes son de gran importancia, puesto que los caminos existentes normalmente serán inadecuados o no llegarán hasta el mismo emplazamiento. Se debe empezar por la construcción de caminos de acceso con toda rapidez para permitir la llegada hasta la playa de lanzamiento del material necesario para la construcción del puente. Como estos accesos son extraordinariamente importantes para la capacidad de tráfico y la vida del puente, se deben seguir perfeccionando, sobre todo en alineaciones horizontales, pendientes, terraplenes, visibilidad y superficie de la calzada. — Alineaciones horizontales. Se deben evitar, siempre que sea posible, las curvas cerradas en la carretera de acceso, porque obligan a circular a velocidades reducidas y aumentan el riesgo de choque. Asimismo, dificultan la circulación de los vehículos largos en las entradas al puente. — Pendientes. La calzada del acceso debe estar enrasada con la del puente para evitar el efecto de impacto. Se procurará que los accesos tengan pendientes suaves, que, además, permiten mejor visibilidad. 3-5

— Terraplenes de apoyo. Se han de situar de tal forma que no obstaculicen el paso del agua, aunque sea necesario alargar un poco más el puente, con objeto de que la corriente no llegue hasta el terraplén, en el caso probable de subidas de nivel. Si no se tiene esta precaución, se corre el peligro de que las aguas socaven y destruyan el terraplén. — Visibilidad. La distancia de visibilidad en los accesos de los puentes debe ser la suficiente para que los conductores puedan ver todo el puente y evitar así el peligro de las colisiones. Esto se consigue proyectando debidamente las alineaciones horizontales y las rasantes. — Tráfico. El enlace de los caminos del puente con las carreteras exige un estudio del sistema viario en las proximidades de su emplazamiento, de manera que esta unión se realice por la ruta más corta y directa. La calidad del firme de la carretera dependerá de la intensidad del tráfico y del peso de los vehículos. En algunos casos será preferible construir un camino con pavimento de alta calidad a tener que emplear mucho tiempo y mano de obra en conservarlo posteriormente. — Calzada. La superficie de la calzada se recubrirá, si es posible, con materiales a los cuales no les afecten las condiciones climáticas, para evitar la peligrosidad del piso deslizante. Las deformaciones producidas por el impacto y la vibración del vehículo producen un rápido deterioro de la superestructura. — Zonas de estacionamiento. Deben tener el espacio suficiente para aparcamiento de vehículos, con la superficie estabilizada, compactada o pavimentada, y estar próximas al puente. Su situación se debe elegir, a ser posible, aprovechando al máximo las ventajas del terreno y de la vegetación para la protección y enmascaramiento. 3.4.b.(2). Playa de lanzamiento Normalmente se inician los trabajos antes de haber completado el plan de organización. No obstante, la disposición general del lugar, el plan de descarga y almacenamiento del material y las distintas fases del trabajo se deben estudiar antes de iniciar el replanteo. Cada emplazamiento presenta sus problemas particulares. Las herramientas y el equipo de tendido deben estar preparados con la suficiente antelación, dando prioridad a aquellos que se vayan a emplear en las primeras fases. Los cables, cabrestantes, frenos y, en general, todos los equipos o elementos que han de soportar cargas pesadas se revisarán y engrasarán antes de ser utilizados, para evitar accidentes y retrasos. Es conveniente marcar, a cada lado, todas las piezas y elementos que componen la estructura del puente, cuando es prefabricado, para su rápida identificación durante su transporte y durante la construcción. 3.4.b.(3). Construcción del puente Recibida la orden de realizar un puente con material no reglamentario, la formación del Oficial debe orientarle para la organización de la construcción, incluso sin proyecto. Siempre que sea posible, es preferible preparar en taller el mayor número de elementos, compatible con el tiempo disponible y facilidad de transporte, dejando para obra, casi exclusivamente, las operaciones de montaje y lanzamiento. Merecen cuidado especial las alineaciones, el replanteo del eje, la nivelación de estribos y pilas en su caso, etc., pues de la esmerada preparación de estos elementos depende en gran parte la facilidad y el plazo de montaje y tendido. 3.4.b.(4). Colocación de las vigas En el caso de puentes de circunstancias, el problema es muy variado, pues viene impuesto por el tipo y dimensiones del puente, condiciones del terreno y lugar de emplazamiento, habilidad y experiencia del personal y posibilidades del equipo. 3-6

Se ha de empezar por estudiar la situación de los apoyos para determinar el procedimiento de colocación. Los accesos y su situación con respecto a la red de caminos determinarán si la colocación se puede realizar desde una de las orillas o desde ambas. Una orilla consistente y con suaves pendientes permite trabajar en buenas condiciones; en caso contrario, se ha de construir una estructura provisional. Cuando el curso de agua es de gran anchura se pueden emplear equipos flotantes. Como orientación se explican dos soluciones de colocación: — Lanzamiento mediante grúas. La grúa se coloca sobre el estribo, en terreno firme y nivelado, colocando una plataforma de madera, si fuese necesario, para izar las vigas del tramo de orilla. Una vez terminado el tramo de orilla se traslada la grúa al extremo de este tramo, sobre el apoyo intermedio, y se tiende el segundo. Se continúa el proceso hasta la finalización de la obra. — Lanzamiento desde el tablero utilizando una armadura provisional. Este sistema es ventajoso para puentes de hasta 12 m de altura y cuando el terreno es demasiado blando para soportar el equipo de lanzamiento. Esta armadura está constituida por un soporte que puede ser de cepas de pilotes o caballetes, donde va colocada una plataforma. Sobre ella trabajan los equipos auxiliares de lanzamiento con los elementos necesarios.

3.4.c. ORGANIZACIÓN De la breve exposición que se acaba de resumir, se deduce la complejidad de las operaciones que hay que realizar para la construcción de un puente. Como los plazos de tiempo concedidos son mínimos, cualquier error en la organización puede acarrear consecuencias de suma gravedad. Será preciso un estudio en forma gráfica, bien con diagramas de barras de Gannt o de forma completa por medio de gráficos PERT. Sirve para prever el empleo oportuno de personal y máquinas, así como la secuencia de acopio de materiales, y se pueden deducir los tiempos probables de ejecución, los tiempos mínimos posibles y los acontecimientos cuyo retraso puedan afectar a la terminación de la obra.

3.5. EJECUCIÓN Si el personal es el adecuado en cantidad y experiencia y si mediante un gráfico PERT. (o cualquier otro sistema) se ha programado adecuadamente la construcción y acopio de materiales, así como el empleo de maquinaria, la ejecución no debe ofrecer dificultades. Para llegar a buen fin, sólo se precisará efectuar un adecuado control. 3.5.a. CONTROL DE TRABAJOS De acuerdo con las previsiones, se debe hacer lo posible para que se cumplan todas las actividades en los plazos previstos. Cada día será preciso comprobar y corregir las actividades. 3.5.b. CONTROL DE CALIDAD El control se refiere desde la calidad o estado de los materiales a emplear, a su puesta en obra (alineaciones, verticalidad, posición relativa), pasando por las manipulaciones (soldaduras, cajeados, uniones de todo tipo, etc.). Normalmente, no se dispondrá en campaña de los elementos clásicos de control de obra (probetas de hormigón o acero, prensas, flexímetros, esclerómetros, aparatos para control de soldaduras por rayos gamma, etc.), pero un control cuidadoso de ejecución puede hacer casi innecesario el posterior de obra terminada. 3-7

3.6. MEDIOS AUXILIARES En la práctica, tal concepto comprende el conjunto de máquinas y dispositivos que facilitan la ejecución de la obra, con exclusión de las herramientas y medios manuales. Los medios auxiliares se pueden clasificar en: — Encofrados y cimbras. — Andamios. — Aparatos de fuerza. — Maquinaria. 3.6.a. ENCOFRADOS Y CIMBRAS Se deben construir con madera de una calidad aceptable y calcular para resistir sin deformaciones apreciables los esfuerzos a que vayan a estar sometidos durante el hormigonado. A estos efectos se debe tener en cuenta que el hormigón, en el momento de verterlo, se comporta como un fluido, sin cohesión ninguna, con un peso específico aparente de 2.300 ó 2.500 kg/m3, dependiendo de que sea hormigón en masa o armado. Si se tienen en cuenta los efectos dinámicos del vertido y apisonado o vibrado, será prudente considerar un coeficiente de mayoración de 1,2, con lo que las cargas estáticas equivalentes resultarán de 2.760 ó 3.000 kg/m3, respectivamente. Sin embargo, y dada la provisionalidad del encofrado, se pueden utilizar coeficientes de seguridad de la resistencia de la madera mucho menores y, por tanto, tensiones admisibles mayores. Véanse tablas 2.6 y 2.7 del capítulo 2. Al montarlos se deben preparar cuidadosamente las superficies interiores y las juntas, con el fin de conseguir un buen acabado en el hormigón y evitar las fugas de lechada del mismo. Se deben arriostrar perfectamente para impedir desplazamientos indeseables y, por el mismo motivo, se deben sustentar sobre una estructura de adecuada rigidez y resistencia. Las mismas consideraciones se deben tener en cuenta para el cálculo de cimbras (encofrados de generatriz curva). En las figuras 3.1 y 3.2 se pueden ver los elementos que constituyen un encofrado para un muro corriente. Las tablas del revestimiento horizontal están sostenidas por montantes apoyados en unos listones o carreras. Cuando se emplean varillas para sostener los encofrados, los extremos de las mismas se roscan, quedando sus extremos, una vez cortados al desencofrar, enrasados con los paramentos del muro. Para impedir que los tableros se junten al tensar la varilla o alambre, se coloca, interiormente, un taco de madera o codal para fijar la separación entre tableros. Cuando el hormigón alcanza la altura de estos tacos, se quitan para que no queden embutidos. Los encofrados deben estar perfectamente limpios y humedecidos o recubiertos de sustancias adecuadas, para impedir que absorban el agua del hormigón. En casos extremos, se puede emplear petróleo para impermeabilizar la madera, o pinturas asfálticas, barnices y aceite de linaza.

Figura 3.1.—Encofrado de muros empleando varillas de encofrar

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Figura 3.2.—Encofrado de muros empleando alambres tensados

3.6.b. ANDAMIOS Un andamio, esencialmente y en términos generales, es una construcción auxiliar y provisional adosada a la definitiva y cuyo objeto es permitir una gradual y paulatina elevación del plano de trabajo a medida que lo exige la marcha de la obra. El elemento fundamental del andamio es el tablón de madera de pino, con una escuadría de 7,5 x 23 cm2 y longitudes que oscilan entre 4 y 6 m. Este tablón, combinado y enlazado adecuadamente, posibilita cuantas soluciones de andamio se requieren normalmente. En su función de zanco (pie derecho) puede ser sustituido por rollizos de diámetro igual o superior a 10 cm. En su estructura, todo andamio está compuesto por dos clases de elementos: los verticales (almas o zancos) y los horizontales (puentes y parales o almojayas). Los zancos, si no exceden de la longitud de la pieza, están formados por un solo tablón o rollizo. Si fuese preciso, se pueden acoplar varios tablones en paralelo por medio de bridas de hierro. Esta disposición facilitará, decalándolos convenientemente, el empalme de varios tablones para conseguir mayores alturas. El enlace de los zancos con los parales se hace corrientemente con cuerdas mediante nudos o ligaduras especiales (figura 3.3). Cuando los pies están formados por tres tablones, los parales se pueden alojar en el centro, sin necesidad de cuerdas (figura 3.4). También se pueden emplear herrajes de diversas formas, con la finalidad expuesta.

Figura 3.3.—Uniones de cuerda en andamios

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Figura 3.4.—Empotramiento en tres tablones

Los zancos se hincan directamente en el suelo hasta unos 70 cm. Si por cualquier motivo no se pudiese practicar lo dicho, se introducen en un bidón, que posteriormente se rellena de arena o tierra bien apisonada (figura 3.5). Cuando la altura necesaria sea pequeña, se puede sustituir el andamio propiamente dicho por unos tablones apoyados sobre caballetes de 4 patas y de altura conveniente (figura 3.6) (generalmente, de 1 a 1,50 m), con lo que se puede trabajar hasta una altura de 2,80 a 3 m.

Figura 3.5.—Andamio hincado en un bidón

Figura 3.6.—Andamio sobre caballetes

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Cuando el andamio deba tener una altura superior a 3 m, es necesario arriostrarlo al paramento, mediante parales o almojayas situados cada 1,50 m de altura. Éstos se introducen por orificios dejados expresamente. Las plataformas suelen estar formadas por dos o tres tablones que generalmente están simplemente superpuestos a los travesaños, sin trabazón alguna, aunque en pro de la seguridad de los operarios conviene atarlos con cuerdas o simplemente clavarlos. A este respecto se recuerda que resulta inadmisible de todo punto la unión por medio de clavos de dos piezas de madera que puedan estar sometidas a esfuerzos de tracción. Los andamios cuya altura de plataforma resulte superior a 2 m deben llevar quitamiedos o barandilla de una altura de 1 m con listón intermedio y rodapié. Al llegar con el andamio a una altura de unos 8 m, se deben arriostrar entre sí los zancos por medio de cruces de San Andrés formadas por listones de una sección aproximada mínima de 4 x 7 cm2 y de longitud adecuada, que se fijarán directamente a los zancos por medio de clavos. Como variante del andamio clásico descrito, se utiliza muy frecuentemente el “puente volante” (figura 3.7), que consiste en una plataforma de dimensiones y resistencia adecuadas que, en vez de apoyarse sobre la estructura del andamio, se cuelga de unos pilotes fijados en la parte superior de la obra mediante tablones en voladizo debidamente lastrados o empotrados, de forma que resistan suficientemente las cargas previstas.

Figura 3.7.—Andamio “Puente volante”

3-11

3.6.c. APARATOS DE FUERZA — Polea sencilla. Sirve únicamente para cambiar el sentido del esfuerzo debiendo ser éste: F igual a la resistencia C, que oponga el peso, e igual la velocidad en las ramas conducido y conductora (figura 3.8).

Figura 3.8.—Polea sencilla

— Polea móvil (figura 3.9). La velocidad de la polea móvil conducida, de la que pende el peso C, es mitad de la que se ha de imprimir a la rama conductora, F; en cambio, el esfuerzo que se debe ejercer en F es mitad, o sea: F = C / 2.

Figura 3.9.—Polea móvil

3-12

— Diferenciales (figura 3.10). Constituidos por dos poleas, una de ellas suele ser fija y la otra móvil, con cadena sinfín, tornillo sinfín o engranajes. La fuerza de las poleas diferenciales figura, normalmente, en el cárter. En caso contrario, se puede averiguar la fuerza por la resistencia de la cadena. F = 56 D2. D = Diámetro del metal de un lado del eslabón (en cm). F = Fuerza de la polea (en t).

Figura 3.10.—Diversos tipos de poleas

— Trócolas (figura 3.11). La combinación de varias poleas fijas y móviles, según la disposición de sus armaduras, se llama trócola. La disposición más usada es la de la figura. Se emplean para multiplicar los esfuerzos a costa de reducir la velocidad en la misma proporción. La proporción depende del número de veces que la cuerda pase por la polea; en el caso de la figura: R = 6 F. 3-13

Figura 3.11.—Trócolas

— Torno (figura 3.12). En esencia, consiste en un tambor o cilindro horizontal movido por una manivela. En el cilindro se arrolla la cuerda o cable, en cuyo extremo está la resistencia; la relación entre la resistencia, R, y el esfuerzo, F, ejercido en la manivela, es igual a la relación de los radios de la manivela y el tambor, o sea que: F=

r ⋅R P

Figura 3.12.—Torno

— Tornos de vehículos. Una gran parte de los vehículos militares están provistos (o pueden estarlo) de un torno, accionado por el mismo motor del vehículo. Algunos tienen dos velocidades de arrollamiento y, consecuentemente, dos potencias. — Cabrestante. Consiste en un torno perfeccionado con un juego de engranajes (fijo o variable) para aumentar el rendimiento. 3-14

— Eslingas. Son trozos de cables, cuerdas o cadenas, provistos de anillas o ganchos en sus extremos, que se utilizan para amarre o fijación de los ganchos de los aparatos de fuerza empleados en elevación o arrastre (figura 3.13). A título de orientación se indica que las cargas admisibles en las cadenas responden a la fórmula: F = K ·d2 siendo: F = carga admisible (en kg). d = diámetro de la varilla con la que están construidos los eslabones (en mm). K = coeficiente que depende de la clase de trabajo y tipo de cadena, según la tabla 3.1. TABLA 3.1. Valores de K Clase de trabajo Tipo de cadena Remolque

Aparatos de elevación

Límite con riesgo

Cadena normal

4

6

8

Cadena calibrada

6

8

10

Eslabones con mallete

8

10

12

NOTA: Estos valores se deben multiplicar por 0,75 cuando se trate de eslabones unidos por forja (en lugar de por soldadura eléctrica).

Figura 3.13.—Eslingas

— Tráctel (figura 3.14). Es un aparato de tracción que, mediante una combinación de engranajes, multiplica el esfuerzo humano aplicado a una palanca. Tiene dos combinaciones de fuerza, consecuentemente dos velocidades, y se fabrica en dos versiones: • Elevación: 1.500-3.000 kg • Tracción: 2.500-5.000 kg El peso del aparato es de 18 y 27 kg, respectivamente. 3-15

Figura 3.14.—Tráctel

A continuación, en las figuras 3.15 a 3.18, se detallan las combinaciones diversas con el tráctel para conseguir esfuerzos diferentes de elevación y tracción.

Figura 3.15.—Tráctel. Combinaciones para conseguir unos esfuerzos de elevación de 3.000 y 4.500 kg

Figura 3.16.—Tráctel. Combinación para conseguir un esfuerzo de elevación de 9.000 kg

3-16

Figura 3.17.—Tráctel. Combinación para conseguir unos esfuerzos de tracción de 10.000 y 15.000 kg

3-17

Figura 3.18.—Tráctel. Combinación para conseguir un esfuerzo de tracción de 30.000 kg

3-18

3.6.d. MAQUINARIA Gracias al avance de la tecnología, actualmente existen máquinas para realizar muchas de las labores que tenga necesidad de ejecutar el hombre. Generalmente están proyectadas con una doble finalidad, cuyos efectos se producen simultáneamente: — Mayor comodidad. — Mayor rendimiento. Los tipos de máquinas más frecuentes para los distintos trabajos se expondrán en una clasificación de las mismas indicando su aplicación. En cada Manual de empleo, que poseen todas las máquinas, se detalla su descripción, uso, rendimientos y entretenimiento. Los rendimientos, en cada caso concreto, se deducirán de las fórmulas correspondientes, aplicando los valores reales de las variables. Maquinaria para movimiento de tierras — Topadora (bulldozer). Despeje de terreno, remoción de tierras y transporte hasta unos 50 m. Orugas o ruedas. — Escarificador. Uno o varios dientes a modo de arado. Sobre tractor o remolcado. Remoción de terrenos duros o rocas blandas. — Traílla. Arranque de tierras blandas y transporte de gran rendimiento hasta 2 km. Extensión de tierras. Puede ser remolcada o automóvil. Suele necesitar otro tractor-empujador para la operación de carga. Las hay “autocargables” por medio de un rosario de cangilones. Siempre ruedas. — Motoniveladoras. Extensión y nivelación de tierras. Ejecución de cunetas en V. Peinado de taludes. Gran velocidad y rendimiento. Suele llevar un pequeño escarificador. Siempre ruedas. — Pala cargadora. Similar a un tractor, con el útil cóncavo y mayor variedad de movimientos. Carga de tierras de montón a camión. Puede realizar también trabajos similares al bulldozer, aunque más ligeros. Orugas o ruedas. — Pala excavadora. Maquinaria automóvil, pero cuyo trabajo es estacionario. Trabaja excavando de abajo hacia arriba, sobre el nivel del suelo. Ruedas u orugas. — Retroexcavadora. Similar a la anterior, trabaja hacia atrás (como un azadón). Adecuada para excavaciones a nivel inferior al del terreno sobre el que se apoya. También puede quebrantar roca con martillo hidráulico. — Cuchara bivalva (“almeja”). Similar a las anteriores, el útil “muerde” el terreno a excavar. Apta para trabajos a gran profundidad y en superficie. — Dragalina. Trabajos de excavación y arrastre bajo el nivel de estacionamiento. La unión de la cuchara con la máquina, mediante cables. Se lanza a distancia adecuada y se arrastra por cables. Materiales sueltos secos o empapados en agua. Difíciles de manejar sin experiencia adecuada. — Zanjadoras. Aptas para excavar zanjas y trincheras. Pueden ser similares a una retroexcavadora o funcionar por medio de rosario de cangilones. — Vagonetas sobre carril. Extracción de tierras, transporte a vertedero. Gran rendimiento para grandes volúmenes. Tracción: humana, animales de tiro, tractores e incluso pequeñas locomotoras. Las vagonetas son de volquete lateral. Las vías (tipo “decauville”, de 0,6 m de ancho) suelen estar montadas por tramos completos con traviesas metálicas. — Camiones semirremolques. Gran volumen, grandes velocidades, grandes distancias. Gran rendimiento. Vaciado inferior o lateral. — Camiones-volquete. Similares a los anteriores, aunque menor volumen. Vaciado posterior. También pequeños volquetes de obra para transportes de hormigón u otros materiales. — Maquinaria para extracción de tierras bajo el agua. Poco empleadas a los fines del presente Manual, únicamente se citan las siguientes: • Dragas de carramarro (bivalva). • Dragas de cuchara-pala. • Dragas de succión. • Dragas de rosario. • Dragas mixtas. Generalmente trabajan sobre pontones flotantes. 3-19

Maquinaria para la obtención de áridos — Molinos de martillos. Para fabricación de áridos. Tienen un eje con martillos centrífugos que golpean sobre emparrillado muy duro, convirtiendo grava gruesa y piedra en arena. Gran rendimiento. — Molinos de muelas cónicas. Tienen el mismo empleo que los anteriores. — Machacadoras de mandíbulas. Para fabricación de grava y gravilla a partir de piedra de relativo gran tamaño. Necesitan unas cribas clasificadoras para separar los diversos tamaños de áridos. — Cintas transportadoras. Para transporte de áridos, generalmente dentro de una instalación. Extracción y carga en camiones de tierras excavadas. Maquinaria para pavimentación con asfalto — — — — —

Mezcladora. Clasificadora. Amasadora. Acabadoras-extendedoras. Apisonadoras.

Sirven para compactación de suelos en caminos, diques, aeródromos, etc. Pueden ser: de rodadura metálica (cilindros lisos o de pata de cabra) o sobre neumáticos, sobre automóvil o remolcadas y estáticas o vibradoras. Sobre neumáticos se emplean para tierras sueltas y para pavimentos asfálticos. Los rodillos vibratorios, para suelos no cohesivos (arenas) y grandes espesores de tongadas. Maquinaria para la fabricación y puesta en obra del hormigón — Hormigoneras: • Fijas. • Portátiles. • Automóviles. El tambor puede ser fijo o basculante En instalaciones fijas tiene dosificadores automáticos. Las hormigoneras sobre camión van montadas sobre chasis de vehículo comercial pesado. Se componen de: • Tambor de fabricación de mezcla. • Transmisión (mecánica o hidráulica). • Bomba para agua. • Canalón de descarga (extensible). • Motor independiente. — Aparatos vibradores. Se componen de vibrador y cuerpo vibrante. Pueden ser alternativos y giratorios excéntricos, de alta frecuencia, de intensidad variable. Los alternativos suelen ser neumáticos. Los demás, generalmente eléctricos, con motor incorporado o independiente y, en este caso, con una transmisión mecánica por cable. Por la razón en la que se aplica la vibración, pueden ser de superficie o internos (pervibradores). Los superficiales se emplean para piezas de pequeño espesor (hasta 30 cm) y para pavimentos. Las mesas vibratorias son vibradores de superficie, sobre los que se colocan las piezas (vigas, piezas prefabricadas, como bloques, etc.). Maquinaria para trabajos en hierro — — — — —

Dobladoras de varilla (manuales o eléctricas). Cizalla (manual o eléctrica). Atador de armaduras (mecánico). Remachadoras neumáticas o hidráulicas. Atornilladoras neumáticas. 3-20

— Taladradoras. — Sierras. — Desbastadoras. Máquinas para trabajos en madera Expresamente no se citan las máquinas de taller; sólo se relacionan las de obra, móviles: — — — — —

Motosierra. Sierra eléctrica. Sierra circular neumática. Cepilladoras. Lijadoras.

Máquinas varias — — — — —

Sierras circulares para mampostería. Martillos hincaestacas. Martillos hincapilotes. Máquinas para proyectar mortero (gunita). AIumbrado de obras.

3-21

CAPÍTULO 4 INSPECCIONES PRINCIPALES DE LOS PUENTES

4.1. INTRODUCCIÓN La inspección de puentes de carretera resulta esencial ya que permite obtener los datos necesarios para conocer, principalmente, su estado funcional y resistente. Una de las fases más importantes en la conservación de las obras de fábrica lo constituye su inspección o vigilancia. Este capítulo intenta servir de ayuda y guía en dicha fase. Se trata, en la medida de lo posible, de sistematizar la recogida de los datos más significativos, señalando las zonas de observación más interesantes, los medios necesarios y los daños más frecuentes y típicos. Entre los diversos grados de inspección destacan las denominadas inspecciones principales, ya que, de una parte, se deben revisar todos los elementos del puente, y de otra, hay que dejar constancia escrita del resultado de las observaciones y medidas efectuadas. Es de gran interés descubrir la existencia de daños o alteraciones posiblemente perjudiciales o que pueden afectar seriamente a la durabilidad de las obras. La inspección o vigilancia de los puentes, realizada de forma sistemática y continua, hace posible su correcta rehabilitación y sirve de base para su reparación, refuerzo, ensanche, etc.

4.1.a. DEFINICIÓN DE INSPECCIÓN Es un conjunto de actuaciones técnicas, realizadas según un plan previo, que facilitan los datos necesarios para conocer en un instante dado el estado de un puente. Desde el punto de vista de la inspección se consideran parte integrante del puente las estructuras o elementos anejos, tales como: — Muros de contención de tierras. — Losas de transición. — Terraplenes y vías de acceso (en la zona próxima al puente y que puedan influir en éste) en los cuales se podrían producir daños que afectasen a la integridad del puente. 4-1

4.2. TIPOS DE INSPECCIONES. FRECUENCIA Se pueden definir tres tipos de inspecciones según la profundidad con que se realicen o, lo que es similar, según el grado de preparación del personal necesario para su realización.

4.2.a. INSPECCIONES RUTINARIAS O SUPERFICIALES Se trata de inspecciones que podrían ser efectuadas por las personas encargadas del mantenimiento de la carretera. Su objeto es detectar lo antes posible fallos aparentes, que podrían originar gastos importantes de mantenimiento o reparación, si no son corregidos a tiempo. Este tipo de inspección se traduce en inspecciones periódicas realizadas con la misma frecuencia con que se efectúan las normales de mantenimiento de la carretera.

4.2.b. INSPECCIONES PRINCIPALES Son inspecciones más profundas y detalladas que las anteriores y que implican la observación minuciosa de todos los elementos del puente. Son, fundamentalmente, inspecciones visuales sin utilización de aparatos especiales. Se realizan por personal bajo la supervisión de un Oficial de Ingenieros. El intervalo entre dos inspecciones principales depende del tipo de puente y de sus antecedentes y es función de la posible existencia de anomalías detectadas en inspecciones precedentes. Este tipo de inspecciones es siempre objeto de un informe escrito, con ayuda de fichas tipo (apartado A.2), para dejar constancia del estado del puente. La importancia de esta inspección se deriva de que sirve como estado de referencia o punto cero para todas las inspecciones periódicas que se realizarán a lo largo de la vida del puente. En este tipo de inspecciones principales es recomendable realizar una nivelación para determinar los movimientos del tablero del puente y compararlos con los de las inspecciones precedentes, teniendo en cuenta los posibles efectos climáticos. Para ello es necesario prever la instalación, en el puente y fuera de él, de puntos de referencia o marcas indestructibles a las que referirse en sucesivas nivelaciones. Asimismo, conviene realizar mediciones para comprobar las características geométricas del puente, posibles desplomes de pilas, distancias entre paramentos frontales de estribos, etc.

4.2.c. INSPECCIONES ESPECIALES Se efectúan como consecuencia de situaciones singulares, tales como aparición de fisuras o deformaciones importantes, paso de transportes especiales, después de un sismo, un incendio o una riada excepcional, o como resultado de una decisión tomada a la vista del informe de una inspección principal. Este tipo de inspecciones no tienen el carácter de sistemáticas o periódicas, porque no responden a una programación previa estudiada de antemano. La realización de una inspección especial, aparte de una pr evia inspección visual de todos los elementos de la obra, supone llevar a cabo un buen número de ensayos complementarios, que requieren la utilización de técnicas y equipos especiales. Ello implica, necesariamente, la presencia de Oficiales de Ingenieros especializados en las diferentes áreas. Señaladas claramente las peculiaridades de cada uno de los tipos de inspección: rutinaria, principal y especial, hay que recalcar que el presente capítulo se refiere exclusivamente a las inspecciones principales de puentes de carretera. 4-2

4.3. MEDIOS 4.3.a. HUMANOS Para la realización de las inspecciones principales, que son básicamente inspecciones visuales detalladas, se recomienda que el personal sepa ver e interpretar lo que ha visto, para lo que es imprescindible que cumpla las condiciones siguientes: — Poseer una preparación suficiente: • Conocimientos teóricos sobre el modo de funcionamiento resistente de un puente. • Materiales. • Métodos de construcción, etc. — Tener experiencia sobre las distintas fases de degradación y deterioro del puente que se puedan presentar. — Contar con los datos necesarios para preparar la inspección. Así, es muy útil: • Conocer previamente los elementos que se van a reconocer, estudiando el proyecto, si es posible. • Examinar los diversos incidentes que han marcado la vida del puente. • Ver los informes de las inspecciones precedentes, si existen. Por ello, es conveniente que todos estos datos consten en la “Documentación del puente”. 4.3.b. MATERIALES Las inspecciones principales se basan fundamentalmente en un examen visual detallado de cada uno de los elementos o partes de la estructura, que se recogen en una ficha tipo. Como ayuda en esta inspección visual se pueden utilizar medios materiales convencionales, tales como martillos, plomadas, cintas métricas, aparatos ópticos (como lupas, prismáticos, cámaras fotográficas). Para que se puedan deducir conclusiones válidas de las inspecciones principales es necesario que se den tres condiciones básicas: — Poder ver: Lo que significa poder acceder a todas las partes que se deseen inspeccionar. En este sentido, puede ser necesario utilizar medios de acceso tales como escaleras, andamiajes y pasarelas. — Saber ver: Para lo que se necesita un equipo de inspección suficientemente preparado. — Saber lo que se quiere ver: Es decir, hay que preparar con antelación las inspecciones, estudiando, si es posible, el proyecto, los posibles incidentes ocurridos durante su construcción y los informes obtenidos en anteriores inspecciones. 4.3.c. DOCUMENTACIÓN Como se ha indicado, la documentación del puente puede comprender toda la información básica necesaria para su conservación y explotación, debiendo ser utilizada durante la preparación de la inspección principal. Durante la realización de la inspección se deben comprobar y completar las características y datos que no hayan sido recogidos o puedan ser inexactos en la documentación, especialmente la geometría de la obra. Las observaciones y datos que se obtengan en la realización de una inspección principal se recogerán en la correspondiente ficha tipo (apartado A.2). 4-3

4.4. ZONAS ESENCIALES DE INSPECCIÓN EN UN PUENTE A efectos de la realización de una inspección principal de un puente de carretera se pueden acotar cuatro zonas perfectamente delimitables: a) Cimiento. b) Subestructura. c) Superestructura. d) Equipamientos. 4.4.a. INSPECCIONES DEL CIMIENTO El cimiento del puente es por lo general inaccesible (normalmente enterrado totalmente o bajo el agua). La inaccesibilidad del cimiento hace que los posibles fallos que en él se produzcan sólo puedan ser detectados indirectamente durante las inspecciones periódicas si se traducen en signos externos visibles en la superestructura o en forma de movimientos excesivos, fisuración, etc. Por ello, se recomienda vigilar atentamente las características geométricas y el aspecto exterior de dichas subestructura y superestructura. Los cimientos bajo el agua son muy vulnerables, sobre todo en puentes de fábrica, a causa de socavaciones, descalces, falta de protección adecuada contra la corriente, etc. Para la inspección de estos cimientos es necesario recurrir a menudo a inspecciones subacuáticas que, por su propia especificidad, se analizan por separado. 4.4.a.(1). Ausencia de agua. Corriente somera Se incluyen en este subapartado los cimientos fácilmente accesibles, bien sea por tratarse de cauces donde no existe agua o ésta no afecte a aquéllos, o dicha afección sea de muy leve profundidad (períodos de estiaje, etc.). Los casos en que no sea así entrarán en el subapartado 4.4.a.(2), “Inspecciones bajo el agua”. De cualquier modo deberá quedar constancia, si ello es posible, del tipo de cimiento de que se trate. Esto se podrá realizar si existen datos documentales o si se puede conseguir mediante observación directa (zapatas o pilotes descubiertos, etc.). Si existiese esta posibilidad, se adjuntarán las dimensiones, el tipo de material utilizado y el tipo de terreno. La mayor parte de las anomalías relativas al cimiento del puente se manifiestan en movimientos imprevistos. Los asientos de gran magnitud, sobre todo si son asientos diferenciales, pueden causar daños en la integridad del puente si no se tomaron las debidas precauciones en su proyecto o construcción. Estos asientos se pueden producir por fallos en el terreno de cimentación o por fallos imprevistos del propio material constitutivo del cimiento. Se considerará, por una parte, el estado aparente del cimiento propiamente dicho y, por otra, la del terreno de cimentación. Algunos de los desperfectos más típicos son: 4.4.a.(1).(a). EN EL CIMIENTO — Disolución de la cal, que conduce a la disgregación de antiguos macizos de hormigones de cal. — Abrasión de pilotes de madera, de ciertas piedras blandas, etc. — Choques. — Dislocaciones de la mampostería provocadas por el crecimiento de raíces de árboles. — Alteración química, por aguas agresivas, de cales, cementos, elementos de madera o metálicos, etc. — Alteración biológica de pilotes de madera en zonas próximas al mar. 4.4.a.(1).(b). EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN — Formación de cavidades y descompresión del terreno de cimentación por socavación. 4-4

En el caso de cimientos superficiales, la existencia de cavidades entraña una reducción de su capacidad portante y un aumento de los movimientos de la pila (asientos y giros) debido a la disminución de la superficie de apoyo. En el caso de cimientos sobre pilotes, su capacidad funcional se puede reducir: a) Por disminución del rozamiento lateral movilizado. b) Por disminución de la sobrecarga de tierras en la zona de la punta, si ésta no se encuentra muy lejos de la superficie del terreno. c) Por asentamientos bruscos, si las cavidades se encuentran por debajo de la punta. Por otro lado, para los cimientos antiguos sobre pilotes de madera, la resistencia a los esfuerzos horizontales, que está asegurada por aluviones que bloquean el encepado, se encuentra considerablemente reducida en el caso de que quede desguarnecido. El puente queda entonces en un estado de estabilidad precaria y se puede colapsar súbitamente bajo la acción de una perturbación a veces mínima. Cuando se producen socavaciones y la cimentación es sobre pilotes, además de los efectos similares a los indicados para el caso de cavidades, se incrementan considerablemente los momentos flectores en los pilotes, al aumentar su longitud libre y disminuir la propia resistencia lateral del terreno por quedar menor longitud de pilote enterrada. 4.4.a.(1).(c). EN EL TERRAPLÉN ADYACENTE — Se observará si hay superficies erosionadas, generalmente debidas a fallos en los sistemas de drenaje superficial, torrenteras, etc. — Análogamente, en el pie de talud es frecuente la existencia de socavaciones si ha habido temporadas de crecidas en el cauce. 4.4.a.(1).(d). EN LAS DEFENSAS HIDRÁULICAS — En el caso de crecidas extraordinarias se pueden originar descalces en muros y máscaras de defensa, especialmente en su base. — Arrastre de bloques por la corriente y desplazamiento de gaviones. — Fallos y hundimientos de defensas de escollera dispuestas alrededor de pilas y estribos o de las que protegen muros y pilotajes. — Invasión de recintos de pantallas y tablestacas. 4.4.a.(1).(e). EN OTROS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN — — — —

Podredumbre de elementos de madera. Abrasión de materiales blandos debidos a acarreos. Corrosión de pilas metálicas. Arrastre de materiales.

4.4.a.(2). Inspecciones bajo el agua La inspección de cimientos bajo el agua es una tarea generalmente delicada debido a las dificultades de acceso que impiden su observación directa. Estas dificultades hacen que sea muy útil detectar, mediante vigilancia topográfica periódica, toda clase de movimientos que pueda sufrir la estructura. Cierto tipo de obras (estructuras hiperestáticas, bóvedas, etc.) son, por su propia naturaleza, muy sensibles a los movimientos de los apoyos. Una atención particular se debe prestar, además, a las inspecciones de cimientos antiguos, construidos antes del siglo XX, porque la limitación de medios técnicos no permitía siempre cimentar a una profundidad suficiente, de forma que la acción del agua no comprometiese la estabilidad del puente. Las inspecciones se deben realizar con una particular desconfianza, considerando que el estado aparentemente normal de la obra puede ocultar ciertos fallos. Esta desconfianza se debe acentuar en el caso de cimentaciones rodeadas de defensas de escollera, si se duda de la existencia de pilotes o no se conoce el tipo de cimiento. 4-5

Las inspecciones bajo el agua deben ser realizadas por un equipo de buceadores con conocimientos sobre cimientos de puentes y, en la medida en que sea posible, en un período de aguas bajas. Se recomienda no disociar la inspección de los cimientos bajo el agua de la del resto del puente por numerosas razones, ya que la conveniencia de estas inspecciones se debe a que: — Los deterioros en la estructura son a veces imputables a anomalías en su cimiento, y la existencia de estas anomalías algunas veces se puede detectar a través de los daños que aparecen en la estructura (caso de movimientos de apoyos). — La topografía del lecho del curso de agua y las condiciones de flujo de la corriente pueden ser un índice de anomalías en el cimiento. — La estabilidad de cierto tipo de cimientos evoluciona desfavorablemente con las condiciones hidráulicas. Es preciso, por ello, que los equipos encargados de la vigilancia del cimiento tengan conocimiento, antes de realizar su trabajo, de los informes de las inspecciones realizadas para el resto de la obra y viceversa. El intervalo entre dos inspecciones principales bajo el agua depende del tipo de puente y de sus antecedentes y es función de la posible existencia de anomalías detectadas, en inspecciones precedentes, tales como: — Cimientos muy expuestos a la acción del agua (velocidad elevada de la corriente, acarreos importantes, etc.). — Si se ha comprobado una evolución rápida (natural o debida a intervenciones humanas) de las condiciones hidráulicas del curso del agua. — Cuando se realizan trabajos, en la zona de influencia de la obra, que hacen temer una evolución desfavorable para la estabilidad de los apoyos. La misión del equipo de inspección consiste en: — Realizar una cartografía completa, tanto de la parte del cimiento visible bajo el agua, como de las secciones del lecho del curso de agua en las proximidades del puente. — Inventario exhaustivo de las partes inspeccionadas con descripción de las anomalías observadas. Se recomienda examinar cuidadosamente los puntos siguientes: — Curso de agua: • Anotar la posición del lecho en relación con la obra, el ángulo de ataque por la corriente a pilas y estribos y los tramos bajo los cuales circula preferentemente el caudal de agua. • Anotar la naturaleza del fondo y las anomalías en su topografía, en particular la presencia de fosas imputables a socavaciones laterales de los apoyos. • Anotar la posible presencia de remolinos y su posición. • Anotar el amontonamiento de cuerpos flotantes y de aluviones que obstruyan el paso del agua. — Laderas del cauce: • Anotar las señales de ataque y deterioro de los márgenes del cauce en el entorno del puente. • Anotar los signos que indiquen posibilidad de deslizamiento en las proximidades de los estribos. — Macizos de escollera en el entorno de la obra: • Anotar las variaciones de la geometría de estos macizos en relación con las inspecciones precedentes. — Pantallas de protección: • Anotar señales de alteración o roturas en las pantallas. • Anotar la desaparición de material de relleno. — Base de apoyos: • Anotar el aspecto general de la base de apoyos. Comprobar si existe desagregación del ligante, desligaduras de sillares, piedras fracturadas o que falten, signos de abrasión, alteraciones o choques, etc. 4-6

— Cimiento y terreno de cimentación: La existencia de cavidades bajo la obra constituye un peligro importante para su estabilidad. Dichas cavidades a menudo no son visibles, pero pueden existir indicios de su existencia por el estado de las defensas o por la existencia de circulación anormal de aguas. — Estructura: Conviene subrayar que los deterioros de la estructura del puente, principalmente en bóvedas de mampostería o en pilas, son frecuentemente un indicio de anomalías en su cimiento. lnversamente, es preciso indicar que pueden existir deterioros importantes en el cimiento sin que existan manifestaciones correlativas en la estructura.

4.4.b. INSPECCIÓN DE LA SUBESTRUCTURA La subestructura comprende: — Estribos (incluso terraplenes, muros de acompañamiento, etc.). — Pilas. — Dispositivos de apoyo. A pesar de la importancia de la inspección de estos elementos, a menudo resultan difícilmente accesibles (pilas de gran altura, secciones de apoyo de gran canto, etc.). El estado general de los dispositivos de apoyo y su situación de deformación dan una indicación importante del funcionamiento global de la estructura del puente. 4.4.b.(1). Estribos Se anotará el material básico que integra el estribo. Los tipos de material más utilizados son: — Piedra natural (sillería o mampostería). — Material cerámico (ladrillos). — Hormigón armado o en masa. — Bloques de hormigón. Se incluirá una definición tipológica del mismo según los descritos anteriormente. El tipo convencional es un muro de apoyo con las partes esenciales siguientes: — Cimiento (generalmente superficial con puntera y talón). — Paramento de muro. — Zona de apoyo de la superestructura. Puede llevar, en algunos casos, losa de aproximación y generalmente tiene un murete de guarda para la contención de tierras. Puede ser un muro único o tener aletas en prolongación para las tierras de terraplén. Muy común es el muro en vuelta, formando un cuerpo único con los muros laterales. En caso de que exista junta, se considerarán como independientes muro frontal y lateral. Hay estribos más sencillos, consistentes simplemente en un cabezal apoyado directamente sobre un terraplén (reforzado o no), o bien cimentado sobre pilotes que permanecen ocultos por el terraplén. Existe también una gran variedad de estribos especiales: lastrados, contrapesados, anclados, sobre pantallas, etc. Sea cual fuese el tipo de estribo, se recogerán las dimensiones geométricas básicas para su definición. El mismo tratamiento se dará a las aletas o muros laterales. En cuanto a la determinación del estado de conservación, es conveniente realizar la inspección principal en un estribo desde las proximidades del cimiento, observando detenidamente los arranques del muro. Los efectos del asentamiento del terreno provocan movimientos del tipo de sólido rígido, que pueden agrietar los muros según direcciones más o menos verticales. Las grietas son más pronunciadas si el asentamiento es diferencial. 4-7

Es muy importante el efecto del empuje sobre los muros, por excesiva compactación u otras causas, lo que da lugar a distintos esquemas de fisuración. Son muy comunes las grietas en la unión del muro del estribo con el muro de acompañamiento o aletas laterales. Con frecuencia el muro lateral está infradimensionado al vuelco, con lo que se recarga la unión entre las fábricas y se produce una abertura, que puede hacer estallar sillares y abrir juntas (figura 4.1). La retracción en muros de estribos de bloques de hormigón puede ocasionar fisuraciones verticales bastante limpias si no se han previsto las juntas de retracción necesarias.

Figura 4.1.—Zonas de inspección en estribos. Defectos más frecuentes

Una zona conflictiva ante cualquier alteración suele ser la próxima a los arcos o elementos resistentes de la superestructura, coaccionados en su extremo por el estribo. Da lugar a una interacción, entre los dos tipos de deformación, con las fisuraciones consecuentes. A los fenómenos de tipo estructura hay que añadir otros que, aun siendo secundarios, pueden colaborar negativamente en los daños, tales como infiltraciones de finos por grietas y vías preferentes, eflorescencias, ataques superficiales a los sillares y juntas e intrusión de plantas trepadoras. Los sillares u hormigones realizados con áridos porosos, areniscas, etc., y las fábricas de ladrillo son muy propensos a presentar ataques a las superficies en los bajos de los muros por capilaridad del agua del terreno. La corriente también suele erosionar los arranques y partes bajas en zonas de estrechamiento y curvas. Es importante inspeccionar los drenajes y el estado de los mechinales de los muros tanto frontales como laterales. Si hay posibilidad de dar algún dato sobre los rellenos de estribo, se incluirá en la ficha, por tener mucho interés de cara a estudios de estabilidad y capacidad portante. 4.4.b.(2). Pilas En pilas se anotará el material componente básico: — Madera (raro en España). — Acero o fundición. 4-8

— Piedra natural (sillería o mampostería). — Ladrillo o bloques de hormigón. — Hormigón armado. Se indicará el tipo de pilas y si es de fuste único o múltiple. En el caso de fuste múltiple hay que señalar su independencia o trabajo conjunto mediante arriostramiento, dintel común, etc. También se anotará si es independiente de la superestructura o forma un conjunto con la misma. Se dará cuenta de la forma de los fustes (circular, rectangular, etc.), si son huecos o macizos, y sus dimensiones. Con respecto a la inspección del estado de la pila, cabe repetir las mismas consideraciones y recomendaciones citadas para los estribos. Sin embargo, de forma específica, merece la pena destacar los siguientes puntos: — Las fisuras verticales por asiento diferencial en paramentos de pilas de gran anchura y cimentadas superficialmente sobre terrenos arcillosos. — En puentes de fábrica o mixtos, las fisuras en las uniones de los tajamares con el cuerpo de pila. Son zonas delicadas, muy sensibles a las deformaciones de la superestructura y a los asientos de pila. Por otro lado, se suele tratar de zonas muy castigadas por las corrientes. — Las fisuras verticales en coronación son muy frecuentes en pilas de fábrica u hormigón que soportan las cargas concentradas de los apoyos de las superestructuras isostáticas de acero y hormigón. — Ocasionalmente, los daños sobre las pilas por impactos debidos al tráfico inferior (carretera, material descarrilado de ferrocarril, embarcaciones, etc.). En la figura 4.2 se indican algunas zonas en las que conviene detenerse en la inspección y se señalan algunos defectos que con frecuencia se observan.

Figura 4.2.—Zonas de inspección en pilas. Defectos más frecuentes

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4.4.b.(3). Dispositivo de apoyo Se indicará el tipo de dispositivo de apoyo de que se trate, especificando el material que lo integra, dimensiones y situación. Es muy importante señalar el tipo de coacción que introduce, tales como si permite el movimiento horizontal o el giro. Se indicará asimismo la temperatura a la que se ha verificado la inspección. Se hará especial hincapié en el estado de las almohadillas de apoyo y de los encastramientos. Se debe verificar la conformidad de la colocación de los dispositivos de apoyo con los planos del proyecto y comprobar si su funcionamiento es correcto. Los defectos típicos de los dispositivos de apoyo varían según sea el tipo de apoyo (fijo o móvil) y el material utilizado en su fabricación (metálico, hormigón, o elastómeros). En líneas generales los posibles defectos se pueden clasificar en: — Material constructivo deteriorado: corrosión en aparatos de apoyo metálicos, degradaciones en el elastómero en apoyos elastoméricos, — Protección insuficiente contra la corrosión, tales como fallos de galvanización o en la pintura anticorrosiva. — Fallos en el sistema de anclaje, si existe. — Defectos de funcionamiento del dispositivo de apoyo, tales como deformaciones excesivas o bloqueo. En particular, en dispositivos de apoyos constituidos por material elastomérico con chapas de acero (zunchos) intercaladas, se seguirán las prescripciones sobre su inspección establecidas en las “Recomendaciones para el proyecto y puesta en obra de apoyos elastoméricos para puentes de carretera”, publicadas en 1982 por la Dirección General de Carreteras, y se anotarán si existen: — Desplazamientos de apoyos de su posición original. — Las “barrigas” que se produzcan al deformarse el apoyo por las cargas verticales no deben ser muy pronunciadas. — Encastramientos parciales del dispositivo de apoyo en el hormigón de las almohadillas. — Distorsiones excesivas (en comparación con las previstas para la misma temperatura, retracción y fluencia equivalentes). — Degradaciones en el elastómero y las armaduras (despegues en la unión goma-metal, grietas, astillado del elastómero, corrosión en los zunchos, etc.). — Suciedad (grasas, aceites, gasolina, barro, etc.). En los dispositivos de apoyos deslizantes, tipo “teflón”, se debe comprobar también: — — — — — —

Deslizamiento defectuoso de la placa de deslizamiento sobre el “teflón” (aparato bloqueado). Bloque elastomérico parcialmente desplazado con respecto a la placa de deslizamiento. Placa de deslizamiento deteriorada o abombada. Separación entre la lámina de acero inoxidable de la placa de deslizamiento y la propia placa. Lámina de “teflón” despegada del bloque de elastómero. Manchas en el acero inoxidable, etc.

4.4.c. INSPECCIÓN DE LA SUPERESTRUCTURA La superestructura comprende: — Los elementos portantes principales, tales como vigas principales o arcos. — Elementos portantes secundarios, tales como vigas longitudinales secundarias o largueros y vigas riostras o diafragmas. — Losa superior del tablero, cuando exista. Cualesquiera que sean los materiales que constituyen los diferentes elementos de la superestructura, se recomienda observar cuidadosamente durante las inspecciones los posibles desplazamientos verticales (flechas) y horizontales, así como sus variaciones respecto de las inspecciones precedentes. 4-10

4.4.c.(1). Elementos metálicos (puentes metálicos) El material utilizado será, en general, el acero. Si es posible, se anotará su tipo: acero laminado, preoxidado (“cor-ten”) o hierro pudelado. Para ello es importante la orientación que puede proporcionar la fecha de construcción del puente. La tipología estructural vendrá definida por dos circunstancias básicas: — La propia tipología de sus elementos resistentes principales. — La posición del tablero respecto a éstos. Estructuralmente los elementos principales podrán ser vigas, cajones (uno o varios), arcos, pórticos y estructuras mixtas acero-hormigón, En cuanto a la colocación del tablero, las posiciones más normales para cada uno de los casos mencionados son: — Tablero superior. — Tablero inferior (véanse esquemas en figura 4.3). Aunque también puede hallarse el tablero en posición intermedia, más raramente suspendido mediante péndolas. Se deberá hacer una referencia de las dimensiones definitorias del tablero. Durante la inspección de los elementos principales, se comprobarán las dimensiones recogidas en los planos, si existen. En caso de ausencia de los anteriores se procederá a una medición detallada. En la inspección de los elementos principales se observarán dos posibles grupos de anomalías: — Defectos estructurales, tanto achacados a la propia construcción original como a modificaciones o reparaciones realizadas posteriormente. También se incluyen en este grupo tanto las ausencias y roturas de componentes como las deformaciones o mermas de sección. — Daños en el propio material, con especial énfasis en la corrosión. Desde el primer punto de vista es muy frecuente, sobre todo en puentes antiguos, encontrarse con una serie de detalles constructivos incorrectos. Así, por ejemplo, en el caso de puentes de sección transversal en U con tablero inferior y vigas trianguladas sin arriostramiento superior (a veces por no permitirlo el gálibo), no se encuentran las necesarias cartelas que debería haber para dotar al cordón superior de suficiente rigidez transversal. Aunque el problema no es tan vital como en el caso de puentes de ferrocarril, sí se pueden provocar ciclos de trabajo tensional incorrecto para las sobrecargas de uso más pesadas (figura 4.3). También en el caso de vigas trianguladas con cordón comprimido de sección en T, el faldón vertical puede carecer de cualquier tipo de arriostramiento horizontal, que lo haría propenso, por tanto, a fenómenos de inestabilidad transversal. Es muy corriente el descubrir excentricidades indeseables: frecuentemente se hallan nudos en celosías en los que no coinciden los ejes de las barras concurrentes, lo que ocasiona un trabajo anormal del propio nudo y de su cartela. Más frecuente aún es encontrar barras con ejes excéntricos respecto al propio plano del elemento o viga principal, especialmente si a la estructura se le hicieron refuerzos y adaptaciones posteriores a su construcción recreciendo las barras mediante nuevos perfiles. A menudo se encuentran barras unidas directamente a los cordones sin cartelas. Los cruces de barras, especialmente las diagonales, se deben caracterizar e indicar si se trata de nudo, o de un cruce libre o con algún grado de coacción. En el caso de vigas de alma llena hay que determinar el espesor del alma. Hay casos en que se está ante almas excesivamente esbeltas y los rigidizadores no están bien colocados o se carece de ellos. Se debe observar si existe algún síntoma de abolladura u ondulaciones en alma y alas. Hay que reseñar el estado de los rigidizadores y la existencia de todos los precisos. En la figura 4.4 se indican las zonas de defectos más frecuentes en vigas de alma llena. Se puede encontrar, en ciertos casos, ausencia de algunos componentes por pérdida o rotura. También se pueden hallar zonas agrietadas o con mermas de sección. La fisuración se suele producir en zonas donde existen variaciones o concentraciones de tensión importantes. Hay que observar las deformaciones anormales del propio elemento. Si son permanentes se anotará si se produjeron fallos en la alineación y geometría del elemento, torsiones o alabeos. 4-11

Figura 4.3.—Zonas de inspección superestructura metálica

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Figura 4.4.—Vigas metálicas. Defectos más frecuentes

También es frecuente en puentes metálicos las deformaciones localizadas por impactos y choques de las sobrecargas móviles. En lo que respecta al material, aparte de defectos originales que pudiera tener (que no serían fáciles de determinar salvo que sean superficiales), lo más interesante es la corrosión de los elementos metálicos. Sin duda la corrosión es el factor que más contribuye al deterioro e inutilización de un tramo metálico para el servicio. La base de la corrosión son las reacciones electroquímicas provocadas por la presencia de humedades y ambiente desfavorable. Los productos que se adhieren por suciedad o vertidos de sales colaboran a acelerar el proceso. Los óxidos provocados por la corrosión ocupan volúmenes superiores al del metal original, lo cual determina un efecto de acuñamiento que ocasiona abombamientos y rotura de uniones. En los espacios mínimos que hay entre distintas platabandas se introducen, por efecto de la tensión superficial del agua, laminillas de espesor micrométrico que provocan auténticas pilas electroquímicas. La pintura es un factor clave en la prevención de la corrosión. En la inspección se debe por tanto prestar una gran atención al estado de envejecimiento de la pintura. Hay que reseñar si está saltada o cuarteada. Frecuentemente se realizan pinturas periódicas sin mediar una limpieza concienzuda de los óxidos superficiales y la pintura vieja: esto hace de dudosa eficacia el mantenimiento y, a veces incluso, contraproducente. Se registrarán las disminuciones de espesor en las chapas corroídas. Hay zonas donde se suele localizar más la corrosión; tal es el caso de las alas inferiores en la cara superior de sus superficies horizontales. En períodos de lluvias se acumulan charcos que pueden permanecer varios días: mayor es el efecto de retención con suciedades y tierra que se mantienen húmedas durante tiempos superiores. En los elementos en U o en cajón a veces no se han previsto los desagües u orificios de evacuación necesarios. Las uniones de elementos y zonas de apoyo tienen el efecto anterior de acumulación de humedad y, además, son puntos de localización de tensiones, por ello, se suelen hallar en su entorno zonas de corrosión. Hay además otros fenómenos que deben ser tenidos en cuenta como son, por ejemplo, las vibraciones excesivas. Se debe vigilar si las citadas vibraciones aumentan sensiblemente de una inspección a otra. Por sí mismas, estas vibraciones no suelen revestir peligro, salvo que se deban a fenómenos inducidos de resonancia, especialmente en partes de la estructura propensas a la inestabilidad. Se debe comprobar también si existe carrera de dilatación suficiente en los extremos del tablero. Por su importancia deben constituir un apartado especial las uniones de las vigas o elementos resistentes principales. Los casos ordinarios son las uniones mediante costuras roblonadas o mediante soldadura (las primeras en caso de estructuras más antiguas). A menudo en puentes reforzados se 4-13

puede hallar la combinación de los dos tipos de unión, que no es nada aconsejable por producirse un trabajo tensional a veces imprevisible. No es muy normal en puentes la presencia de estructuras unidas con tornillos de alta resistencia, salvo para suplir roblones perdidos. Se vigilarán los posibles fallos en las uniones, observando el estado de los cordones de soldadura, presión de los tornillos de alta resistencia y apriete de roblones; si están corroídos, fisurados, rotos o hay ausencia de ellos. Es de gran interés la comprobación de los roblones mediante martillo. Si hay duda en algunos puntos de soldadura se puede hacer una comprobación con piqueta. En soldaduras y proximidades se pueden localizar a veces fisuras y fracturas frágiles por fatiga. Los elementos resistentes principales, cuando son múltiples, llevan siempre algún tipo de arriostramiento que permite su acoplamiento, sujeción y funcionamiento conjunto ante determinados tipos de acciones como viento, empujes transversales y solicitación térmica. Como se puede ver en la figura 4.3, los más corrientes son: — Arriostramiento horizontal superior o inferior. — Diafragmas y arriostramientos verticales. Suele tratarse habitualmente de perfiles laminados. En las uniones con los elementos principales y en los cruces suelen llevar cartelas. Los arriostramientos horizontales y sus correspondientes cartelas son bastantes propensos a corrosiones. Al tratarse de elementos esbeltos se llegan a perder sin reposición posterior, por estar situados algunos en puntos de difícil acceso. Incluso hay puentes en que no se han dispuesto en proyecto o han sido eliminados durante obras de reparación. Hay que recoger su estado superficial de pintura y posible corrosión. También se mencionarán los posibles elementos deformados o agrietados que se observen. Los tableros de puentes de carretera adoptan, en general (figura 4.3), alguna de estas dos disposiciones: a) Emparrillado de traveseros y largueros metálicos sobre los que se superpone el soporte del pavimento (losetas de hormigón, viguetillas, elementos cerámicos o placas cerámicas nervadas). b) Tablero propiamente dicho de hormigón armado o pretensado. En el primer caso se deberán recoger las observaciones sobre los componentes metálicos del emparrillado en los apartados reservados para traveseros y largueros. Se indicarán las tipologías de ambos, los estados de sus uniones con otros elementos (principales y arriostramientos) y entre ellos. Se anotará igualmente su estado de corrosión y pintura. En cuanto al tablero, se anotarán las características y estado de conservación de los elementos superpuestos al emparrillado para soporte del pavimento. Cuando el tablero sea del segundo tipo citado se procederá de forma análoga y además se seguirán las indicaciones dadas en el apartado siguiente. Es fundamental la observación de la cara inferior de las losas de hormigón para darse idea de su estado. Puede haber fisuras, grietas, desconchones con armadura vista o eflorescencias. Una de las observaciones más interesantes que cabe hacer es la advertencia de manchas y musgos que detectan vías de humedad. 4.4.c.(2). Elementos de hormigón (puentes de hormigón) El material es el hormigón en sus tres modalidades más frecuentes: — Hormigón armado. — Hormigón pretensado. — Hormigón en masa. Mayor importancia tienen los dos primeros, por ser los utilizados en las superestructuras con funcionamiento estructural a flexión. El tercer tipo se circunscribe prácticamente a la tipología en arco. Entre las modalidades de tipologías estructurales posibles están las vigas de hormigón armado o pretensado isostáticas biapoyadas, que pueden ser prefabricadas con losa de compresión ejecutada in situ, o bien realizadas (vigas y losas) íntegramente in situ. 4-14

Hay vigas continuas hiperestáticas realizadas in situ, o bien prefabricadas por elementos y postesadas en obra. Muy frecuente en los últimos años es la ejecución de losas armadas para luces pequeñas y pretensadas para luces medias. Otras tipologías, también frecuentes, son las formas en arco (armado o en masa) y en pórtico, que se deberán reseñar convenientemente indicando sus particularidades. Como casos menos frecuentes y, por tanto, como tipologías especiales se pueden considerar los puentes realizados por la técnica de voladizos sucesivos y los atirantados. Hay dos fenómenos que se interfieren mutuamente: corrosión y fisuración. La cor rosión tiene una serie de causas, en algunos casos complejas. Cuando aparece el daño es difícil de corregir, pero hay que intentar atajarlo lo antes posible. El problema grave es que puede ser interno, no manifestándose exteriormente hasta estar relativamente avanzado. En elementos de hormigón pretensado se añade la circunstancia desfavorable de la tensión en la armadura activa, lo que lo reviste de mayor gravedad. La corrosión aparece con distintas formas e intensidades y depende de varios factores como pueden ser: falta de compacidad del hormigón, del recubrimiento, débil espesor del mismo o atmósfera agresiva. El problema de las atmósferas agresivas, principalmente la presencia de cloruros, hay que tenerlo siempre presente en entornos marítimos y en aquellas zonas en las que la existencia de nieve y heladas frecuentes obliga a la utilización de sales fundentes. La fisuración va ligada a la corrosión, a la resistencia a tracción del hormigón, al recubrimiento, a la cuantía del refuerzo y a otras muchas circunstancias que se agrupan en dos: a) Circunstancias durante la construcción: — Coqueras y nidos de grava. — Retracción plástica. — Sedimentación y segregación del hormigón. — Deformaciones de las cimbras y encofrados. — Asientos diferenciales. — Gradiente térmico por hidratación. — Heladas a edad temprana. — Otras. b) Circunstancias posteriores a la construcción: — Degradación superficial del hormigón. — Retracción. — Variaciones térmicas, ciclos congelación-deshielo. — Químicas: reacción álcali-árido, carbonatación, corrosión. — Solicitación estructural: axil, flexión, cortante, torsión, dinámica. — Fluencia. — Fallo de la adherencia entre acero y hormigón. — Otras. En la figura 4.5 se han esquematizado algunas formas típicas de fisuración. En hormigón pretensado es aplicable todo lo indicado para el armado, con algunas peculiaridades adicionales. Así, se tiene el empuje al vacío en tendones curvos de continuidad, el festoneado y la curvatura en planta. Se producen por curvatura del tendón y desequilibrio en el estado tensional. Esto es más grave en piezas de poco espesor, aligeradas por los conductos, antes de la inyección o incluso después de ella. Las inyecciones mal realizadas han dado lugar a roturas por formación interna de hielo y, a más largo plazo, a corrosiones por falta de protección. La fisuración en los elementos de hormigón armado no es motivo, en principio, de inquietud siempre que el fenómeno permanezca limitado. Las fisuras pueden ser pequeñas (menor de 0,1 mm de anchura), medias (entre 0,1 y 0,3 mm de anchura) y anchas (mayor de 0,3 mm.). De otra parte se pueden clasificar en fisuras sin evolución o “muertas” y “vivas” de anchura variable bajo carga. Hay que anotar la posición, dirección, anchura y, si es posible, profundidad de las fisuras. 4-15

En elementos de hormigón pretensado, la fisuración no prevista en el proyecto es siempre un caso de patología estructural. Hay por tanto necesidad de observarlas minuciosamente y anotar las características geométricas de todas las fisuras apreciadas. La fisuración afecta no sólo a la durabilidad del elemento, sino también a su propia funcionalidad, con pérdida de la rigidez. Además, hay que observar las posibles deformaciones anormales o excesivas como: — Contraflechas excesivas en vigas. — Diferencias entre las contraflechas de las vigas de un mismo tablero. — Descensos acusados en las claves para luces importantes.

Figura 4.5.—Zonas de inspección en superestructuras de hormigón. Defectos más frecuentes

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En estructuras tipo cajón es importante inspeccionar su estado interior, si son visitables. Interesa ver si hay algún tipo de anormalidad, como fisuras o armaduras vistas. Hay que observar el funcionamiento del drenaje, verificando que no haya acumulaciones de agua, denunciadas por manchas o eflorescencias. Conviene informar del estado de los cierres y tomar medidas de seguridad, que impidan el acceso al interior de personas ajenas al personal de conservación. Los diafragmas entre vigas o en el interior de cajones tienen por misión rigidizar y aunar los trabajos estructurales de varios elementos. Se deben mantener en perfecto estado sin ningún síntoma de fisuración o desacoplamiento. Son privativos del hormigón pretensado los cajetines de anclaje de los tendones, sean éstos longitudinales o transversales. Las zonas de anclaje son propensas a la formación de fisuras por las fuertes concentraciones tensionales. Puede haber fisuración longitudinal en vigas; en anclajes intermedios de vigas-cajón se suelen producir dos familias de fisuras que se prolongan por las almas. También los acopladores propician la formación de daños. Conviene recoger si los anclajes son susceptibles de futuros tesados o carecen de esta posibilidad. En cuanto al estado del tablero, se observará minuciosamente la existencia de posibles grietas o fisuras, abombamientos, desprendimientos, armaduras vistas, meteorización, eflorescencias o filtraciones. Mención aparte merece el sistema de drenaje y evacuación de aguas. Se confirmará su buen funcionamiento como se indica en el apartado 4.4.d. También es muy importante comprobar el estado y funcionamiento de las juntas, así como la posible existencia de los defectos reseñados en el apartado 4.4.d. Las zonas de apoyo pueden ser conflictivas si no han sido convenientemente proyectadas. Los apoyos a media madera, como en las vigas “Gerber” y determinadas losas, a pesar de haber sido motivo de numerosos estudios teóricos y ensayos, muestran a veces fisuras por deficiente dimensionamiento o armado. Se pueden sumar efectos causados por dispositivos inadecuados de apoyo, juntas inexistentes o coaccionadas por cantos y suciedades. Es fundamental que exista en estas zonas un mantenimiento que asegure una limpieza adecuada y un buen drenaje y evacuación de las aguas. En caso de haber fisuración, es interesante conocer las posibles simetrías, antimetrías o disimetrías de los mapas de fisuras, que pueden revelar claramente los orígenes del daño. 4.4.c.(3). Elementos de fábrica de piedra, ladrillo o bloques de hormigón (puentes de fábrica) Según el material se pueden distinguir, por su frecuencia, los tipos siguientes: — Elementos de piedra (sillería, mampostería en sus distintas modalidades: concertada o careada). — Elementos cerámicas (ladrillos y bloques). — Bloques prefabricados de hormigón. Normalmente se tratará de una superestructura tipo arco. Hay que reseñar si se trata de una bóveda o de arcos múltiples y se medirán los puntos y tangencias suficientes de la directriz para determinar su trazado. Se darán las dimensiones básicas: luz, anchura y canto. En la figura 4.6 se señalan las zonas más interesantes que hay que observar durante la inspección. Algunos de los desperfectos más habituales son: 4.4.c.(3).(a). EN BÓVEDAS a) Fisuraciones y grietas [Ver apartado 5.3.c.(1).] Suelen estar localizadas sobre el intradós y trasdós de la bóveda o arco. Pueden ser longitudinales (paralelas al eje de la carretera), transversales (perpendiculares a dicho eje) o diagonales (oblicuas con relación al citado eje). Las fisuras longitudinales de bóveda se encuentran especialmente en la parte central del intradós y en las uniones del mismo con las boquillas. Las boquillas del arco se suelen realizar con los materiales más selectos y mejor tallados, con juntas mucho más cuidadas; a veces incluso son de diferente material (es frecuente la bóveda de ladrillo con boquillas de sillería de piedra), lo cual origina una acusada deformabilidad diferencial. Ello hace que las grietas longitudinales sean exclusivamente de despegue lateral de boquillas, o bien que se verifique una cierta cizalladura por deflexiones independientes, habida cuenta de la mayor rigidez a flexión que produce el tímpano. 4-17

Figura 4.6.—Zonas de inspección en puentes de fábrica. Defectos más frecuentes

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Las fisuras transversales de los arcos y bóvedas se encuentran, bien claramente reflejadas en el intradós, bien ocultas en el trasdós, mostrando su presencia en las boquillas. Hay que observar su manifestación y correspondencia en los dos flancos del puente. Estas fisuraciones suelen ser aproximadamente normales a la directriz del arco o bóveda, pudiendo llegar a extenderse hacia el tímpano. Es fundamental detectar las posibles concomitancias entre fisuras, que puedan indicar un mecanismo de colapso. Así, si una bóveda muestra simultáneamente fisuras de intradós junto a la clave y agrietamientos de trasdós sobre arranques o riñones, estará anunciando que su estabilidad está comprometida. La fisuración transversal puede tener varias motivaciones o combinaciones de ellas: efectos térmicos, fenómenos diferidos como fluencia y retracción, excesiva deformabilidad de la bóveda o posibles movimientos de asiento de la infraestructura. b) Hundimientos En ciertas bóvedas se pueden experimentar desplazamientos de dovelas en el intradós. La progresión de dichos desplazamientos puede llevar a la pérdida de sillares, con el consiguiente peligro para la estabilidad de la estructura. El origen de tales desperfectos puede ser el fallo o ausencia de ligante, unido a las alternancias de signo en las solicitaciones y a las vibraciones inducidas por el tráfico. La vegetación puede también influir negativamente, introduciéndose por los huecos y actuando a manera de cuña. c) Filtraciones y eflorescencias En bóvedas y arcos de fábrica los defectos de los materiales y los fallos de la estructura abren vías de filtración. Las filtraciones provocan problemas característicos, como alteraciones y manchas en paramentos y juntas, despegaduras y desplomes. Suelen arrastrar finos que se van depositando y que ocasionan presiones por hinchamiento. d) Alteraciones de paramentos Las eflorescencias constituyen depósitos de sales que pueden deteriorar los paramentos de piedra y ladrillo por ataque químico. Las humedades propician la formación de musgos que también contribuyen al deterioro. Además, las humedades en tiempo frío ocasionan desconchones al congelarse el agua embebida por capilaridad. Son especialmente propensas a este fenómeno las piedras porosas como areniscas y conglomerados y también los ladrillos. 4.4.c.(3).(b). EN TÍMPANOS El tímpano suele reflejar las alteraciones de la bóveda. Por él se prolongan las fisuras que se originan en el trasdós. Otras veces, al ser un elemento muy rígido, detecta las pequeñas deflexiones o dilataciones de la bóveda sin que ésta resulte afectada. Son bastante frecuentes (véase figura 4.6) las grietas verticales en la zona de riñones por dilataciones y contracciones debidas a cambios de temperatura del arco. También se suelen producir en las uniones del tímpano con los estribos, en el caso de vanos laterales. Hay grietas por esfuerzos rasantes entre tímpanos y boquillas. De ellas las más importantes son las provocadas por cizallamiento del tímpano hacia el exterior. Este fenómeno se conoce como descolgamiento o expulsión de tímpano y está ocasionado por presiones internas del relleno. El aumento de las presiones totales, por aparición de presiones hidrostáticas intersticiales, puede favorecer este efecto. La influencia negativa de un drenaje deficiente es clara sobre los tímpanos. Los finos, arrastrados por vías forzadas de drenaje, pueden originar reventones localizados de paramentos. Puede haber enmascaramientos por enfoscados. 4.4.c.(3).(c). EN TAJAMARES Los tajamares son en realidad componentes de las pilas y estribos, pero en el caso de puentes de fábrica forman un cuerpo único con bóvedas y tímpanos. Suelen ser zonas de posibles daños, habida cuenta de que son puntos muy castigados por las corrientes. 4-19

Hay veces que tienen un cimiento más superficial que la propia pila o estribo, por lo que surgen fisuraciones verticales en las uniones. Los sombreretes protegen el tajamar de la entrada de aguas pluviales, por lo que es importante observar su correcto estado. Son también puntos de localización de grietas. 4.4.c.(3).(d). EN IMPOSTAS La imposta tiene como función la protección del tímpano, al tiempo que como viga realiza un atado monolítico de sus elementos individuales. Los agrietamientos del tímpano se suelen manifestar en las impostas, donde se pueden medir con comodidad las aberturas de las fisuras. En caso de pretiles de fábrica u hormigón, la grieta se manifiesta asimismo en el pretil, que actúa como auténtico testigo de la misma. Se pueden medir aberturas de fisura, movimientos relativos de labios, etc. Una manifestación típica de grieta es sobre la zona de riñones del arco por efectos térmicos. 4.4.c.(3).(e). EN EL SISTEMA DE DRENAJE Los sistemas de evacuación de aguas deben estar, sobre todo en el caso de las superestructuras de fábrica, en perfecto funcionamiento. Se debe inspeccionar si los drenes y mechinales se encuentran obstruidos o muestran señales de buen funcionamiento (manchas secas de humedad o estalactitas de sales). 4.4.c.(3).(f). EN JUNTAS Y UNIONES Hay que observar el estado de las uniones y juntas de construcción que se encuentren. Igualmente sucederá con las juntas entre sillares y elementos individuales. Las circulaciones de agua o la acción de los agentes atmosféricos, en superficie o a través de los paramentos de la fábrica, provocan la desaparición de juntas por disolución química de los ligantes. Esta alteración puede venir acompañada de la caída de sillares ya indicada. La proliferación de vegetación trepadora es causa de la degradación del mortero de las juntas. Hay veces que las juntas dañadas ocasionan líneas de debilidad que concentran tensiones abriendo sillares y mampuestos. 4.4.c.(3).(g). EN RELLENOS Los rellenos de los puentes de fábrica no suelen ser fácilmente accesibles. Si por alguna circunstancia se pudieran comprobar durante la inspección principal datos referentes al relleno, se deberán anotar por ser interesantes en la formación del juicio sobre el estado de la superestructura. 4.4.c.(3).(h). OTRAS OBSERVACIONES Hay ciertas observaciones que, entre otras de posible interés, conviene recalcar. No hay que olvidar que un tramo de puente de este tipo suele tener dos planos de simetría vertical, que contienen respectivamente los ejes longitudinal y medio del vano. Se observarán por tanto las simetrías, antimetrías o disimetrías de las redes de fisuras. Los fenómenos de características uniformes, como incrementos térmicos o retracción, respetarán las simetrías con respecto a ambos planos. En cambio una fisuración no simétrica denotará la influencia preponderante de causas atribuibles a los extremos (descenso del apoyo o giro del extremo). Las fisuraciones oblicuas o que se manifiestan únicamente en uno de los flancos significan solicitaciones de torsión, giro transversal o descenso lateral de apoyo. Es conveniente incluir croquis de la fisuración cuando tenga suficiente relevancia, acompañado de la correspondiente documentación fotográfica. Se deberán medir las anchuras de fisura en puntos suficientes para determinar su ley de variación. Hay que tener en cuenta que un mapa de fisuras define claramente la red de isostáticas, localización de puntos duros y centros instantáneos de rotación, dando una concordancia muy reveladora con la nivelación. Hay que acompañar las observaciones correspondientes a faltas de alineación, desplomes, giros, defectos en la horizontalidad de las hiladas y líneas arquitectónicas verticales. 4-20

4.4.d. INSPECCIÓN DE LOS EQUIPAMIENTOS Los equipamientos son indispensables para el funcionamiento y durabilidad del puente, e incluyen: — Juntas. — lmpermeabilización del tablero. — Pavimento o capa de rodadura. — Sistema de drenaje. — Barandillas y dispositivos de seguridad. — Aceras y canalizaciones. — Sistema de iluminación. — Señalización. — Otros. Se recomienda examinar detalladamente el sistema de drenaje, ya que el agua infiltrada puede causar daños en la estructura del puente. En cada una de estas categorías principales y en los elementos de los que constan se pueden producir defectos típicos muy variados, que es preciso recoger en la correspondiente ficha tipo. 4.4.d.(1). Calzada y aceras Se observarán y recogerán los posibles daños existentes, como por ejemplo: — Grietas y discontinuidades en el pavimento y fisuraciones superficiales, distinguiendo aquellas que guarden una formación longitudinal o transversal. — Deformaciones excesivas y permanentes (roderas). — Desgaste excesivo del pavimento con peligro de deslizamiento para los vehículos. — Deslizamiento del pavimento sobre el tablero por fallo en la adherencia. — Baches, hundimientos. — Estado del pavimento de las aceras, trampillas y registros. — Estado de los bordillos. 4.4.d.(2). Juntas de dilatación Las juntas de dilatación de la calzada constituyen un punto delicado del puente, susceptible de deterioro debido a las fuertes tensiones a que se ven sometidas. Los defectos más habituales que se pueden observar son: — Despegues y fallos en el sistema de anclaje de la junta. — Defectos en el funcionamiento, tales como desplazamientos longitudinales o transversales insuficientes o impedidos y presencia de piedras y gravillas que impiden un deslizamiento adecuado. — Irregularidades en su alzado (una parte de la junta puede estar en un plano superior al otro labio, produciéndose impactos al paso del tráfico). — Fisuración y degradación del pavimento situado sobre las juntas. — Material de relleno deteriorado o arrancado (acero, neopreno o “teflón”). — Ausencia de las juntas necesarias. 4.4.d.(3). Sistema de drenaje La importancia del drenaje ha sido ya recalcada en varias ocasiones. Se pueden encontrar fallos tales como: — Ausencia de un sistema de evacuación de aguas. — Falta de pendiente transversal para la evacuación de aguas pluviales. — Atascos y obstrucciones de rejillas, imbornales y drenes por acumulación de detritus. Falta de mantenimiento y limpieza. 4-21

— Fallos en los sistemas de conducción interior previa a la evaluación. Conviene, si es posible, regar o arrojar agua y observar su evolución. — Fallos en la estanqueidad, que se manifestarán por manchas de humedad, fugas u obstrucciones. — Tubos de salida de agua de longitud o inclinación insuficiente, de forma que el agua discurre por los paramentos de la estructura de puente y no vierte de forma directa. — Ausencia de cunetas de guarda y bajantes en los terraplenes adyacentes o defectos de colocación y posibles movimientos. 4.4.d.(4). Elementos de seguridad Estos elementos son, quizás, de menor importancia estructural, pero son importantes para el usuario del puente (seguridad, comodidad y estética). Pueden presentar defectos típicos tales como: — Defectos o roturas de elementos de los pretiles y barandillas. Corrosiones o mal estado de la pintura. — Ausencia total o parcial de defensas. Mal estado de defensas por roturas y abolladuras. — Señalización vertical incorrecta o deteriorada. — Marcas viales borradas o poco visibles. — Ausencia de balizamiento de obstáculos y gálibos limitados. — Ausencia de iluminación. — Mal estado de la iluminación y de sus elementos: focos y farolas. — Conducciones eléctricas en mal estado o peligrosas para los peatones. — Estado de otras posibles conducciones que tenga la obra, como agua potable, saneamiento o telefónicas.

4-22

CAPÍTULO 5 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUENTES

5.1. GENERALIDADES El problema para el Ingeniero militar con respecto a los puentes en servicio es el determinar su aptitud para el paso de vehículos militares. Para ello es necesario llegar a conocer los esfuerzos que es capaz de resistir el puente, o lo que es lo mismo para qué esfuerzos ha sido proyectado. Esto se puede saber si se conocen los trenes de carga que se han utilizado para calcular los puentes en servicio. Por otro lado hay que saber qué esfuerzos producen los vehículos militares a su paso por ellos. Comparando estos se puede determinar qué capacidad de paso tiene el puente para vehículos militares. Dado que éstos se encuentran normalizados por el STANAG 2021 asignando un número clase en función precisamente de los esfuerzos que producen al paso por un puente, el problema se simplifica asignando un número clase al puente y otro al vehículo en función de lo que resiste uno y los efectos que produce el otro. Esto se materializa mediante los procedimientos de clasificación de puentes y clasificación de vehículos que se exponen a continuación y se plasma en unas señales para puentes y para vehículos que reflejan la clase asignada a cada uno, facilitando el control y regulación del paso por los puentes.

5.2. CARGAS CONSIDERADAS 5.2.a. CARGAS PERMANENTES Están constituidas por los pesos de los distintos elementos que forman la obra. Actuarán, por tanto, en todo momento y serán constantes en posición y magnitud. Comprenden el peso propio y las cargas muertas. 5-1

5.2.a.(1). Peso propio Es el que corresponde a los elementos resistentes. A veces, los pesos propios que resulten de las dimensiones definitivas de la estructura pueden diferenciarse de los supuestos. Si las solicitaciones finales de cálculo no sobrepasan las obtenidas en las medidas previas en más de un 3 por 100, se podrá, en general, prescindir de un nuevo cálculo, excepto en aquellos casos en que el peso propio sea determinante para el elemento o estructura en cuestión. 5.2.a.(2). Cargas muertas Son las debidas a elementos no resistentes y que gravitan sobre éstos, tales como pavimentos de calzada y aceras, barandillas y rellenos. 5.2.b. SOBRECARGAS Están constituidas por los vehículos, personal etc., que han de circular por el puente. Con el fin de normalizar la resistencia de los puentes se definen los trenes de cargas. Los trenes de cargas se definen por las características físicas del vehículo o vehículos (reales o hipotéticos) que lo componen y por su situación o desplazamiento sobre la superficie del tablero del vano del puente considerado o estudiado. Los trenes de carga utilizados para el diseño de puentes en España son los que se exponen a continuación. Por Orden Ministerial de 17 de julio de 1956 se definen los cuatro trenes de carga vigentes hasta el 18 de abril de 1972, fecha en la que se modificó la “Instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado”, y se aprobó la ‘Instrucción relativa a las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras”. Orden de 28 de febrero de 1972 (B0E. núm. 93, de 18 de abril de 1972). Por Orden de 12 de Febrero de 1998 se aprueba la instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera (IAP.). Esta instrucción es la que está vigente actualmente y define un tren de cargas análogo al de la instrucción del 28 de Febrero de 1972. La diferencia estriba en que si la anchura del puente está comprendido entre 12 y 24 metros se considerará la actuación en dicho tablero de uno o dos vehículos pesados, según sea más desfavorable. 5.2.c. CARGAS DE VEHÍCULOS TIPO Según el STANAG 2021 cada vehículo tiene asignado un número de clase que representa el efecto que produce sobre el puente. Este efecto depende del peso total del vehículo, de la distribución sobre sus ejes y de la velocidad con la que atraviesa el puente. En la tabla 2.1. del capítulo 2 se especifica la clase, peso en t y dimensiones de los vehículos correspondientes. En otro encasillado, los vehículos sobre ruedas, con su peso total, carga sobre el eje más cargado, distancia entre ejes y distribución de carga, la carga máxima del neumático más cargado así como el ancho de vía. Se consignan en la misma tabla los anchos mínimos que deben tener los puentes de cada clase, tanto de dirección única como doble. 5.2.c.(1). Clases y vehículos tipo Se definen 32 vehículos tipo (16 de cadenas y 16 de ruedas, estos últimos presentan diversas configuraciones de ejes y ruedas) mediante sus características principales en unidades del sistema Internacional (Anexo A del STANAG 2021) y definen las clases tipo entre MLC 4 y MLC 150, ambas incluidas. Las características complementarias (altura del centro de gravedad, superficie expuesta al viento lateral y altura del centro de gravedad del empuje del viento lateral) también 5-2

están definidas, pero no sirven de referencia más que para la clasificación de puentes. El vehículo de clase 0 se asimila a un vehículo de masa nula. La cifra que expresa la masa en “toneladas cortas” (de 907 kg) de cada vehículo ficticio de cadenas es la escogida como el número de la clase militar. La del vehículo ficticio de ruedas generalmente es diferente de su número de clase militar. Además, para cada clase militar de los vehículos de ruedas, se definen una carga máxima por eje aislado, así como la carga máxima sobre los neumáticos, las dimensiones mínimas de los neumáticos y la presión máxima de inflado para estos últimos. 5.2.c.(2). Esfuerzos generados por los vehículos tipo Los momentos flectores y los esfuerzos cortantes máximos generados por uno u otro de los vehículos tipo de los vehículos ficticios o por la carga máxima del eje aislado se han calculado para luces crecientes desde 1 a 100 m. Con la finalidad de simplificar el dibujo posterior de las curvas de clasificación militar, los momentos flectores han sido divididos por la luz correspondiente y se llaman “momentos flectores” unitarios. Estos momentos flectores unitarios y los esfuerzos cortantes se dan, para los vehículos de ruedas y los vehículos de cadenas, en unidades del SI. en los cuadros del Anexo B del STANAG 2021. Los cálculos correspondientes se han realizado: 1. Sin tener en cuenta el coeficiente dinámico ni la excentricidad de los vehículos. 2. Considerando que los vehículos de cadenas o de ruedas circulando seguidos distan 30.5 m entre puntos de contacto, con el suelo, más próximos. 5.2.c.(3). Curvas de clasificación militar Las curvas que representan los momentos flectores unitarios y los esfuerzos cortantes en función de la luz se han dibujado para todas las clases militares y para las luces desde 1 a 100 m; se encuentran en SI (unidades) en el Anexo C del STANAG 2021. Las curvas de clasificación militar se han trazado/dibujado por separado para los vehículos de ruedas y de cadenas. Las curvas se emplean a la vez para la clasificación militar de los vehículos y de los puentes de luz simple/única simplemente apoyados. Hay que recalcularlas para cualquier otra configuración de puentes, transbordadores o compuertas de navegación. 5.2.d. CLASIFICACIÓN DE VEHÍCULOS 5.2.d.(1). Generalidades A efectos de clasificación, los vehículos se dividen en dos categorías: — Vehículos simples. — Vehículos combinados. Vehículos simples son los constituidos por un solo bastidor o chasis, como un carro de combate o camión de dos o tres ejes. Las condiciones para las que se plantea el procedimiento de clasificación son las de un convoy con disciplina de marcha normal (distancia entre vehículos 30.5 m y velocidad 60 km/h. 5.2.d.(2). Método militar normalizado de clasificación de vehículos Los vehículos simples, los vehículos combinados por componentes normales (vehículo tractor y semirremolque, tractor y cañón) y los remolques se clasifican, estando a plena carga, por el procedimiento que se define a continuación. 5-3

5.2.d.(2).(a). MÉTODO DE CLASIFICACIÓN Para clasificar un vehículo simple o combinado dado, es necesario calcular los momentos flectores unitarios y los esfuerzos cortantes máximos que genera en las diferentes luces de referencia. Los valores obtenidos de esta manera se representan en las curvas de clasificación militar del Anexo C del STANAG. Los valores a representar se calculan conforme a las hipótesis indicadas en el párrafo 5.2.c.(2). La clase del vehículo se determina por interpolación lineal entre las curvas de clasificación militar, en el punto en que se obtiene el número de clase militar más elevado. Los vehículos de cadenas se clasifican mediante interpolación lineal entre las curvas del Anexo C (cuadros 1 y 2). Los vehículos de ruedas se clasifican por interpolación lineal entre las curvas del Anexo C (cuadros 3 y 4).del STANAG. El número de clase militar obtenido por interpolación lineal se rectifica a continuación, si es necesario, para considerar el efecto de la anchura. Se compara la anchura total en el suelo del eje más ancho del vehículo o del conjunto a clasificar y el del vehículo ficticio que tenga la misma clase. Esta se calcula por interpolación lineal entre las anchuras totales en el suelo de los vehículos normalizados ficticios. Determinada la diferencia de anchura, se acude al Anexo D que da, en función de esta diferencia, el tanto por ciento posible del aumento del número de clase militar interpolado. La comparación de anchura se hace en relación con el vehículo ficticio de cadenas o con el vehículo ficticio de ruedas, según el caso. Cuando la longitud de apoyo en el suelo de los neumáticos de un eje es significativa (vehículo considerado de “grandes ruedas”) y conocida, la carga de éste eje puede asimilarse a una carga uniformemente repartida sobre la longitud de apoyo del suelo. En este caso, las restricciones previstas en las columnas de carga máxima por eje y por neumático de la tabla 2.1, no hay que considerarlas. A continuación el conjunto de cálculos, el valor de la clase calculada se redondea a la cifra entera más próxima (ejemplos: MLC calculada de 56.2 se redondea a MLC 56 o MLC calculada de 49,5 se redondea a MLC 60). En el Anexo E del STANAG 2021 se incluyen los ejemplos de cálculo que permiten determinar la clasificación militar de seis vehículos. El empleo de un ordenador permite obtener los resultados rápidamente y con una gran precisión sin llegar a trazar las curvas. En este caso, se recomienda emplear la aplicación informática. Esta aplicación es el único medio para calcular y determinar, bajo la responsabilidad de los servicios nacionales, la clase MLC permanente de un vehículo. También puede emplearse como medio de estudio para estimar la clase MLC de un vehículo. 5.2.d.(2).(b). CASOS PARTICULARES Un vehículo puede recibir temporalmente un número clase MLC ya sea en vacío o en carga parcial. Los vehículos combinados, formados por elementos normalmente unidos en conjunto reciben un número de clase militar que afecta al conjunto del tren cargado o en vacío. Para los semirremolques, el cálculo se efectúa con la configuración normal de total de carga sobre el apoyo del vehículo tractor. Si los dos vehículos son de cadenas o de ruedas, la clase del vehículo combinado se considerará respectivamente como la clase de un vehículo de ruedas o cadenas. La clase de los vehículos combinados formados por un vehículo de cadenas y un vehículo de ruedas se calculará en las condiciones del § 7.c (3) del STANAG. En este caso, el tipo de clase será el mismo que el del vehículo tractor (vehículo de cadenas o de ruedas). En el caso de un tren de vehículos, compuesto por dos vehículos, uno remolcando al otro, pero que normalmente no van juntos, la clase total se calculará como sigue: Si el total de los números clase de dos vehículos es inferior a 60, el número clase militar del tren combinado será igual a nueve décimas partes de este total. Si el total de los números clase de dos vehículos es igual o superior a 60, este total se considerará como el que representa al número clase del tren. 5-4

Los remolques de equipajes y otros tipos de remolque de timón de una carga útil inferior o igual a 1,5 toneladas no tendrán número clase independiente sino que entrarán en el cómputo para la clasificación militar de sus tractores. La clasificación militar de vehículos (o remolques o vehículos compuestos), con masa total cargados inferior o igual a 3 toneladas, será facultativa. En el caso de vehículos híbridos que constan de una combinación de ejes y de cadenas montados en el mismo chasis, serán considerados como vehículos de ruedas en los que las grandes ruedas tienen una longitud de huella igual a la longitud de las cadenas. Para los vehículos de clase superior a 150, el cálculo se efectúa por extrapolación de las clases 120 y 150, sin la corrección de anchura. En la aplicación de referencia estará integrada una llamada especial que indique que el cálculo es aproximado. Para los vehículos de clase inferior a 4, el cálculo se efectúa por interpolación entre las clases MLC 0 y MLC 4, sin la corrección de anchura. En la aplicación de referencia estará integrada una llamada especial que indique que el cálculo es aproximado. 5.2.d.(3). Método de campaña de determinación de pesos de vehículos 5.2.d.(3).(a). CASOS GENERALES Como no se dispondrá de básculas adecuadas para determinar el peso de los vehículos, hay que recurrir a medidas de circunstancias que den, aproximadamente, el peso de los vehículos que se deben clasificar. 5.2.d.(3).(b). VEHÍCULOS SOBRE RUEDAS En este tipo de vehículos el peso se determina por la presión de los neumáticos y la superficie de asiento de los mismos. La presión se mide con un manómetro “indicador de presión de neumáticos”. Se marca el contorno de la huella del neumático sobre el suelo y se mide su superficie en cm2. La presión del indicador en kg/cm2 multiplicada por la superficie de cada rueda, nos da el peso por rueda; y sumados los pesos por rueda, se obtiene el peso total del vehículo. 5.2.d.(3).(c). VEHÍCULOS SOBRE ORUGAS La determinación del peso es más sencilla que en el caso anterior, ya que la cadena de los carros ha sido proyectada para transmitir al terreno una carga inferior a 0,95 kg./cm2. Se determina el peso midiendo la superficie de asiento de las cadenas con el vehículo al completo de su dotación; y multiplicando esta superficie, expresada en cm2, por 0,95, se obtiene el peso total del carro en kg. Normalmente este peso es superior al real del carro, ya que algunos modelos producen cargas unitarias sobre el terreno inferiores a la considerada, que es la carga máxima. 5.2.d.(4). Método rápido de clasificación militar (provisional) En situación de emergencia en campaña, es posible estimar rápida y simplemente la clase de un vehículo o de un conjunto combinado no clasificado anteriormente a partir del conocimiento exclusivo de la masa total cargado indicada en la placa del constructor o en la información técnica. Se trata de una MLC provisional que no debe figurar sobre el vehículo. El método puede permitir asignar un número clase provisional de un vehículo o de un conjunto combinado en vacío a partir del único conocimiento de la masa total en vacío indicado en la placa del constructor o en la información técnica. Si la masa total en carga del vehículo o del conjunto se da en toneladas métricas, la clase provisional se calculará según el método siguiente: para un vehículo de cadenas : MLC provisional = masa x 1,20 para un vehículo de ruedas : MLC provisional = masa x 1,25 Si la masa total en carga del vehículo o del conjunto se da en “toneladas cortas”, la clase provisional se calculará según el método siguiente: para un vehículo de cadenas : MLC provisional = masa x 1,10 para un vehículo de ruedas : MLC provisional = masa x 1,15 5-5

Un procedimiento de bolsillo se propone en el anexo G del STANAG para el uso de los responsables de los puntos de paso En el anexo G se encuentran los ejemplos de cálculo que permiten determinar la clase MLC provisional de 4 vehículos. 5.3. CLASIFICACIÓN DE PUENTES 5.3.a. CONSIDERACIONES PREVIAS 5.3.a.(1). Introducción Para determinar la capacidad de carga de los puentes existentes es necesario conocer el tren de cargas para el que fueron diseñados. Hasta el 18 de abril de 1972, la “Instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado” era la aprobada por Orden Ministerial de 17 de julio de 1956 (B0E. número 234 de 21 de agosto de 1956). Un estudio sobre la misma y su aplicación sobre vialidad para vehículos militares se expone en el apartado 5.3.b.(2). Por orden de 28 de febrero de 1972 (B0E. número 93 de 18 de abril de 1972) se aprueba la “Instrucción relativa a las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras”. Un estudio sobre la misma y su aplicación sobre vialidad para vehículos militares se expone en el apartado 5.3.b.(3). Por orden de 12 de febrero de 1998 se aprueba “La instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras (IAP.)” publicada en el BOE. número 54 de 4 de marzo de 1998. Un estudio sobre la misma y su aplicación sobre vialidad para vehículos militares se expone en el apartado 5.3.b.(4). 5.3.a.(2). Procedimiento La clasificación de un puente se puede efectuar: 1. Cuando sean conocidas las cargas iniciales del proyecto, comparando las solicitaciones del momento flector y del esfuerzo cortante provocadas por las cargas normalizadas, con los máximos valores de solicitaciones análogas, producidas por las cargas accidentales del proyecto, con la hipótesis de tableros simplemente apoyados. 2. Analizando varios elementos estructurales y buscando por tanteos cuál es la máxima clase que produce en el material solicitaciones compatibles con su resistencia según el coeficiente de seguridad adoptado. Es preferible el primer procedimiento por las razones siguientes: 1. Normalmente se pueden llegar a conocer los cálculos del proyecto. 2. La ma yor precisión que se pudiera obtener por el segundo procedimiento, nuevo cálculo de los elementos estructurales de la obra, no se consigue fácilmente, por cuanto no se conocen los coeficientes de trabajo del material fijado por el proyectista, en función de la importancia de las hipótesis por él adoptadas y de la mayor o menor confianza en su ejecución. 5.3.a.(3). Gálibo La ta bla 2.1 del Capítulo 2 se limita a precisar las dimensiones mínimas de la calzada para puentes con simple y doble circulación, sin definir de manera explícita las dimensiones del gálibo de varios vehículos, no pudiéndose entender por anchura del gálibo más que la correspondiente a la mínima vía del vehículo, orugas o ruedas de cada clase. 5-6

Puesto que la anchura del vehículo interesa solamente para la determinación de la excentricidad de éstos respecto al eje del puente, se tiene suficiente aproximación añadiendo una media de 50 centímetros al valor de la mínima vía. Para mayor sencillez se toma el valor de 4 m para los vehículos hasta de CLASE 90 incluida y de 4,50 m para las clases superiores. Caso de que haya discrepancia entre la clase del vehículo cuyo gálibo se ha tanteado y la clase obtenida, conviene recalcular la clase con el gálibo correspondiente a la MLC obtenida por cálculo en el primer tanteo. Puesto que además se prescribe que los vehículos deben circular en cualquier posición, se adoptará, tanto para el tráfico sencillo como para el doble, la disposición más desfavorable respecto al elemento del tablero que se comprueba. 5.3.a.(4). Acciones dinámicas Este tipo de acciones se consideran de una manera diferente dependiendo de la normativa vigente empleada en cada periodo. La instrucción del año 1.956, en su artículo 2, dice: “En los tramos de hormigón armado para carretera”, los esfuerzos estáticos, calculados aplicando las sobrecargas prescritas en el artículo 54, se aumentarán en un % I dado por la tabla siguiente: L

Coeficiente (I)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

25 22 19 16 13 10 9 8 7 6

Esta tabla es equivalente, para luces hasta 70 m, a la ecuación siguiente: βR = 1 +

28 − 0,3 ⋅ L 100

(ruedas)

Si se trata de vehículos de orugas, y para el mismo intervalo de luces, la ecuación a utilizar es la siguiente: βO = 1 +

28 − 0,3 ⋅ L 200

(orugas)

Siendo ß= Coeficiente de impacto, ruedas u orugas, según el caso. L= Distancia entre apoyos (expresada en metros). Cuando se hace mención a tramos metálicos el porcentaje es distinto y viene dado por: 2

I = 45 − 0,15 600 ⋅ L − L

En la instrucción del año 1.972, no se considera un efecto dinámico conjunto, teniendo que calcularse las acciones equivalentes que actúan sobre la estructura una a una, tales como las sísmicas, de viento, de frenado y solicitaciones debidas a fuerzas centrífugas. En la instrucción del año 1.998 estas acciones se tratan de manera similar. 5-7

5.3.a.(5). Coeficiente de seguridad Los coeficientes de seguridad adoptados en el cálculo del proyecto del puente se pueden, por exigencias militares, reducir oportunamente; no obstante, es preciso que los puentes se clasifiquen de modo que soporten un número limitado de pasadas de los medios de la clase prevista. A propósito, conviene recordar que, con el progreso de los medios de cálculo y de la técnica constructiva, los coeficientes de seguridad son cada vez más reducidos. Por tanto, sólo en caso excepcional se podrá utilizar la obra, con la debida precaución, para el paso de una carga superior a aquella para la que ha estado clasificada, aprovechando, con riesgo proporcionado al intento los márgenes de seguridad cuando éstos sean conocidos. No obstante el procedimiento adecuado de trabajo es el comparar las cargas en estados de servicio, pudiendo mantener de esta manera los márgenes de seguridad adecuados. 5.3.a.(6). Examen de la estructura El examen de la estructura del puente para la determinación de la clase se limita normalmente a las vigas longitudinales. Esto se debe a que: 1. La resistencia de las pilas, estribos y cimentación está asegurada con la resistencia al esfuerzo cortante de las vigas longitudinales. 2. Cuando los traveseros y el firme del tablero resisten las cargas de los vehículos normalizados con margen de seguridad inferior a los de las vigas longitudinales, tal diversidad de reacción, normalmente contenida entre los valores aceptables, no origina reducciones de clase. Sin embargo, se prescribe que, en el caso de puentes con clase mayor de 90 para vehículos ruedas, se comprueben los elementos del tablero, según los métodos habituales cálculo en vigor. 5.3.a.(7). Luces de puentes Para la determinación de la clase de los puentes se considera como luz de cálculo la real de cada uno de los vanos, según se detallan en la figura 5.1.

Figura 5.1.—Luces de diversos puentes

5-8

Los ejemplos referidos en el presente capítulo son válidos para puentes que tienen una luz de cálculo inferior a 30,5 m, más la mitad de la longitud del vehículo normalizado de clase igual a la obtenida en el cálculo. Tales puentes se consideran cargados por un solo vehículo. En el caso de los puentes que tienen una luz mayor, se debe considerar una columna de vehículos ficticios separados 30,5 m. 5.3.a.(8). Tablas En las tablas 2.2. a 2.5. del Capítulo 2 se relacionan las clases de los vehículos militares, con la luz del vano a salvar y los esfuerzos que se generan para los parámetros anteriormente fijados. De tal manera que conociendo la luz del vano y sabiendo los esfuerzos para los que está dimensionada la estructura, se puede obtener fácilmente la clase correspondiente del puente. 5.3.b. DETERMINACIÓN DE LA CLASE CONOCIDAS LAS CARGAS INICIALES EN EL CASO DE PUENTES DE VIGAS 5.3.b.(1). Procedimiento El procedimiento de cálculo consiste en la comparación de las cargas de los distintos trenes militares y civiles en estado de servicio. Para ello, se procede en primer lugar a comprobar con qué tren de cargas civil fue calculada la estructura. A continuación se obtienen los esfuerzos que se producen en la viga más solicitada, suponiendo en todo momento que el tablero es infinitamente rígido. Se considera un vehículo sobre el puente en la posición que se indica en la figura 5.2.

Figura 5.2.—Esquema de la posición del vehículo sobre el puete

N = Número de vigas a = Separación entre vigas e = Excentricidad xi = Distancia de una viga i al centro del tablero Cálculo de los esfuerzos en cada viga: PTot. = Q1 + Q2 + q ⋅

Pi =

c 2

c c M = Q1 ⋅ y1 + Q2 ⋅ y2 + q ⋅ ⋅ 2 4

PTot. M ⋅ x i ± I N

i=N

I = 2 ∑ xi i =1

5-9

2

Una vez obtenidos los esfuerzos en la viga más solicitada por el procedimiento anteriormente expuesto, se calcula el porcentaje de carga que se llevaría la viga más solicitada para el tren de cargas militar, que en principio se tanteará con un ancho, del vehículo tipo, de cuatro metros, lo que equivale a un ancho correspondiente a un vehículo de clase 100. En caso de que la clase obtenida sea muy distinta de 100, se tanteará con los valores de la anchura correspondiente a la clase calculada, según lo especificado en la tabla 2.1. Este cálculo se realiza también suponiendo un tablero infinitamente rígido. Pi =

PTot. M ⋅ xi + 2 N 2 ⋅ ∑ xi

M ⋅x Pi M ⋅ xi 1 1 PTot. i M K= = = + , siendo e = 2 2 + 2 ∑ xi N N PTot . PTot. 2 ⋅ PTot. ⋅ ∑ x i

Lo que equivale al coeficiente de Courbon K=

1 N

 6 ⋅e  ⋅  1+ ( N + 1) ⋅ a  

Una vez hecho todo lo anterior se puede proceder a la comparación de esfuerzos, consiguiendo, el máximo momento flector y el máximo esfuerzo cortante que puede soportar el elemento estructural considerado. Queda únicamente entrar en la tabla 5.1, que tienen los esfuerzos que producen los trenes tipo militares, y obtener la clase a la que corresponde el puente. M=

Mmáx. (de cada viga) Kβ i

T=

Tmáx. (de cada viga) Kβi

NOTA: ßi solo se usará cuando se trate del tren de cargas del año 56. Este coeficiente engloba los efectos dinámicos de las cargas dinámicas actuantes sobre la estructura.

EJEMPLO I Puente de un solo tramo de 20,30 m de luz con tablero sobre vigas prefabricadas de hormigón armado pretensado (figura 5.18). Datos del proyecto: — Luz de cálculo: L= 20,30 m. — Coeficientes de impacto: ß0= 1,11 ßR= 1,22 — Solicitaciones del momento flector y esfuerzo cortante en la viga solamente para las cargas accidentales en el centro y en apoyo: Mmáx= 206 m · tT; Tmáx = 46 t 5-10

Figura 5.3.—Corte transversal del puente de hormigón pretensado

Determinación de la clase. Circulación sencilla (figura 5.4). Se busca el momento flector producido en la viga extrema por el paso de un solo vehículo normalizado aplicando fórmulas en las que Mmáx y Tmáx se expresan sin el coeficiente de impacto ßi y sin el coeficiente de excentricidad K en cuanto que los datos tabulados se utilizan teniendo en cuenta únicamente las solicitaciones puras. M0 =

T0 =

Mmax β0 ⋅ K

Tmax β0 ⋅ K

;

MR =

;

TR =

Mmax βR ⋅ K

Tmax βR ⋅ K

M0 = Momento flector vehículo de cadenas. T0 = Esfuerzo cortante vehículo de cadenas. MR = Momento flector vehículo de ruedas TR = Esfuerzo cortante vehículo de ruedas. Mmáx = Momento flector máximo producido en la viga extrema. Tmáx = Esfuerzo cortante máximo. ß0 = Coeficiente de impacto producido por vehículos oruga. ßR = Coeficiente de impacto producido por vehículos rueda. K = Coeficiente de reparto transversal.

K=

1 N

 6e  1+ N + 1 a  ( )  

Se busca el coeficiente de reparto transversal, aplicando la formula de Courbon: de donde: N = Número de vigas. e = Excentricidad de la carga respecto al eje, en metros. a = Distancia entre ejes de las vigas, en metros. 5-11

Figura 5.4.—Esquema transversal del puente cargado con un vehículo

Se estima la anchura del vehículo militar normalizado como 4 m supuesto en primera hipótesis de clase inferior a 90. Por lo que: K=

1 4

 6(1,75)  1+ 4 +1 2 , 3 5 = 0,475 )  ( 

con lo que se tendrá. Momento flector: MR =

206 m ⋅ t = 356 m ⋅ t 1,22 ⋅ 0,475

;

M0 =

206 m ⋅ t = 391 m ⋅ t 1,22 ⋅ 0,475

De las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 para una luz de 20,3 m se obtiene interpolando: — Para vehículos con ruedas: CLASE 100. — Para vehículos con orugas: CLASE 90. Esfuerzo cortante: TR =

46 t = 79,5t 1,22 ⋅ 0,475

;

T0 =

46 t = 87,24 t 1,11⋅ 0,475

En las tablas 2.4 y 2.5, procediendo, igual que para el momento flector, se obtienen para los esfuerzos cortantes las clases siguientes: — Para vehículos con ruedas: CLASE 100. — Para vehículos con orugas: CLASE 100. La clase del puente para circulación sencilla viene, por tanto, establecida tomando los valores mínimos deducidos para el momento flector y para el esfuerzo cortante. — Clase 100 para vehículos con ruedas. comprobación de tablero. — Clase 90 para vehículos con orugas. Determinación de la clase. Circulación doble. En el caso de circulación doble hay que recalcular la K: K=

MR =

 1 6⋅e  1  6⋅ 0 = 1 + = 0,25 1+   N  (N + 1) a  4  (4 + 1)⋅1,05 

206 m ⋅ t 206 m ⋅ t = 675,4 m⋅ t ; M0 = = 742,34 m ⋅ t 1,11⋅ 0,25 1,22 ⋅ 0,25

5-12

De las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 para una luz de 20,3 m se obtiene interpolando: — Para vehículos con ruedas: Clase 150. — Para vehículos con orugas: Clase 150. Esfuerzo cortante: TR =

46 t 46 t = 150,81 t ; T0 = = 165,76 t 1,11 ⋅ 0,25 1,22 ⋅ 0,25

En las tablas 2.4 y 2.5, procediendo, igual que para el momento flector, se obtienen para los esfuerzos cortantes las clases siguientes: — Para vehículos con ruedas: Clase 150. — Para vehículos con orugas: Clase 150. Como la tabla 2.1 limita la circulación por anchura (en el caso de circulación doble) a clase 100, se adopta ésta clase con la correspondiente señalización de limitación de anchura y comprobación de tablero.

EJEMPLO II La construcción está realizada como en el ejemplo I y tiene una luz de 18,10 m (figura 5.5).

Figura 5.5.—Corte transversal del puente de hormigón pretensado

Datos del proyecto: — Luz de cálculo: L = 18,10 m. β 0 = 1,113   β R = 1,226

( *)

— Coeficientes de impacto: 

— Solicitaciones en la viga extrema debidos solo a las cargas accidentales en el centro y en el apoyo: Mmax = 142 m⋅ t

;

Tmax = 3 2 , 5 t

(*) Tanto en este ejemplo como en el anterior, se consideran los coeficientes de impacto como datos del proyecto, ya que se obtienen directamente a partir de las fórmulas del apartado 5.3.a.(4).

Determinación de la clase. Circulación sencilla (figura 5.6).

Figura 5.6.—Esquema transversal del puente cargado con un vehículo

5-13

Coeficiente de reparto transversal: K=

1 6 ⋅ 4,50  1+ = 0,390 7  7 ( + 1) ⋅1,93 

Momento flector: MR =

142 m ⋅ t = 297 m⋅t 1,226 ⋅ 0,390

M0 =

142 m ⋅ t = 327 m ⋅t 1,113 ⋅ 0,390

De las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 se obtiene: — 100 para vehículos con ruedas. — 90 para vehículos con orugas. Esfuerzo cortante: TR =

32,5 t = 68 t 1,226 ⋅ 0,390

T0 =

32,5t = 75 t 1,113⋅ 0,390

De las tablas 2.4 y 2.5 del Capítulo 2 se obtiene: — 80 para vehículos con ruedas. — 90 para vehículos con orugas. Por tanto, la circulación sencilla es: — CLASE 80 para vehículos con ruedas. — CLASE 90 para vehículos con orugas. Determinación de la clase. Circulación doble. Se considera el paso simultáneo de dos vehículos de clase igual para obtener la condición más desfavorable de carga (figura 5.7). Puesto que la excentricidad es: e = 2,50 K=

1 6 ⋅ 2,50  1+ = 0,281  7 (7 + 1) ⋅1,93 

Momento flector: MR =

142 = 412,18 m ⋅t 1,226 ⋅ 0,281

y

MT =

y

T0 =

142 = 454,03m ⋅ t 1,113⋅ 0,281

Esfuerzo cortante: TR =

32,5 = 94,33 t 1,226 ⋅ 0,281

5-14

32,5 = 103,91 t 1,113⋅ 0,281

Figura 5.7.—Esquema transversal del puente cargado con dos vehículos

Las dos circulaciones están constituidas por vehículos circulando simultáneamente, cuya clase máxima se considera igual. Los valores de los momentos y los esfuerzos cortantes, para entrar en las tablas 2.2 a 2.5 del Capítulo 2 y determinar la clase de cada circulación, son los obtenidos anteriormente dividido por 2. Se tendrá, por tanto: MR =

454,03 412,18 = 206,09 m ⋅ t ; Mr = = 227,01 m ⋅t 2 2 TR =

94,33 = 47,16 t 2

;

TT =

103,91 = 51,95 t 2

De los datos tabulados se obtiene: — CLASE 60 para vehículos con ruedas. — CLASE 60 para vehículos con orugas. Resumen: Circulación sencilla: CLASE 80/90. Circulación doble: CLASE 60/60.

EJEMPLO III El puente está constituido por un arco de 68 m de luz y de cuatro vigas rectilíneas de hormigón pretensado de 34 m de luz (figura 5.8).

Figura 5.8.—Corte longitudinal del puente de arco de hormigón pretensado

Los cálculos del proyecto se han efectuado para una viga de 34 m simplemente apoyada. Datos del proyecto: — Luz de cálculo: L = 34 m. β 0 = 1,089 — Coeficientes de impacto: β R = 1,178 ; — Momento y esfuerzo cortante de la viga extrema para cargas accidentales: Mmáx. = 436 m ⋅t ; Tmáx. = 57 t .

5-15

Determinación de la clase. Circulación sencilla (figura 5.9).

Figura 5.9.—Esquema transversal del puente cargado con un vehículo

K=

MR =

1 4

 6⋅ 3,50  1+ 4 +1 3 , 2 0 = 0,577 )  ( 

436 = 641 m ⋅ t 1,178 ⋅ 0,577

TR =

M0 =

57 = 84 t 1,178 ⋅0,577

436 = 694 m ⋅ t 1,089 ⋅ 0,577

T0 =

57 = 91 t 1,089 ⋅ 0,577

— CLASE: 80 para vehículos con ruedas. — CLASE: 90 para vehículos con orugas. Determinación de la clase. Circulación doble (figura 5.25). e = 1,5; K = 0,390 MR =

436 = 475 m ⋅t 1,178 ⋅ 0,390 ⋅ 2

TR =

M0 =

57 = 62 t 1,178 ⋅0,390⋅ 2

T0 =

436 = 513 m ⋅ t 1,089 ⋅ 0,390⋅ 2

57 = 67 t 1,089 ⋅ 0,390 ⋅ 2

— CLASE 60 para vehículos con ruedas. — CLASE 70 para los de orugas.

Figura 5.10.—Esquema transversal del puente cargado con dos vehículos

5-16

5.3.b.(2). Puentes calculados según la “instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado” Hasta el 18 de abril de 1972, la “Instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado” era la aprobada por Orden Ministerial de 17 de julio de 1956 (B0E. número 234 de 21 de agosto de 1956). En su artículo número 54 se definen los cuatro trenes tipo de sobrecargas de cálculo, formados los dos primeros por camiones de 20 t de peso y los números 3 y 4 por carros de combate de 60 t. De estos cuatro tipos de trenes, los 1 (figura 5.11) y 2 (figura 5.12) son de aplicación normal, mientras que los 3 (figura 5.13) y 4 (figura 5.14) requieren consulta previa por considerarse de carácter extraordinario. En el mismo artículo se incluye una tabla de sobrecargas virtuales uniformemente repartidas, equivalentes a los trenes tipo. Estas sobrecargas dan lugar a errores, generalmente por exceso. Para corregir estos errores, las Ordenes Circulares números 181-64 P y 185-64 P de la DGC. publican los valores de los esfuerzos que hay que considerar en los proyectos, según la tabla 5.1. Los resultados de esta tabla se refieren a cargas aplicadas en una faja de 3,50 m de ancho de calzada o arcenes; el efecto de impacto, en su caso, se debe tener en cuenta [ver apartado 5.3.d.(4)]. En la zona de andenes se tendrá en cuenta una sobrecarga de 450 kg/cm2.

Figura 5.11.—Tren número 1

Figura 5.12.—Tren número 2

5-17

Figura 5.13.—Tren número 3

Figura 5.14.—Tren número 4

TABLA 5.1 Momentos flectores en m · t en el centro del vano Luz (m)

10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100

Tren núm. 1

Tren núm. 2

Tren núm. 3

Tren núm. 4

36,00 61,00 86,00 111,00 146,00 199,00 266,00 416,00 574,00 778,00 1.026,00 1.278,00 1.570,50

47,00 93,53 168,28 258,09 368,12 500,73 652,25 1.009,50 1.485,00 1.898,75 2.400,00 2.936,25 3.500,00

120,00 195,00 270,00 345,00 420,00 495,00 570,00 720,00 870,00 1.200,00 1.650,00 2.100,00 2.550,00

121,77 207,60 303,27 408,78 522,37 686,75 931,12 1.475,82 2.059,69 2.730,55 3.516,00 4.340,43 5.024,25

5-18

Esfuerzos cortantes en toneladas, en apoyos Luz (m)

Tren núm. 1

Tren núm. 2

Tren núm. 3

Tren núm. 4

10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100

17,20 18,13 21,20 24,96 27,46 30,28 33,90 39,60 46,13 52,28 58,25 64,80 70,32

30,47 30,47 38,55 46,51 54,63 62,64 70,56 86,47 99,93 111,80 122,67 132,87 143,46

51,00 54,00 55,50 56,40 57,00 60,00 67,50 78,00 85,00 93,85 104,62 113,00 121,00

52,96 59,25 67,87 81,73 92,18 101,13 113,70 135,13 158,19 178,65 195,97 211,19 224,93

NOTA: Para el cálculo de los esfuerzos debidos al tren número 2 (figura 5.12), se ha supuesto que el ancho de los vehículos es de 2,50 metros y existe, por tanto, una faja de 1,00 m de ancho con sobrecarga uniforme de 450 kg/cm2, que completa el ancho de 3,50 m asignado al carril de circulación. Entre los vehículos se sitúa, igualmente, la sobrecarga uniforme de 450 kg/m2. Para el cálculo de los esfuerzos debidos al tren núm. 4 (figura 5.14), se ha supuesto que el ancho total del vehículo es de 3,50 m, de modo que en un carril de circulación o arcén de 3,50 m no hay más sobrecarga uniforme de 450 kg/m2 que la aplicada en el espacio libre entre cada carro y los contiguos; en el resto de las bandas de 3,50 m sí hay que aplicar dicha sobrecarga uniforme.

EJEMPLO IV Puente de 20 m de luz y 11,50 m de ancho con las condiciones siguientes: Acera derecha 0,6 m. 9,90 Calzada 9,9 m. Carriles de cálculo 3 , 5 0 = 2,82 acera izquierda 1,0 m. Total 11,5 m. Se consideran las siguientes franjas de sobrecarga uniforme de 0,45 t/m2 compatibles con los trenes: Tren número 1: 1,60 m x 0,45 t/m2 = 0,72 t/m (Cargadas sólo las aceras). Tren número 2: 1,60 m x 0,45 t/m2 = 0,72 t/m (Cargado el total del puente, salvo 2,82 vías de circulación). Tren número 3: 1,60 m x 0,45 t/m2 = 0,72 t/m (Cargadas sólo las aceras). Tren número 4: 8 m x 0,45 t/m2 = 3,60 t/m (Cargado el total del puente, menos una vía de circulación). Se toman los valores de los esfuerzos debidos a los trenes de la OC. 181-64 P y O C. 185-64 P de la Dirección General de Carreteras (párrafo 5.3.b.(2), tabla 5.1). Se multiplica por 2,82 en el caso de los trenes números. 1 y 2 (es decir, se consideran simultáneamente 2,82 trenes en el puente), por los coeficientes de impacto en los trenes números 1 y 3 y se les suma el efecto de la sobrecarga uniforme. 5-19

Del tren número 1: βR = 1 +

28 − 0,3 L 28 − 0,3 ⋅20 =1 + = 1,22 100 100

Del tren número 3: β 0 = 1+

28 − 0 , 3L = 1,11 200

Los valores resultantes para los diversos trenes y para la luz considerada son los siguientes: M = β i ⋅ N ⋅ M TEC.56,i + Mcu,i;

Siendo: ßi = Coeficiente de impacto. MTEC.56,i = Momentos flectores de vehículos para el tren tipo i (Tabla 5.1). Mcu,i = 1/8 p · L2 = Momentos flectores de cargas uniformemente repartidas, para el tren tipo i. N = Número de carriles de cálculo. Momentos flectores: Tren número 1: M = ßR · N · MTEC.1 + Mcu,1 = 1,22 · 2,82 · 86 + 36 = 331,9 m · t Tren número 2: M = N · MTEC.2 + Mcu,2 = 2,82 · 168 + 36 = 509,7 m · t Tren número 3: M = ß0 · N · MTEC.3 + Mcu,3 = 1,11 · 1 · 270 + 36 = 335,70 m · t Tren número 4: M = N · MTEC.4 + Mcu,4 = 1 · 303,3 + 180 = 483,3 m · t Esfuerzo cortante: T = ßi · N · TTEC.56,i + Tcu,i Siendo: ßi = Coeficiente de impacto. TTEC.56,i = Esfuerzos cortantes (Tabla 5.1). Tcu,i = 1/2 p L N = Número de carriles de cálculo. Tren número 1: T = 1,22 · 2,82 · 21,20 + 7,2 = 80,1 Tren número 2: T = 2,82 · 38,6 + 7,2 = 116 t Tren número 3: T = 1,11 · 1 · 55,5 + 7,2 = 68,8 t Tren número 4: T = 1 · 67,9 + 36 = 103,9 t La clasificación de este puente para las distintas hipótesis de cálculo es la especificada en el cuadro siguiente. En dicho cuadro se ha tenido en cuenta la reducción por impacto y el 15 por 100 por la excentricidad de las cargas. La anchura de la calzada permite la doble circulación de cualquier clase. (Tabla 2.1 del Capítulo 2). 5-20

TREN DE CARGAS

Núm. 1

Núm. 2

Núm. 3

Núm. 4

Momento flector Reducción por impacto Reducción por excentricidad

331,9 271,96 231,17

509,7 417,78 355,11

335,7 302,43 257,06

483,3 370,09 370,09

Circulación sencilla. 60 60

90 100

60 60

80 100

Clase

24 24

50 40

30 30

40 40

Esfuerzo cortante Reducción por impacto Reducción por excentricidad

80,1 65,65 55,80

116,0 95,08 80,81

68,8 61,98 52,68

103,9 93,60 79,56

70 70

100 100

60 60

100 100

30 30

40 40

30 30

40 40

Circulación sencilla

60 60

90 100*

60 60

80 100*

Circulación doble

24 24

40 40

30 30

40 40

Clase

Circulación doble M/2.

Circulación sencilla. Clase

Circulación doble Q/2. Clase

Clasificación definitiva

*NOTA: Es necesario comprobar tablero.

5.3.b.(3). Puentes calculados según la “Instrucción relativa a las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras”. TEC. 71 (0M. de 28 de febrero de 1972. B0E. de 18 de abril de 1972) Se valorará por la acción simultánea de las dos acciones siguientes: 1. Una sobrecarga uniforme de 400 kg/m2 extendida sobre toda la superficie a nivel de la calzada o a parte de ella, según sea más desfavorable para el elemento en estudio. 2. Un único vehículo de 60 t, cuyo eje longitudinal se considerará paralelo al eje de la calzada y formado por seis cargas de 10 t, se puede desplazar en sentido transversal hasta el límite indicado en la figura 5.26. 5-21

La separación entre cargas en sentido longitudinal será de 1,5 m, y en el transversal, de 2 m. La superficie de apoyo sobre la que actuará cada carga será de 0,2 m, paralelamente al eje del vehículo, por 0,6 m de ancho. No se debe considerar el efecto de impacto en los valores de las acciones anteriormente enumeradas.

Figura 5.15.—TEC.71

EJEMPLO V Puente construido con una luz única de 20,50 m y tablero sobre vigas prefabricadas de hormigón pretensado (figura 5.16).

Figura 5.16.—Corte transversal del puente de hormigón pretensado

5-22

Datos del proyecto: — Luz real de cálculo del proyecto: 20,5 m. — Ancho de calzada, entre bordillos: A = 8,25 m. — Ha sido calculado teniendo en cuenta los efectos del TEC. 71. Interesa conocer las clases para circulaciones sencillas y dobles, tanto para vehículos de ruedas como de oruga. Determinación de la clase. Circulación sencilla (figura 5.17).

Figura 5.17.—Esquema de la posición del vehículo en el puente

La carga correspondiente a cada viga es: Pi =

Siendo:

P M ⋅ xi ± 2 N 2 ⋅ ∑ xi

P: Carga total, puntuales y uniformemente repartidas. N: Número de vigas. xi: Distancia al centro, de la viga considerada. M: Momento referido al centro del tablero. ∑xi2: Suma de las distancias, al cuadrado, de las vigas de medio puente al centro del tablero. M1: Momento producido por la carga uniforme de 0,4 t/m al centro del tablero. M1 = 0 , 4⋅ 5,375 ⋅

5,375 = 5,78 m ⋅t 2

M2: Momento producido por las cargas puntuales de 10 t al centro del tablero. M2 = 10 ⋅ 4 , 0 0+ 10⋅ 2 , 0 0 = 60 m ⋅t

La viga más desfavorable es la viga de borde 1, donde se producen las solicitaciones de mayor valor. Cálculo de la carga debida a la carga uniformemente repartida sobre la viga de borde 1; pN1: pN 1 =

P M⋅ x 0 , 4⋅ 5,375 5,78 ⋅ 4 ± = ± = 1,008 t N 2 5 x12 2 (4 2 + 22 )

∑

Cálculo de la carga debida a las cargas puntuales sobre la viga de borde 1: N1 N1 =

P M⋅x 10 + 10 60 ⋅ 4 ± = ± = 10 t 2 N 2 5 x1 2( 42 + 2 2 )

∑

5-23

Esquema de cargas que soporta la viga de borde 1. El momento máximo se produce cuando el tren TEC-71 esté centrado en la viga de 20,5 m de longitud (figura 5.18).

Figura 5.18.—Esquema de situación de las cargas

RA = RB =

1 (3⋅ 10 +1,008⋅ 2 0 , 5) = 2 5 , 3 t 2

Mmax = 2 5 , 3⋅10,25−1,008 ⋅10,25⋅

10,25 − 10 ⋅1,5 = 191,4 m⋅ t 2

El esfuerzo cortante máximo se producirá cuando el tren de cargas esté situado en el uno de los extremos del puente. En el caso de que este situado en B (figura 5.19):

Figura 5.19.—Esquema de situación de las cargas

RB ⋅ 2 0 , 5= 1,008 ⋅

2 0 , 52 +10 ⋅1 7 , 5+ 10 ⋅19 + 10⋅ 2 0 , 5 2

Se despeja RB que es igual a Tmáx Tmax = 1,008 ⋅

20,5 17,5 19 + 10⋅ + 10⋅ + 10 = 38,14 t 2 20,5 20,5

Por tanto: Mmax = 191,4 m⋅ t

y

5-24

Tmax = 38,14 t

Cálculo de K: Se supone, en primera aproximación, que el vehículo clasificado tiene un ancho de 4,0 m (figura 5.20). K=

1 6⋅ e  1  6 ⋅2,125  = 1+ 1+ = 0,4125 N  (N +1) ⋅a  5  6⋅2 

Figura 5.20.—Esquema de la posición del vehículo

Caso de vehículo oruga. Cálculo de M y T: M=

Mmáx. (de cada viga ) 191,4 = = 464 m ⋅ t 0,4125 K

T=

38,14 Mmáx. (de cada viga) = = 92,46 t . 0,4125 K

Se busca en la tabla 2.2 y 2.3 del capítulo 2 respectivamente, se interpola para una luz de 20,5 m y se obtiene: Vehículo oruga - Clase 100 Se considera que el vehículo de clase 100 oruga en tabla 2.1 del capítulo 2 tiene una anchura c = 3,96 m < 4,00 m. Como se ha supuesto que era 4,00 m, se da por válida la clase. Caso de vehículo con ruedas Se busca en la tabla 2.4 y 2.5 del capítulo 2 respectivamente, se interpola para una luz de 20,5 m y se obtiene: Vehículo ruedas - Clase 120 ⇒ comprobación de tablero Determinación de la clase. Circulación doble k=

M=

1 6⋅ 0,125  1+ = 0,2125  5 (5 + 1) ⋅ 2 

191 Mmáx. = = 449,41 m ⋅ t K ⋅ 2 0,2125 ⋅2

T=

38 Tmáx. = = 89,41 t . K ⋅ 2 0,2125 ⋅ 2

5-25

Vehículos oruga Se busca en la tabla 2.2 y 2.3 del capítulo 2 respectivamente, se interpola para una luz de 20,5 m y se obtiene: Vehículo oruga circulación doble - Clase 100 Vehículo ruedas Se busca en la tabla 2.4 y 2.5 del capítulo 2 respectivamente, se interpola para una luz de 20,5 m y se obtiene: Vehículo rueda circulación doble - Clase 120 ⇒ comprobación de tablero Como la tabla 2.1 limita la circulación por anchura (en el caso de circulación doble) a clase 100, tenemos que ésta sería la adoptada con la correspondiente señalización de limitación de anchura y comprobación de tablero. 5.3.b.(4) Puentes calculados según la “Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras (IAP)” En 1998 y por orden de 12 de febrero de 1998 se aprueba la instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras (IAP) publicada en el BOE. número 54 de 4 de marzo de 1998. Con respecto a las acciones variables es de destacar que esta instrucción en su artículo 3.2.3. define un vehículo análogo al de la instrucción de 1972 en lo que respecta a cargas y dimensiones geométricas (Las unidades de las cargas se han transformado al SI.). Se ha ampliado a considerar dos vehículos, en lugar de uno, para puentes cuya anchura exceda de 12 m y sea inferior a 24 m. Se considera además una sobrecarga uniforme de 400 kg/m2 extendida a toda la plataforma del tablero o en parte de ella, según sea más desfavorable para el elemento en estudio.

EJEMPLO VI Datos: Anchura del tablero: 17 m. Vigas cada 2 m. Luz: 30 m.

Figura 5.21.—Esquema de la posición del vehículo en el puente

Momento de la carga uniformemente repartida: 0 , 4⋅ 8,5 ⋅

8,5 = 14,45 m⋅ t 2

t Momento de las cargas puntuales: 10 ⋅ 8 + 1 0⋅6 + 1 0⋅ 4 + 1 0⋅ 2 = 2 0 0 ⋅ m

Momento total: Mtotal = 214,45 m⋅ t La viga más desfavorable es la viga de borde, donde se producen las mayores solicitaciones. 5-26

Cálculo de la carga debida a una solicitación uniformemente repartida sobre la viga de borde: pN 1 =

pN 1 =

P M⋅ x ± N 2 x12

∑

0 , 4⋅8 , 5 14,45⋅ 8 ± = 0,85 t m 2 9 2 (8 + 62 + 4 2 + 22 )

Cálculo de la carga debida a una solicitación puntual sobre la viga de borde: pN 1 =

pN =

P M⋅ x ± N 2 x12

∑

40 200⋅ 8 ± = 11,11 t 9 2 (82 + 62 + 4 2 + 22 )

Momentos:

Figura 5.22.

1 (3⋅11,11 + 0,85 ⋅ 30) = 29,41 t 2 15 = 29,41⋅15 − 0,85 ⋅15 ⋅ −11,11⋅1,5 = 328,86 m ⋅t 2 Ra = Rb =

Mmax

Cortante:

Figura 5.23.

RA ⋅30 = 11,11⋅ 30 + 11,11⋅ 28,5 + 11,11⋅ 27 + 0 , 8 5⋅ 30⋅1 5 ; RA = Tmax 28,5 27 Tmax = 11,11+ 11,11⋅ +11,11⋅ + 0 , 8 5⋅15 = 44,41t 30 30

5-27

Determinación de la clase. Circulación sencilla.

Figura 5.24.

1 6 ⋅6,5  = 0,33 1+  9  ( 9 + 1 ⋅) 2 

K=

M= T=

328 = 993 m ⋅t 0,33 44,41 = 134,57 t 0,33

Se busca en la tabla 2.2 y 2.3 del capítulo 2 respectivamente, para una luz de 30 m, y se obtiene: Vehículo oruga - Clase 150 Se busca en la tabla 2.4 y 2.5 del capítulo 2 respectivamente, para una luz de 30 m, y se obtiene: Vehículo rueda - Clase 150 ⇒ comprobación de tablero Determinación de la clase. Circulación doble.

Figura 5.25

K=

1 6⋅ 4 , 5  1+ = 0,26  9 ( 9 +1) ⋅2 

1 328 ⋅ = 630,76 m ⋅ t 2 0,26 1 44,41 T= ⋅ = 85,40 t 2 0,26

M=

5-28

Se busca en la tabla 2.2 y 2.3 del capítulo 2 respectivamente, para una luz de 30 m, y se obtiene: Vehículo rueda - Clase 100 Se busca en la tabla 2.4 y 2.5 del capítulo 2 respectivamente, para una luz de 30 m, y se obtiene: Vehículo rueda - Clase 100 ⇒ comprobación de tablero Como la tabla 2.1 limita la circulación por anchura (en el caso de circulación doble) a clase 100, tenemos que ésta sería la adoptada con la correspondiente señalización de limitación de anchura y comprobación de tablero. 5.3.c. DETERMINACIÓN DE LA CLASE NO CONOCIDAS LAS CARGAS INICIALES 5.3.c.(1). Puentes de arcos de mampostería La resistencia de estos puentes depende principalmente de su construcción, materiales empleados, así como de sus características y proporciones. Para su clasificación se mide el arco (figura 5.26) se halla la clase provisional en el ábaco 5.1 entrando con los valores de la luz del arco (L) en metros, y el espesor total de la clave (h + d) en centímetros en las columnas A y B, respectivamente. Se traza una línea recta que una estos dos puntos y se prolonga hasta que corte a la columna. Este punto de corte da la clasificación provisional. CLASIFICACIÓN PROVISIONAL DE PUENTES DE ARCO

Ábaco 5.1

5-29

Para obtener la clase real para una sola vía se multiplica el valor hallado en el ábaco 5.1 por los coeficientes de la figura 5.27 y tabla 5.2, según las características del puente en los puntos siguientes: — — — — — — —

Perfil del arco. Material del cuerpo del arco. Juntas. Dimensiones del estribo. Grietas. Deformaciones. Fallos en los estribos.

Figura 5.26.—Mediciones en el arco

Los tres últimos puntos se deben aplicar con discreción. Por ejemplo, si el arco está deformado con grietas debidas a un fallo de los estribos no es necesario rebajar el puente para los tres factores simultáneamente. En este caso se aplican los coeficientes de los cuatro primeros puntos y se toma el más bajo de los tres últimos para obtener la clase de una sola vía. Si la anchura del puente permite dos carriles de tráfico se le puede dar una clase igual a 0,9 veces la correspondiente a una sola vía.

Figura 5.27.—Coeficientes relación luz/flecha

5-30

EJEMPLO VII Hallar la clase de un puente cuya calzada tiene una anchura de 4,57 m, y cuyas características son: L = luz 12,2 m. f = flecha 2,4 m. d = espesor de clave 48,0 cm. h = altura de relleno 30,0 cm. El cuerpo del arco es de caliza en buen estado, las juntas tienen un espesor de 1,00 cm y están rellenas de buen mortero. El acceso a uno de los costados del puente tiene una pendiente pronunciada. Existe una gran grieta longitudinal entre el cuerpo del arco y el pretil. Solución: Con luz = 12,2 m. Espesor total en la clave = d + h = 48 + 30 = 78 cm; en el ábaco 5.1 da una clasificación provisional de 35. Coeficientes: — Perfil del arco: L 12,2 = = 5,1 f 2,4

Que, llevado a la figura 5.38 da un valor de 0,85.

— Material: Según la tabla 5.2.b para caliza, da 1. — Juntas: En la tabla 5.2.c para juntas anchas de más de 0,60 cm, da 0,8. — Dimensiones del estribo: Como un estribo no es satisfactorio por su fuerte pendiente de acceso, en la tabla 5.2.d da 0,95. — Grietas: En la tabla 5.2.e las grietas entre el cuerpo del arco y el pretil da 0,9. Por tanto, la clasificación definitiva será: 35⋅ 0 , 8 5⋅1⋅ 0,8 ⋅ 0 , 9 5⋅ 0 , 9= 20

TABLA 5.2 A. FACTOR DE PERFIL Relación luz/flecha

Factor

1. L/f menor de 4 ..........................................

1,0

2. L/f mayor de 4: obtención del factor en la figura 5.27.

Observaciones Para una carga dada, los arcos rebajados son más débiles que los de perfil realzado, sin embargo un puente con una flecha muy grande puede fallar debido al comportamiento de la coronación como en un arco pequeño rebajado.

B. FACTOR DE MATERIAL Relación del arco

Factor

1. G ranito, basalto o mampostería in situ con dovelas lab radas de gra n tamaño ........................................................

1,5

2. Bloques de hormigón ............................

1,2

Observaciones

(Continúa)

5-31

(Continuación)

Relación del arco

Factor

3. Caliza, mampostería bien realizada o ladrillos de construcción en buenas condiciones ................................................

1,0

4. Fábrica de ladrillo o mampostería de cualquier clase en condiciones pobres (algunas dovelas con irregularidades o claros defectos de forma y grietas, etc.) ..........................................

0,7 a 0,5

Observaciones

C. FACTOR DE JUNTAS Tipos de juntas

Factor

1. Juntas estrechas de 2,5 mm o menor sin mortero ................................................

1,25

2. Juntas normales, hasta 4 mm, rectas y regulares, mortero en buenas condiciones, bien acabadas ........................

1

3. Lo mismo, pero con mort e ro mal acabado ......................................................

0,9

4. Juntas anchas, mayo res de 6 mm, normalmente irregulares aunque con mortero en buenas condiciones ..........

0,8

5. Ídem, pero el mortero tiene huecos de profundidad hasta 1/10 del espesor del arco ................................................

0,7

6. Juntas muy anchas, iguales o mayores de 12 mm, huecos en el mortero de profundidad 1/10 del espesor del arco y el mortero se comporta casi como la arena suelta ..............................

0,5

Observaciones La capacidad portante y la estabilidad de un arco dependen mucho de la anchura y el estado de las juntas. La argamasa, usada normalmente en la c o n s t rucción de arcos de fábrica de ladrillo sobre todo en los puentes antiguos, tiene menor resistencia y se deforma más que el cemento, pero es mejor, por las propiedades de relleno de juntas y distribución de cargas que tiene. Los morteros de cemento deteriorados parcialmente pueden parecerse a la argamasa en buenas condiciones.

D. FACTOR DE TAMAÑO DE ESTRIBO Condición de los estribos

Factor

Observaciones Un estribo puede ser inadecuado para resistir el esfuerzo total del arco si:

1. Ambos estribos satisfactorios ..............

1,0

2. Un estribo no satisfactorio ..................

0,95

3. Ambos estribos no satisfactorios ......

0,9

4. Ambos estribos sólidos pero se sospecha rellenados con arcilla ................

a) el puente está en un terraplén estrecho, especialmente si los accesos al puente tienen una pendiente pronunciada.

0,7

b) el puente está en una curva en terraplén.

5. Arco apoyado en un estribo y en una pila ................................................................

0,9

6. Arco apoyado en dos pilas ..................

0,8

c) las paredes del estribo son demasiado cortas y sugiere una falta de relleno sólido del arco.

5-32

E. FACTOR DE GRIETAS Tipo de grietas 1. Grietas longitudinales, hasta 61 cm del borde del arco; si la anchura es mayor de 6 mm y la longitud mayor de 1/10 de la luz , si el puente es: a) más ancho de 6,10 m entre paramentos .................................................. b) más estrecho de 6,10 m entre paramentos .................................................. 2. Grietas longitudinales en el tercio de la anchura central del puente: a) una grieta pequeña de anch u ra menor de 3 mm y de longi t u d menor de 1/10 de la longitud del tramo .................................................... b) tres o más grietas como la anterior ........................................................ c) una grieta de anchura mayor de 6 mm y más larga de 1/10 de la longitud del tramo ............................ 3. G rietas lat e rales y diagonales de anchura menor de 3 mm y de longitud menor de 1/10 de la anchura del arco ..............................................................

Factor

Debido a una fuerza expansiva sobre las paredes del tímpano causado por la presión lateral del relleno (figura 5.29).

1,00 0,9 a 0,7

1,0 0,5

0,5

1,0

4. G rietas lat e rales y diagonales de anchura mayor de 6 mm y de longitud ma yor de 1/10 de la anchura del arco: Limitar la clase a la menor de {12 o a la clase que se calcule empleando todos los otros factores que se puedan emplear}. 5. Grietas entre el arco y los tímpanos o los paramentos mayores de 1/10 de la luz debido a la expansión del relleno ........................................................

Observaciones

0,9

6. Grietas entre el arco y los tímpanos o los paramentos debido a un descenso del arco. R e cl a s i ficar con el nomogra m a tomando como espesor de la coronación sólo el espesor del arco.

5-33

D ebido a la resistencia va ri able a lo largo de la longitud del estribo. Las grietas anchas son signos de peligro que indica que el arco se ha descompuesto en arcos independientes más estrechos (figura 5.30). Las grietas laterales, encontradas normalmente cerca de las esquinas, son debidas a la deformación permanente del arco que puede estar causada por fallo parcial del arco o por movimiento de los estribos. Las grietas diagonales, que comienzan normalmente cerca de las caras del arco en los arranques y se dirigen hacia el c e n t ro del arco en la coronación se deben probablemente a hundimientos en los laterales del estribo. Estas indican que el puente está en condiciones peligrosas. Debido a: a) deslizamiento del relleno que empuja al paramento hacia afuera (figura 5.29). b) Separación entre arco flexible y relleno rígido de manera que se comportan de forma independiente. Este tipo de fallo produce frecuentemente grietas en el tímpano cerca de las esquinas (figura 5.28).

Figura 5.28.—Desplazamiento del arco respecto de un relleno rígido

Figura 5.29.—Grietas longitudinales en un arco

Figura 5.30.—Grietas entre el arco y el tímpano o paramento

F. FACTOR DE INFORMACIÓN Deformación del arco

Precauciones a tener en cuenta

Observaciones

1. Si la deformación se limita a que la deformación de la porción afectada es siempre positiva

Descartar el factor de perfil ya calculado y aplicar la relación arc o / fl e cha de la parte del arco afectada al total del arco.

La defo rmación del arc o puede deberse a:

2. Si la deformación proporciona una sección o perfil rebajado 3. Si la porción del arco está cayéndose

Restringir la clase a 12 o el valor calculado (utilizando todos los demás fa c t o re s ) aunque sea menor. R e s t ri n gir la clase de carga a 5 pero sólo si el relleno de la coronación es superior a 46 cm.

a) fallo parcial del arco , o b s e rvable en el pro p i o a rco, y acompañada frecuentemente por un desmoronamiento o caída en el paramento de una profundidad aproximadamente la misma (figura 5.31). b) movimiento en el estribo.

Figura 5.31.—Deformación del anillo del arco

5-34

G. FACTOR DE FALLO EN EL ESTRIBO Naturaleza del fallo

Factor

0,75 1. M ovimiento hacia dentro de un estribo ........................................................ a) Movimiento antiguo con relleno bien consolidado y arqueo despreciable del anillo del arco .......... 0,75 a 0,5 b) m ovimiento reciente o re l l e n o pobre: Restringir la clase de carga a 30 ó 12 dependiendo del grado. 2. Expansión hacia afuera de los estribos. Si el movimiento ha sido pequeño y parece haber cesado aplicar el factor basado en el tipo y condición del relleno ........................................................

1,0 a 0,5

3. Asentamiento vertical de un estribo. Aplicar el factor variando de 0.9 a 0.5 cuando los materiales bajo cada estribo son distintos ................................

0,9 a 0,5

Observaciones Mostrado por el arqueo del anillo del arco y el .pretil en la coronación y posiblemente por grietas abiertas en el intradós, entre los riñones y el arranque. Normalmente provoca cambio de perfil. La naturaleza del relleno interior y los cimientos pueden conocerse sólo mediante sondeo, pero esto sería necesario sólo para carre t e ras import a n t e s cuando se duda de la resistencia del puente.

5.3.c.(2). Puentes metálicos En el caso de desconocimiento del tren de carga utilizado para el cálculo del elemento estructural se puede proceder por otro método que consiste en el análisis de varios elementos estructurales, se busca por tanteos cuál es la máxima clase que produce en el material solicitaciones compatibles con su resistencia según el coeficiente de seguridad adoptado. A continuación se facilitan unos ejemplos que puedan servir para el mejor entendimiento de lo aquí expuesto.

EJEMPLO VIII. PUENTES DE VIGAS DE PERFILES LAMINADOS Clasificar un puente de 10 m de luz constituido por 8 vigas IPN-340 y tablero de hormigón armado. Calzada útil de 3.50 m. Para este perfil, de la tabla del subapéndice 2.1 se obtienen los valores siguientes: Sección

86,8 cm2

Peso por metro lineal de viga

68,1 kg/m

Módulo resistente (W)

923 cm

A-42 b

σe = 2.600 kg/cm2; σR = 4.200 kg/cm2

γa

1

El peso total del tablero y arriostramiento, deducido de la medición directa, es de 1468 kg. 5-35

Solución: El momento flector máximo disponible para absorber el producido por un vehículo sobre el puente es:

Mv =

1 (MT — MD* ) βi ⋅ K

donde: MT = Momento flector que resiste una viga. MV = Momento flector que resisten las vigas. MD*= Momento flector de cálculo producido por el peso propio (vigas + tablero). ßi= Coeficiente de impacto. Como en principio no se sabe de qué tren de cargas se trata, se supondrá la hipótesis más desfavorable, por lo que se utilizará: β =1 +

I 100

γs = Coeficiente de mayoración de cargas. Se va a trabajar en la viga más solicitada: pp + cp =

1.468 + 68,1 = 8 6 , 4 5 k gm 8⋅10

MD = γ cp

1 1 2 2 p⋅ l = 1,33 ⋅ ⋅ 86,45 ⋅10 = 1.437,23 m ⋅ kg 8 8

1 N

 6⋅ e  1  6 ⋅ 0,75  1+ N +1 a  = 8 1 + 8+ 1 0,4375 = 0 , 2 6 ( )  ( )   

*

K=

Por lo que la viga extrema se lleva el 26% de la solicitación. σ adm =

M W

MT = σ adm ⋅W = 2 . 6 0 0⋅ 923 = 2 . 3 9 9 . 8 0 0 k⋅ cm g = 2 3 . 9 9 8 k⋅gm

I = 45 – 0,15 600 ⋅ L – L = 33 2

β =1+

MV =

I = 1,33 100

MT – MD* 2 3 . 9 9 8 – 1 4 3 7 , 2 3 = = 65.242,24 m⋅ kg = 6 5 , 2 m⋅ t . βi ⋅ K 1,33⋅ 0,26

Con este valor de Mv y disminuyendo el valor de cálculo ponderado se obtiene el momento de entrada en tablas: MTablas =

MV 6 5 , 2  MVR ⇒ CLASE.20 = = 43,47m ⋅t ⇒  γS 1,5  M VO ⇒ CLASE.20

Interpolando para L = 10 y clase 24 en la tabla 2.2 (vehículo de oruga) del capítulo 2 se obtiene 46,93 > 43,47 por lo que corresponde clase 20. Análogamente para clase 20, interpolando en la misma tabla se obtiene el valor de 39,13 < 43,47 con lo que corresponde clase 20. 5-36

Para el caso de vehículo de ruedas se procede de la misma manera , pero utilizando la tabla 2.3 del capítulo 2. La clasificación por el esfuerzo cortante daría un valor de clase superior. Al ser la calzada de 3.50 m, se deberán tener en cuenta las limitaciones dadas por la tabla 2.1 de Capítulo 2 (anchura mínima para circulación doble: 5,50 m) por lo que no se procede a su clasificación para circulación doble.

EJEMPLO IX. PUENTES DE VIGAS COMPUESTAS DE ALMA LLENA Clasificar un puente de 21 m de luz, constituido por seis vigas remachadas, distribuidas uniformemente. Con tablero formado por traveseros de perfiles normales y chapa nervada para la extensión del pavimento de mezcla bituminosa. Anchura de la calzada: 5.50 metros.

Figura 5.32.—Puente de vigas compuestas de alma llena

Características de las vigas: IPN-500 con tres platabandas remachadas de 250 x 15 mm. Del Prontuario de ENSIDESA. se obtiene: Sección útil 331 cm2 Peso unitario 318 kg/m Wx 6.300 cm2 γa 1 Α−42 σ = 2.600 kg/cm2 Peso unitario del tablero: 0,7 t/m (por medición directa). Solución: Se utilizan las mismas fórmulas que en el caso anterior: MT = WX ⋅ σ adm = 6.300 ⋅ 2 . 6 0 0= 1 6 . 3 8 0 . 0 0 0cm ⋅ kg P=

MD = γ cp *

700 + 318 = 4 3 4 , 6 k gm 6

1 1 2 2 p⋅ l =1,33 ⋅ ⋅ 434,6 ⋅ 21 = 31.863,24 m⋅ kg 8 8

Para tener en cuenta el efecto de la excentricidad se usa K: K=

1 N

 6⋅ e  1  6⋅ 0 , 7 5  1+ N +1 a  = 6  1+ 6 + 1 1,05  = 0 , 2 6 ( )   ( )   I = 45 − 0,15 600 ⋅ L − L2 = 28 I β =1 + = 1,28 100

5-37

MV =

MT – MD* 163,8 + 31,86 = = 303,165 m ⋅ t βi ⋅ K 1,28⋅ 0,26 MTablas =

MV R γS

= 264,3 m ⋅ t

NOTA: ßi por no saber de qué tren de cargas se trata, se utiliza las hipótesis más conservadora que sería la de estructura metálica.

Con este valor en las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 se obtiene la clasificación siguiente: Circulación única: Orugas CLASE 60 Ruedas CLASE 60 Para realizar un cálculo más exacto sería necesario recalcular el valor de K ciñéndose al valor real de ancho de vehículo, c ó f, de la tabla 2.1 del capítulo 2. Circulación doble: En el caso de circulación doble hay que recalcular la K: K=

 1  6⋅ e  1  6 ⋅0 1+  = 6  1+ 6 + 1 ⋅1,05  = 0,17 N  N +1 a ( )  ( )  

MV =

MT – MD* 163,8–31 = = 202,11 2 ⋅βi ⋅ γ s ⋅ K 2 ⋅1,28 ⋅1,5⋅ 0,17

Con este valor en las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 se obtiene la clasificación siguiente: Circulación doble: Orugas CLASE 40 Ruedas CLASE 40 (es necesario colocar señalización de limitación de anchura) 5.3.c.(3). Puentes de vigas de celosía 5.3.c.(3).(a). MÉTODO DE CÁLCULO Estos puentes están formados por dos vigas de celosía. Sobre sus nudos se apoyan los tr aveseros, que transmiten los esfuerzos producidos por el paso de las cargas por el tablero. El elemento crítico para puentes de hasta 30 m de luz, son las vigas; basta calcular, por tanto, su resistencia para clasificar el puente. Para puentes de luces superiores a 30 m, es preciso comprobar si el tablero soporta la clase de esta clasificación. Es suficiente, para ello, la comprobación de las secciones de los traveseros, calculándolos como las vigas de los ejemplos anteriores, tomando como luz del vano la distancia entre ejes de los nudos de las dos vigas. 5.3.c.(3).(b). Procedimiento En una viga de celosía se puede calcular el esfuerzo de compresión del cordón superior, o el de tracción del inferior, por las dimensiones de los palastros o perfiles que lo componen. De este esfuerzo se deduce el momento flector total, para el que está calculado la viga. Generalmente, el cordón que se analiza en la célula central es el opuesto a la unión de las diagonales, cuando éstas 5-38

son sencillas; cuando son dobles se analiza el cordón de menor sección. La resistencia al momento flector producido por los vehículos sobre el puente en m · t viene dada por la fórmula: MV =

MT – MD* K ⋅β i

NOTA: ßi se tendrá en cuenta siempre ya que no se sabe de qué tren de cargas se trata.

K = K de Courbon El momento de una viga MT se determina por la fórmula siguiente: MT =

S ⋅ σ adm ⋅ h en m ⋅ t 5 10

donde: S = Sección del cordón, en cm2, a determinar por medición. σadm.= Tensión admisible del acero h= Altura de la viga en la célula central, medida en centímetros, entre superficies exteriores de cordones. El momento flector de cálculo producido por el peso propio se determina por la fórmula siguiente: MD = *

p ⋅ L2 ⋅ γ cp 8

donde: L = Luz del tramo en metros. p = Peso propio en kg/m de puente. γcp = Coeficiente de mayoración de cargas permanentes Las vigas de celosía están constituidas generalmente por perfiles comerciales normalizados y catalogados con todas sus dimensiones y valores estáticos en los prontuarios correspondientes. Por dicha causa la evaluación del peso propio es fácil de determinar. En las vigas de celosía de cordones paralelos basta determinar el peso de una sola célula. En las vigas de cordones de desigual longitud, para hacer el cálculo más exacto, hay que calcular el peso de media viga. Al peso de la viga hay que sumarle el peso del tablero, también evaluado por medición directa.

EJEMPLO X Calcular la clase de un puente de vigas de celosía de las características que figuran en el croquis adjunto (figuras. 5.33 a 5.36). Acero A-37 (σe =2.400 kg/cm2) y γa = 1,1. Solución: Como la unión de las diagonales está en el centro del vano (cordón inferior) se calcula el momento flector en función de la sección del cordón superior. Momento de cada viga: A2 = 140 cm2; h = 300 cm;

A ⋅ h⋅ σ adm MT = 2 = 10 5

σe = 2.400 kg/cm2; 140 ⋅ 300⋅

2.400 1,1

10 5

5-39

= 916,36 m ⋅ t cada viga

Momento por peso propio: Viga: Por su estructura de células desiguales se calcula para mayor exactitud el peso de media viga. Elemento

Número de la barra

Cordón superior 1 Cordón superior 2 Cordón superior 3 Cordón superior 4 Cordón inferior 5y6 Cordón inferior 7y8 Montantes 9 Montantes 11 Montantes 13 Montantes, mitad 15 Diagonales 10 Diagonales 12 Diagonales 14 Suman 10 por 100 por cartelas Peso total media viga

Longitud (en m)

Peso (en kg/m)

3,90 3,05 3,05 3,05 6,00 6,00 2,50 2,70 2,90 3,00 3,90 4,20 4,20

78,0 78,0 135,0 135,0 78,0 135,0 36,8 36,8 36,8 18,4 35,6 35,6 35,6

Peso total (en kg)

304,0 238,0 412,0 412,0 468,0 810,0 92,0 99,4 107,0 55,2 139,0 150,0 150,0 3.436,6 343,7 3.780,3

p’ = peso unitario de dos vigas: 2 ⋅ 3.780,3 = 630 kg m 12

Tablero: El tablero, organizado según croquis adjunto (fig. 5.33). Peso propio del tablero: Aunque las células son de diferentes dimensiones, se calcula el peso total de una célula de 3 m que es la mayor y por tanto se va a favor de la seguridad. ESTRUCTURA METÁLICA Elemento

Travesero Emparrillado Chapa estriada

Número de la barra

Longitud (en m)

Peso (en kg/m)

Peso total (en kg)

1 18 7,3 x 3

7,8 3,0 21,9 m2

61,1 11,2 39,0

477,0 605,0 854,0

Suman .................................................... 5 por 100 uniones .............................. Capa asfáltica: 7.3 x 3 x 0,1 = 2,19 m3 x 2.000 .................................. Total 3 m tablero ................................ 5-40

1.936,00 96,80 2.032,80 4.380,00 6.412,80

p” = peso unitario: T = 2 . 1 3 7 , 6 km g 3 1,33 202 268,66m t

M*

peso unitario puente = peso viga + peso tablero:

p = p' + p"= 2.767 ≅ 2,8 t / m ; p ⋅ L2 2,8 ⋅ 242 = = 202 m ⋅t . 8 8

MD =

MD = 1,33⋅ 202 = 268,66 m ⋅ t *

Momento flector de las vigas: Por tratarse de un puente metálico se debe usar la ß de vigas metálicas: I = 45 − 0,15 600 ⋅ L − L2 = 27 27 = 1,27; βi = 1 + 100 e ⋅6  1  6 ⋅ 2,65  1 = 1+ = 0,86 K = 1 + ( N +1)a  2  3⋅ 7,3  N

MV =

MTablas =

916 − 268 = 593,25 m ⋅ t 1,27 ⋅ 0,86

MV 593,25 = = 395,5 m ⋅ t γS 1,5

De las tablas 2.2 y 2.3 del Capítulo 2 resulta: Circulación única: — Orugas: CLASE 80 — Ruedas: CLASE 80 Circulación doble: Al tratarse de circulación doble hay que recalcular la K: K=

MV =

1 6⋅1,65  = 0,72 1+ 2 3⋅ 7,3 

916 − 268 = 2 3 6 , 2m ⋅ t 1,27⋅ 0,72 ⋅ 2 ⋅1,5

— Orugas: CLASE 40 — Ruedas: CLASE 40 Según la tabla 2.1 del Capítulo 2 la anchura del puente permite esta doble circulación sin ninguna limitación. 5-41

Figura 5.33.—Planta de organización del tablero (cotas en m)

Figura 5.34.—Detalle de las barras 3, 4, 7 y 8 (cotas en mm)

Figura 5.35.—Detalle de las barras 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15 (cotas en mm)

5-42

Figura 5.36.—Viga de celosía (cotas en m)

5.4. REGULACIÓN Y NORMAS DE PASO 5.4.a. TIPOS DE PASOS 5.4.a.(1). Paso normal Los pasos o cruces normales se pueden hacer siempre que el número de clasificación del vehículo sea igual o menor que el del puente. La disciplina normal de marcha en un convoy, a su paso por un puente, exige una separación mínima de 30,5 m entre puntos de contacto con el suelo de la parte posterior de un vehículo y la anterior del que le sigue. Si se efectúa el paso en una sola dirección, en puentes de doble vía, el vehículo debe circular por el centro de la calzada. El paso normal en dos direcciones es posible en puentes de doble vía cuando la clasificación del vehículo es inferior a la del puente. La circulación se realiza por ambas calzadas. 5.4.a.(2). Paso con precaución En circunstancias especiales se puede aumentar la clasificación del puente (Véase el apartado 5.4.d.) sin que esta clasificación especial se indique en la señalización reglamentaria de los mismos. En estos casos se circulará por el centro de la calzada y se evitará el parar, acelerar o cambiar de marcha estando encima del puente. 5.4.b. CLASIFICACIÓN El número-clase o la clasificación de un puente es el que representa la capacidad del mismo para soportar con seguridad las cargas de los vehículos. Para ciertos pasos limitados el puente tiene asignado un número-clase especial que representa la capacidad de carga del puente bajo determinadas condiciones. Estos pueden ser en los pasos con precaución o con riesgo. Los números se pueden situar sobre señales suplementarias y nunca sobre señales reglamentarias. 5.4.c. NÚMEROS-CLASE 5.4.c.(1). Pasos normales El número-clase de un puente de una sola vía es el que permite el paso a cualquier vehículo de ruedas u orugas, cuyo número de clasificación o clase sea igual o menor que el indicado sobre la señal del puente. 5-43

Para una sola vía de circulación en un puente de varias calzadas el número-clase es el que permite el paso sin restricciones de cualquier vehículo de ruedas u orugas cuyo número de clasificación es igual o menor que dicho número. En un puente de varias calzadas el número-clase para cada una de las bandas es el que permite el paso a cualquier vehículo de ruedas u orugas cuyo número de clasificación sea igual o menor que los indicados en cada una de las bandas de circulación. 5.4.c.(2). Pasos especiales Para obtener el número-clase de precaución se efectúa una prueba de carga con vehículos de características conocidas o se obtiene por medio del cálculo. Durante esta prueba se ha de tener cuidado de que el puente no esté sobrecargado. El número-clase de riesgo es el de los puentes militares prefabricados sobre apoyos fijos o flotantes y se obtiene de su capacidad de carga indicada en los manuales. 5.4.d. MEDIDAS EN EL CASO DE QUE SEA NECESARIO AUMENTAR LA CLASE DEL PUENTE La clase del puente calculada con los procedimientos indicados se puede aumentar, subordinando el paso de las cargas a las condiciones siguientes: a) Paso de las cargas por el eje del puente. b) Prohibición de cruce con otras cargas. e) Ausencia de cargas sobre las aceras. d) Distancia entre las cargas que circulan no inferior a 30,5 m. e) Reducción de la velocidad de marcha como se indica a continuación: Velocidad del vehículo (km/h) 40 30 25 20 15 10 5

Aumento de la clase de puente (%) 15 20 25 28 30 34 36

5.4.e. SEÑALIZACIÓN DE PUENTES Y VEHÍCULOS 5.4.e.(1). Señalización de puentes 5.4.e.(1).(a). OBJETO Dar a conocer a los jefes de columna y conductores de vehículos: a) La clase de cada puente. b) Las prescripciones relativas a las limitaciones de altura y anchura de cada puente. c) Otras prescripciones particulares relativas a las condiciones en que se deben franquear ciertos puentes (limitación de velocidad, etc.). 5.4.e.(1).(b). SEÑALES Las señales tendrán un fondo amarillo sobre el que se dibujarán en negro los símbolos apropiados. Las dimensiones de estos símbolos serán tan grandes como lo permitan las señales. 5-44

Comprenden: a) Señales circulares, sobre las que se inscribe la clase de los puentes. b) Señales rectangulares, sobre las que se inscriben las restricciones de altura y anchura. En la medida de lo posible, la lectura de estas señales se deberá poder hacer tanto de día como de noche. 5.4.e.(1).(c). TIPOS DE SEÑALES CIRCULARES Señales circulares normales Tendrán un diámetro mínimo de 41 cm en los puentes de vía única. Ejemplo: Ver figura 5.37.

Figura 5.37.—Señal de vía única

En los puentes de doble circulación tendrán un diámetro mínimo de 51 cm. Llevarán sobre la mitad izquierda el número que representa la clase del puente para doble circulación, y sobre la mitad derecha el número que representa la clase del puente para circulación única. Al objeto de evitar toda incertidumbre, se situarán flechas en la parte inferior de la señal, para recordar la exacta significación de los números. Ejemplo: Ver figura 5.38.

Figura 5.38.—Señal de doble circulación

Esta señal se interpreta de la manera siguiente: Sobre el puente considerado, los vehículos que circulan en doble fila (del mismo sentido o sentido contrario) no pueden rebasar la CLASE 30. Para los vehículos que circulan en simple fila, no podrán rebasar la CLASE 50. En ambos casos, se debe respetar la distancia mínima de 30,5 m entre vehículos de cada fila. Señales circulares especiales Las señales de este tipo se emplearán cuando se considera necesario dar a un puente dos clases distintas: una para los vehículos de ruedas y otra para los de cadenas. Estas señales tendrán un diámetro mínimo de 51 cm. 5-45

Símbolos como los que figuran en el dibujo que sigue, colocados en la parte izquierda de la señal, recuerdan la significación exacta de los números. Ejemplo: Ver figura 5.39.

Figura 5.39.—Señal rueda y cadena

En el caso de puentes de doble circulación, se pondrán señales como indican los dibujos que siguen: Ejemplo: Ver figura 5.40.

Figura 5.40.—Señal ruedas y cadenas

Esta señal se interpreta de la forma siguiente: — Los vehículos CLASE 100. — Los vehículos CLASE 80. — Los vehículos CLASE 80. — Los vehículos CLASE 60.

de ruedas que circulan por el puente en hilera única pueden alcanzar la de cadena que circulan por el puente en hilera única pueden alcanzar la de cadena que circulan por el puente en doble hilera pueden alcanzar la de orugas que circulan por el puente en doble hilera pueden alcanzar la

5.4.e.(1).(d). SEÑALES RECTANGULARES Estas señales tendrán una dimensión mínima (en altura y anchura) de 41 cm. Se destinan a señalizar puentes, compuertas y eventualmente túneles de altura o anchura insuficiente: 5-46

Indicación de anchura insuficiente La señal comprenderá una doble flecha horizontal. La anchura límite se inscribirá en el centro de la señal. Ejemplo: Ver figura 5.41.

Figura 5.41.—Señal de anchura de calzada

La anchura indicada en la señal es la de la calzada medida entre los bordes de las aceras. Indicación de altura insuficiente La señal comprenderá, en este caso, una doble flecha vertical. La altura límite se inscribirá en el centro de la señal (figura 5.42.).

Figura 5.42.—Señal de altura límite

La altura que indica la señal es: — En el caso de obras de perfil rectangular y de techo horizontal, la medida desde el punto más alto de la calzada hasta el techo de la obra. — En el caso de obras en forma de bóveda, la de la obra se medirá con relación a la cuerda correspondiente a la anchura de la calzada que pasa bajo la obra considerada. Ejemplo: Ver figura 5.43.

Figura 5.43.—Señal de altura límite en bóveda

5-47

5.4.e.(1).(e). EMPLEO DE LAS SEÑALES RECTANGULARES Las señales rectangulares, descritas en el párrafo anterior, se emplearán en los casos siguientes: Puentes de circulación única Clase de puentes

Anchura por debajo de la cual se deberá colocar la señal de anchura insuficiente

CLASE 4 a 12

2,75 m

CLASE 13 a 30

3,35 m

CLASE 31 a 70

4,00 m

CLASE 71 a 100

4,50 m

CLASE superior a 100

5,00 m

Altura por debajo de la cual se deberá colocar la señal de altura insuficiente

4,25 m sobre una cuerda de 2,75 m 4,25 m sobre una cuerda de 3,35 m 4,25 m sobre una cuerda de 4,00 m 4,25 m sobre una cuerda de 4,50 m 4,70 m sobre una cuerda de 5,00 m

Túneles de circulación sencilla En estos túneles se ha de colocar la señal rectangular: — Para túneles de anchura inferior a 4,50 m. — Para túneles de altura inferior a 4,70 m sobre una cuerda de 4,50 m. Puentes y túneles de doble circulación Se deberá colocar la señal de altura insuficiente: — Para puentes de clase inferior o igual a 70, cuando la altura sea inferior a 4,70 m sobre la cuerda correspondiente a la anchura de la calzada considerada. — Para puentes de clase igual o superior a 71, cuando la altura sea inferior a 4,70 m, en las mismas condiciones que el párrafo anterior. — Para túneles, cuando la altura sea inferior a 4,70 m. en las mismas condiciones. 5.4.e.(1).(f). COLOCACIÓN DE LAS SEÑALES Señalización a) Las señales que indican la clase del puente serán colocadas en cada extremidad del puente, a la derecha, de manera que sean claramente visibles de día y de noche, por todos los vehículos que se presenten. b) Las demás señales serán colocadas debajo de las señales que indican la clase del puente, a excepción de las que indican limitaciones de altura, que se colocarán normalmente, al igual que en la práctica civil, en el centro de la parte superior del obstáculo. Preseñalización Si los accesos del puente considerado están constituidos por una carretera estrecha de circulación sencilla, las señales del puente se repetirán a una distancia suficiente, para que los vehículos que no puedan atravesar el puente efectúen el oportuno cambio de dirección. 5.4.e.(2). Señalización de vehículos 5.4.e.(2).(a). TIPOS DE CLASES DE LOS VEHÍCULOS La clase asignada a los vehículos puede ser: — “Clase permanente”, correspondiente a la circulación en carga de vehículos utilizados en condiciones normales. — “Clase temporal”, correspondiente a la circulación de vehículos en condiciones particulares. 5-48

Se atribuye un número de clase permanente a cada vehículo simple, cuyo peso total en carga rebase los 3.000 kg (los vehículos, de peso total en carga inferior a 3.000 kg pueden clasificarse). Asimismo se atribuye un número de clase permanente a todo vehículo combinado normal en el que cada uno de los dos elementos rebasa las 3 t de peso total en carga. De esta definición resultan los tres casos siguientes que se pueden presentar: 1.° Tractor de menos de 3 t arrastrando o no remolque de menos de 3 t. No se atribuye ningún número de clase necesariamente. 2.° Tractor de más de 3 t arrastrando o no remolque de menos de 3 t. Se le atribuye un solo número de clase que tiene en cuenta la presencia del remolque más pesado habitual al tractor considerado; este número es válido, aun cuando el tractor circule solo. 3.° Tractores y remolques, rebasando cada uno las 3 t. Reciben cada uno un número de clase considerados como vehículos simples; el conjunto recibe un número de clase de vehículo combinado normal. Hay que considerar que el número de clase del vehículo combinado será el especificado en el apartado 5.2.d.(2).(b). Puede resultar necesario atribuir un número de clase temporal en los siguientes casos particulares: 1) Para vehículos simples o combinados, cuya carga útil o la de sus elementos rebase 10.000 Kg. Los vehículos de este tipo recibieron un número de clase temporal correspondiente a su peso total en vacío, que será utilizado cuando el vehículo circule vacío (este número será indicado entre paréntesis en la lista de números de clase). 2) Para vehículos combinados ocasionales (por ejemplo, vehículo de recuperación arrastrando un material accidentado). En este caso, el número de clase temporal del vehículo combinado ocasional se obtendrá sumando los números de clase de los elementos que lo constituyen. El resultado será, a menudo, inexacto desde el punto de vista técnico. Este procedimiento, elegido por su sencillez, se deberá utilizar lo menos posible. 3) Para vehículos simples o combinados que circulan por buenas carreteras y para los cuales puede ser admitida una sobrecarga temporal. En este caso, el número de clase temporal se obtendrá sumando esta sobrecarga (expresada en t.) al número de clase permanente y redondeando a la unidad superior. Ejemplo: Un vehículo de CLASE 8, con una sobrecarga de 1,5 t, llevará un número de clase provisional igual a 10. 5.4.e.(2).(b). TIPOS DE INSCRIPCIONES DE LOS VEHÍCULOS Las inscripciones sobre los vehículos serán de dos tipos: Inscripción delantera Destinada a indicar el número de clase permanente de todo vehículo que circule por sus propios medios, ya sea de un vehículo simple o de un vehículo combinado. En el último caso, el número de clase es el del conjunto, con la letra C encima del número. Inscripción lateral Destinada a indicar el número de clase permanente de cada elemento del vehículo combinado. Esta inscripción es, pues, utilizada sobre vehículos tractores, semirremolques y remolques. 5.4.e.(2).(c). FORMA, DIMENSIONES Y COLOR DE LAS INSCRIPCIONES Los dos tipos de inscripción serán de forma circular. Las señales serán de color negro sobre fondo amarillo: — La inscripción delantera tendrá 23 cm de diámetro. — La inscripción lateral, 15 cm. 5-49

Las cifras serán tan grandes como lo permita el diámetro de la inscripción. Ejemplo: Inscripción delantera de un vehículo combinado. Ver figura 5.44.

Figura 5.44.—Inscripción delantera de un vehículo combinado

Cuando haya que emplear un número de clase temporal, el número se pondrá en un disco movible, que recubrirá el disco que indica el número de clase permanente. Si se trata de un vehículo combinado, el disco movible llevará igualmente la letra C. 5.4.e.(2).(d). COLOCACIÓN DE LAS INSCRIPCIONES La inscripción se situará o pintará en la parte delantera del vehículo y a la derecha, encima o sobre el parachoques y fuera de la línea de visión del conductor. La inscripción lateral se colocará o pintará en el lado derecho del vehículo. Inscripciones que llevan los diferentes vehículos a) Vehículos simples — Con motor: Sólo llevan la inscripción delantera. — Sin motor: Sólo la inscripción lateral. b) Vehículos combinados El tractor lleva a la vez inscripción delantera y lateral. Los otros elementos del vehículo combinado sólo llevan la inscripción lateral. Ejemplo: a) Inscripción delantera (vehículos simples con motor). Ver figura 5.45.

Figura 5.45.—Inscripción delantera en vehículos simples con motor

b) Inscripciones delantera y laterales (vehículos combinados). Ver figura 5.46.

Figura 5.46.—Inscripciones delantera y laterales en vehículos combinados

5-50

c) Inscripciones laterales (elementos de vehículos combinados). Ver figura 5.47.

Figura 5.47.—Inscripciones laterales en vehículos combinados

5.5. RECONOCIMIENTO TÉCNICO DE LOS PUENTES EXISTENTES 5.5.a. FINALIDAD Determinar la capacidad de carga de los puentes con vistas a su posible utilización. Determinar el tipo de refuerzo conveniente, caso de que la capacidad de carga no sea la requerida. — Si no resulta aconsejable el refuerzo o reparación, prever la posibilidad de empleo de los elementos aprovechables de la estructura. 5.5.b. EJECUCIÓN DEL RECONOCIMIENTO Se ha de considerar los aspectos siguientes 5.5.b.(1). Constitución del puente Estudio detenido de sus características, forma y distribución de los elementos resistentes y su capacidad de carga, reconociendo las distintas piezas para comprobar su integridad. 5.5.b.(2). Acción del enemigo Cuando el puente se halla en territorio donde el enemigo ha podido ejercer su acción, se deben examinar cuidadosamente los estribos, pilas y otros elementos del mismo para averiguar la posible colocación de minas o la realización de otras acciones. 5.5.b.(3). Deterioro físico

— Madera: Se examinan todas las piezas de madera para conocer su estado de putrefacción, resquebrajamiento, alabeo, aplastamiento, ruina o descomposición y ataque de termitas u otros insectos. — Acero: Se deben observar las piezas de acero para conocer su grado de oxidación, rotura o deformación. — Hormigón y mampostería: Se deben vigilar las grietas, deformaciones o desplazamientos. — Herrajes: Los clavos, pernos, roblones y arriostramientos se deben inspeccionar para comprobar si están debidamente ajustados. 5.5.b.(4). Características del curso de agua o cortadura Véanse los datos de interés en el Modelo de Informe siguiente. 5.5.c. INFORME Se ajustará en lo posible al siguiente: 5-51

MODELO GENERAL DE UN INFORME DE RECONOCIMIENTO TÉCNICO I. Misión recibida II. Ejecución del reconocimiento — — — — — —

Composición del destacamento de reconocimiento. Fecha/hora de salida y llegada al punto de reconocimiento. Fecha/hora de regreso. Itinerario. Incidentes ocurridos durante el reconocimiento. Lugar, fecha y hora en que se redacta el informe.

III. Obra reconocida (o zona) — Situación. — Localización en el plano: • Plano utilizado. • Escala. • Coordenadas. — Croquis de situación. IV. Características de la obra (o zona) Este párrafo debe ser evidentemente el más completo y detallado. Las características básicas esenciales se enuncian a continuación, pero su relación no es exhaustiva ni pretende ser una guía completa; se deben elegir y completar en función de los plazos disponibles para el reconocimiento. a) Características de los cursos de agua — — — — — — — — —

Anchura. Profundidad. Velocidad de la corriente. Régimen. Variaciones posibles del nivel de agua (eventuales zonas inundables y estado actual). Naturaleza del fondo. Naturaleza, perfil y estado de las orillas. Naturaleza de los accesos. Cubiertas de vistas y fuegos.

b) Características de los puentes (atributos generales y específicos). — Características relativas al curso de agua o a la brecha. — Características relativas a la constitución del puente: • Luz de la brecha a salvar. • Naturaleza de los estribos, pilas y tramos: •• Dimensiones. •• Materiales. •• Tipo de construcción. — Número de pilas y tramos. — Datos específicos. — Puentes de circunstancias (metálicos o de madera) • Luz de cada tramo. • Número de vigas en cada tramo y especificaciones. 5-52

• Anchura y número de vías. • Caballetes con las dimensiones de los montantes. • Características y dimensiones del tablero y de sus elementos. — Puentes con arcos de fábrica: • Luz de la bóveda de los arcos. • Espesor de la clave y del relleno que la cubre. • Flecha de la bóveda. • Datos para obtener los coeficientes de corrección: perfil, material, juntas, estado o condición del estribo y apoyos, agrietamientos, deformaciones de la bóveda y defecto de los estribos. — Puentes de hormigón armado: • Anchura de la calzada, luz y espesor de la losa. • Número de vigas por vía de circulación. • Altura de los nervios, distancia entre nervios y anchura de éstos. — Itinerario al que sirve el puente: • Anchura. • Tipo de firme y pavimento. • Clase militar. — Características de los accesos: • Zonas de estacionamiento. • Circuitos de circulación. — Varios: recursos locales (barcas, etc.). En el subapéndice 1.1 se incluye el modelo de Ficha de reconocimiento de puente.

5-53

CAPÍTULO 6 REFUERZO Y REPARACIÓN DE PUENTES

6.1. REFUERZO DE PUENTES 6.1.a. GENERALIDADES El refuerzo de puentes es un problema complejo y es difícil dar normas de carácter general para su realización, ya que cada caso de refuerzo se debe tratar como singular y dependerá, en gran parte, de las causas que originan la necesidad del refuerzo. En este capítulo se dan una serie de normas para el refuerzo de puentes. En el anexo E se desarrolla un ejemplo completo. Un puente puede tener la necesidad de ser reforzado por las causas siguientes: — Necesidad de aumentar su clase. — Haber disminuido la resistencia de sus elementos estructurales debido a lesiones como consecuencia del envejecimiento de los materiales, descalces o desplomes de los apoyos, erosiones en los estribos, corrimientos o empujes de tierras, paso de cargas excesivas y efectos dinámicos violentos tales como choques, bombardeos y voladuras. — Modificaciones de su funcionalidad. Analizando estas causas se puede decir que el aumento de la sobrecarga da lugar, a veces, a una insuficiencia de sección resistente en los diferentes elementos de la estructura del puente, lo cual se traduce en una falta de resistencia de la estructura para soportar las nuevas sobrecargas o trenes de cargas. Este problema se presenta, especialmente, en los puentes metálicos antiguos, proyectados y construidos para trenes de carga muy inferiores a los actuales. La modificación de la funcionalidad puede venir impuesta, por ejemplo, al transformar un puente de circulación sencilla en circulación doble para darle mayor capacidad de tráfico, lo que conlleva que la estructura tenga que soportar unas solicitaciones diferentes para las que fue calculado. Como se ha dicho, cada problema de refuerzos de puentes se debe tratar como caso singular. Para ello es necesario tener un conocimiento a fondo de las características del puente objeto del refuerzo, así como de la naturaleza y dimensiones de los cimientos, naturaleza y capacidad del terreno de asiento, estribos, características del tablero y de todos los elementos estructurales que constituyen el puente. 6-1

Caso de que no se disponga del proyecto, se tendrá que realizar un estudio analítico con los datos obtenidos del reconocimiento detallado de la estructura, con el fin de disponer de una base para realizar, con la mayor garantía, los estudios necesarios. Los puentes se pueden reforzar en su totalidad o solamente en los elementos que quedan afectados por el aumento de las solicitaciones debidas a los nuevos trenes de carga a soportar. Por lo que se debe, como primer paso, calcular las nuevas solicitaciones de momentos y cortantes que van a producir, en los distintos elementos estructurales, las nuevas cargas o trenes en las posiciones más desfavorables. Una vez calculadas las nuevas solicitaciones, se procederá a comprobar si la sección del elemento en estudio es suficiente, comprobando que la tensión a que va a estar sometido el material con que está construido el elemento está por debajo de la admisible para éste, teniendo en cuenta los coeficientes de minoración que se hayan considerado por el estado o envejecimiento del material. Si al comparar las tensiones que da el cálculo, con la admisible para el material, aquélla es superior a ésta, se tendrá que aumentar la sección del elemento o disminuir las solicitaciones que debe soportar; para ello se diseñará un refuerzo con el criterio que sea lo más simple, de fácil y posible realización y que no someta al elemento a reforzar ni a otro de la estructura a nuevas solicitaciones. Una vez diseñado el refuerzo se debe comprobar nuevamente que la tensión de la sección del elemento reforzado está por debajo de la admisible. Los refuerzos serán diferentes, como es lógico, según sea el tipo de puente, tales como de tramo recto, de arco, de pórticos múltiples y colgantes, o según el material con el que están construidos, tales como mampostería, sillería, hormigón pretensado y metálicos. En todos ellos es necesario conocer cómo funcionan antes de diseñar el refuerzo y tener en cuenta si las nuevas solicitaciones apreciadas, con motivo del refuerzo, no son solicitaciones que sean imposibles de soportar por el material; por ejemplo, una solicitación de tracción en una fábrica de ladrillo. La forma más clásica y simple de aumentar la capacidad de carga de una viga, es disminuir su luz, por medio de apoyos intermedios, pero entonces trabajará como una viga continua y en las secciones de la viga donde se efectúan los apoyos y en las secciones próximas a él, aparecen unas solicitaciones de momentos negativos, por lo que se deberán estudiar cuidadosamente las secciones críticas.

EJEMPLO 1 Se supone una viga de un puente de 20,00 m de luz, que está calculada para una sobrecarga de 500 kg/m y se desea que mediante un refuerzo, consistente en un apoyo intermedio, colocado a la mitad de su luz, la viga puede soportar una sobrecarga de 1.000 kg/m. Se estudiará para el caso de una viga de acero IPN. de una σe = 2.400 kg/cm 2 y un coeficiente de minoración para el material de 1,15 A continuación se calculará la viga IPN, simplemente apoyada, necesaria para soportar la sobrecarga de 500 kg/m. Comprobación a momento flector y esfuerzo cortante:

σ adm =

2.400 2 = 2.086 kg cm 1,15

En el subapartado C.1.f la fórmula del momento flector máximo es

M= W=

M=

pl 2 8

500⋅ 20 2 = 2 5 . 0 0 0m ⋅kg 8

M 2 . 5 0 0 . 0 0 0cm ⋅kg = = 1.198,47 cm 3 ≈ 1.200 cm 3 σ adm 2 . 0 8 6 k gcm 2

En la tabla B.1 de perfiles metálicos para W = 1.200 cm3 el valor más próximo por exceso es 1.260 cm3 que corresponde a un IPN-380 (sin considerar la flecha). 6-2

Se supone la nueva sobrecarga de 1.000 kg/m, entonces el W necesario es: Para el momento flector máximo se considera M =

pl 2 8

1.000 ⋅ 20 2 = 50.000 m ⋅kg 8 M 5 . 0 0 0 . 0 0 0cm ⋅ kg W= = = 2.396,93cm3 = 2 . 4 0 0cm 2 > 1.260 cm 2 σadm 2.086 kg cm2 M=

Luego el perfil IPN-380 es insuficiente para esta carga. Se adopta el dispositivo de refuerzo consistente en un apoyo en el punto medio de la viga, y cuyo momento negativo, según la tabla del subapartado C.2.d, es: M = −0,125⋅ p⋅ l2 = −0,125 ⋅1.000 ⋅102 = 1 2 . 5 0 0 m ⋅ kg W=

M 1.250.000cm ⋅ kg = = 599,23cm 3 < 1.260 cm 3 ( IPN − 380) σadm 2 . 0 8 6kg cm 2

El esfuerzo cortante en el punto de apoyo, según la tabla del subapartado C.2.d, es: T = 0,625⋅ p ⋅l = 0,625⋅1.000 ⋅10 = 6 , 2 5 t

σ=

1.250.000 = 992 kg cm2 1.260

T T 6,25 ⋅10 6,25 ⋅10 = = = = 149 kg cm2 41,92 Aalma h1 ⋅ e 30,6 ⋅1,37 3

τ=

3

σ co = σ 2 + 3⋅ τ 2 = 1.025 kg cm2 < 2.086 kg cm 2

Luego el refuerzo es válido. En consecuencia y a la vista del ejemplo propuesto se puede decir que esta solución es válida. En el caso de tramos metálicos se utiliza más el refuerzo mediante sopandas y tornapuntas, que con apoyo intermedio. Por ser la misión de la cimentación la de transmitir al terreno las cargas con los valores admisibles para éste, también se puede comprobar si las nuevas cargas transmitidas son admisibles; si no, se procederá al estudio del refuerzo de la cimentación. Se estudia a continuación el problema del refuerzo en los distintos tipos de puentes, según el material con el que están construidos. Para ello se clasificará en los grupos siguientes: — — — — —

Puentes de madera. Puentes metálicos. Puentes de arco de fábrica. Pontones. Puentes de hormigón.

6.1.b. REFUERZO DE PUENTES DE MADERA Siendo, quizás, los puentes de madera, por su carácter provisional o de circunstancias, los que menos tienen definidos sus tipos, es conveniente hacer una clasificación de los tipos más usuales para las diversas luces y cargas, antes de tratar el refuerzo de este tipo de puentes. 6-3

6.1.b.(1). Puentes de largueros simples apoyados (figuras 6.1 y 6.2)

Figura 6.1.—Esquema de puente de largueros simples apoyados

Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

8 7 4

Figura 6.2.—Perspectiva del puente

6.1.b.(2). Puentes de largueros compuestos apoyados (figura 6.3)

Figura 6.3.—Esquema de puente de largueros compuestos apoyados

El dispositivo es el mismo que en el caso anterior, solamente varían los largueros que están yuxtapuestos verticalmente unidos por bridas o pernos (figura 6.4). Se aumenta así el módulo resistente de los largueros pudiendo de esta forma aumentar las luces para el mismo tipo de carga. Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

12 12 8

6-4

Figura 6.4.—Detalles de unión de largueros

6.1.b.(3). Puentes de largueros y tornapuntas (figura 6.5)

Figura 6.5.—Esquema puente de largueros y tornapuntas

Con los tornapuntas se disminuye la luz, pero aparecen como ya se ha visto momentos negativos que se deberán comprobar. Cada larguero llevará sus correspondientes tornapuntas. Para puentes con sólo dos largueros a los extremos: Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

16 8 4

Para puentes hasta ocho largueros con sus correspondientes tornapuntas: Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

18 10 8

6-5

6.1.b.(4). Puentes de vigas extremas armadas superiormente con pares (figura 6.6)

Figura 6.6.—Esquema de puente de vigas extremas armadas superiormente con pares

Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

16 8 4

En la figura 6.7 se muestra una variante del puente anterior armado inferiormente con tensores de acero.

Figura 6.7.—Puente de vigas extremas armadas inferiormente con tensores de acero

6.1.b.(5). Puentes de vigas armadas inferiormente con sopandas apoyadas (figura 6.8)

Figura 6.8.—Puente de vigas armadas inferiormente con sopandas apoyadas

Con dos vigas extremas: Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

18 9 8

6-6

Con varias vigas hasta 8: Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

20 16 14

6.1.b.(6). Puentes de vigas armadas superiormente con tablero inferior (figura 6.9)

Figura 6.9.—Puente de vigas armadas superiormente con tablero inferior

Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 15 Hasta 36

16 10 8

6.1.b.(7). Puentes de vigas de celosía (figura 6.10)

Figura 6.10.—Puente de vigas de celosía

De tablero inferior o superior. Con dos vigas extremas: Carga (t)

Luz máxima (m)

Hasta 5 Hasta 36

26 20

Con cuatro vigas adosadas de dos en dos en los extremos: Carga (t)

Luz máxima (m)

De 5 a 36

Hasta 26

Una vez visto los diseños más simples de puentes de madera, se procede a explicar cómo se refuerzan. 6-7

6.1.b.(8). Refuerzo de la superestructura 6.1.b.(8).(a). REFUERZO DEL TABLERO Si resulta insuficiente el espesor del tablero, después de verificar la tensión a que va estar sometida la madera, o se comprueba, con un cálculo rápido, que el espesor es menor que 1/8 de la separación, entre ejes, de las viguetas, se colocará sobre el tablero existente, una segunda capa de tablones, de tal grosor que capa de rodadura tenga, en conjunto, un espesor de vez y media al que necesitaría si fuese de una sola capa. La colocación de los tablones adicionales conviene hacerla en sentido oblicuo y no en perpendicular al eje del puente, porque así transmiten lateralmente una pequeña parte de las cargas de las ruedas de los vehículos y al quedar distribuidas entre mayor número de viguetas se refuerza indirectamente toda la superestructura. Otra solución que requiere menos material consiste en disponer en la dirección de la marcha de los vehículos de dos carriladas, de 0,90 a 1,20 m de anchura, con tablones de 8 a 10 cm de espesor, cuyas juntas deben ir escalonadas para evitar puntos débiles. 6.1.b.(8).(b). REFUERZO DE LARGUEROS O VIGAS Una vez calculada la necesidad de reforzar estas piezas y la cuantía del refuerzo, cabe lo siguiente: — Aumentar el número de vigas de la misma sección, intercalándolas entre las existentes de forma que se disminuya la luz entre las vigas o juntando las nuevas a las que hay con lo que se aumenta la sección resistente y disminuye también la luz entre vigas yuxtapuestas. — Emplear tornapuntas o sopandas. — Armar las vigas inferiormente. — Aumentar el número de apoyos intermedios, comprobando las nuevas solicitaciones de momentos que aparecen como queda anteriormente dicho. En general, no son prácticas estas soluciones, ya que exigen la interrupción de la circulación por el puente o requieran mucho tiempo de trabajo. La adición de largueros o vigas hace disminuir, repartiéndola entre varios, la carga que antes soportaba cada uno de ellos. Se puede efectuar levantando el pavimento para colocar las nuevas viguetas iguales en sección a las existentes y si no se puede o quiere interrumpir el trafico, insertando, entre el tablero y las cumbreras de los apoyos, unas vigas de refuerzo de menor canto que las existentes que se acuñan apretadamente. El empleo de traveseros y largueros está indicado cuando las nuevas cargas, que originan el esfuerzo, son elevadas y no es posible reforzar los apoyos. En los puentes sin apoyos intermedios es más práctico, aunque tiene dificultad en las uniones, la colocación debajo de las viguetas y a los costados, de tornapuntas inclinados de 30 a 45 grados o de tornapuntas y sopandas. A continuación, en las figuras 6.11. y 6.12, se muestran algunos diseños.

Figura 6.11.—Refuerzo de vigas extremas o de borde con dos filas de viguetas solidarias en el centro de cada tramo a un travesero

6-8

Figura 6.12.—Refuerzo, en puentes con apoyos de cepas de pilote, empleando dos capas de viguetas yuxtapuestas separadas por traveseros

6.1.b.(8).(c). REFUERZO DE LOS APOYOS Se estudian dos tipos de trabajo de refuerzo: — Refuerzo, propiamente dicho, de los apoyos existentes. — Aumento del número de soportes del puente. 6.1.b.(8).(c).(1). Refuerzo de los apoyos existentes 1.° Si los apoyos son caballetes: Se refuerza añadiéndoles a los caballetes nuevos pies o montantes sólidamente unidos o acuñados a las cumbreras y a las soleras de distribución en la base. Por ejemplo: Para el caballete de cuatro pies, basta disponer un puntal de 15 a 20 cm Ø debajo del centro de la cumbrera, sostenido por una pieza cepo, paralela a aquélla, que se une también a las riostras inferiores de enlace de cada par de pies (figura 6.13).

Figura 6.13.—Refuerzo de un caballete de cuatro pies

Si el caballete tiene más de 4,00 m de altura, hay que contemplar el refuerzo anterior, colocando dos tornapuntas que vayan apoyados debajo de los extremos de la cumbrera y que queden encepados por la misma riostra que sujeta el pie central de refuerzo. 2.° Si los apoyos son cepas de pilotes: Se pueden preparar los apoyos intermedios con material Bailey. 6.1.b.(8).(c).(2). Aumento del número de soportes El método más rápido y más seguro para reforzar un puente consiste, casi siempre, en añadir uno o más apoyos intermedios por tramo, ya que al disminuir la luz disminuye también el esfuerzo que han de resistir los largueros o viguetas principales. Un modelo elemental de apoyo es el de caballetes de montantes como el de la figura 6.14. Es el más indicado por su rapidez de construcción, su solidez y su facilidad de colocación, cuando el terreno del lecho es suficientemente firme y su altura no superior a 5,00 m. 6-9

Figura 6.14.—Caballete de montantes

Si el fondo es muy duro y desigual, basta poner una solera por montante (figura 6.15).

Figura 6.15.—Caballete con solera por montante

Es indispensable un buen arriostramiento con los apoyos vecinos y entre las piezas o elementos del mismo caballete. Los bastidores dobles en A, de cumbrera común, travesaños horizontales de enlace y soleras en planos perpendiculares al de los pies, son buena solución como soportes adicionales, en tramos sobre hondonadas y cortaduras estrechas o profundas, donde no resulta práctica la construcción de caballetes. La preparación de nuevas cepas de pilotes encierra todos los inconvenientes, por ello se deberá procurar, siempre que sea posible, una solución más sencilla el uso de material de puentes reglamentarios para cargas pesadas. Al construir un soporte intermedio de cualquier tipo, es conveniente que resulte ligeramente corto, pues el apoyo de las cumbreras con las viguetas o largueros no se hace directamente, sino por dobles cuñas iguales (figura 6.16), introducidas y clavadas de tal forma que se puedan aflojar con facilidad, para encajarlas de nuevo cuando el soporte se asiente bajo el peso de las cargas.

Figura 6.16.—Detalle de doble cuña entre larguera y travesero

6-10

6.1.c. REFUERZO DE PUENTES METÁLICOS Los puentes metálicos se pueden reforzar: a) b) c) d)

Añadiendo vigas longitudinales. Sustituyendo o reforzando las vigas principales. Aumentando el número de tramos por medio de apoyos provisionales intermedios. Disminuyendo la luz libre de los tramos que no ofrecen suficientes garantías de estabilidad con un sistema adecuado de tornapuntas y sopandas.

6.1.c.(1). Refuerzo de puentes metálicos. Añadiendo vigas longitudinales Usualmente es posible aumentar la capacidad de carga de los puentes de superestructura formada por vigas sencillas, duplicando el número de vigas longitudinales en cada tramo. Los procedimientos constructivos son análogos a los expuestos para puentes de madera. 6.1.c.(2). Refuerzo de puentes metálicos. Reforzando las vigas principales El refuerzo de vigas exige un estudio previo de las solicitaciones a que están sometidas para deducir la forma y dimensiones de los elementos metálicos adicionales: platabandas, diagonales, empalmes y tensores. Requiere además equipos de soldadura manejados por buenos especialistas. 6.1.c.(3). Refuerzo de puentes metálicos. Aumentando el número de tramos En la mayoría de los casos la forma más sencilla de reforzar un puente metálico es añadir apoyos intermedios que reduzcan las luces de los tramos. Se pueden disponer según las luces, clases de estructura y cargas previstas: — — — — —

Bastidores. Caballetes de madera. Pilas de material Bailey. Apoyos de fábrica. Soportes de acero laminado.

En los manuales técnicos se pueden encontrar los valores de los esfuerzos que resisten los diferentes perfiles metálicos empleados como soporte. Es imprescindible tener en cuenta, en los puentes de vigas de celosía, que al añadir apoyos intermedios, puede suceder que piezas que trabajan a tracción, como montantes y diagonales, pasen a hacerlo a compresión, siendo entonces necesario comprobar si resisten los nuevos esfuerzos. 6.1.c.(4). Refuerzo de puentes metálicos. Disminuyendo la luz libre de los tramos con sistemas de tornapuntas y sopandas Caso de que no se puedan emplear las soluciones anteriores se utilizarán los procedimientos de refuerzo mediante tornapuntas y sopandas (figuras 6.5 y 6.8 de puentes de maderas). 6.1.c.(5). Consideraciones sobre el refuerzo de puentes metálicos El refuerzo de puentes metálicos, con independencia del dispositivo de refuerzo que se aplique, se reduce, una vez calculadas las solicitaciones que sobre cada elemento estructural metálico del puente debe soportar como consecuencia del nuevo tren de cargas a: — Calcular las solicitaciones de momentos, cortantes, fuerzas axiles de tracción y compresión colocando el tren de cargas en las posiciones más desfavorables (que den mayor solicitación) para el elemento estructural del puente objeto del estudio. — Comprobar que la tensión de cada uno de los elementos estructurales está por debajo de la tensión admisible asignada al material. 6-11

— Diseñar, si la nueva tensión es superior a la admisible para el material, un dispositivo de refuerzo que en concreto consistirá en aumentar la sección resistente en las zonas en que la tensión exceda a la admisible. — Comprobar la flecha, pandeo o deformación de los elementos estructurales y que estas flechas o deformaciones estén por debajo de los admisibles y si no proceder a aumentar la inercia, en el caso de vigas, o coaccionar las deformaciones por medio de arriostramiento, disminución de luz o cualquier otro procedimiento.

EJEMPLO II Una vez realizados los cálculos de las solicitaciones a que está sometido un puente metálico de un tramo de 10,00 m de luz, cuya superestructura está constituida por vigas principales o largueros de IPN.- 500 y tablero de madera, se observa que en la posición más desfavorable del nuevo tren de cargas, la viga más solicitada está sometida a un momento flector de valor Mmax= 65 m · t y a un cortante de Tmax = 17 t. Se necesita conocer si la viga es suficiente para soportar estas solicitaciones. En caso contrario, se dispone de pletina de acero de 15 mm de espesor para reforzarla. Diseñar y calcular dicho refuerzo, en el caso de que sea necesario. Se supone una tensión admisible al acero de σadm = 1.600 kg/cm2. La flecha admisible es f = 1/500 de la luz. Las solicitaciones ya están mayoradas y la fatiga minorada. Solución Comprobación a flexión En la tabla B.1: W500 = 2.750 cm3 σ=

M max 6 . 5 0 0 . 0 0 0 = = 2 . 3 6 3 , 6kg cm 2 > 1.600 kgcm 2 W50 2.750

Luego es necesario reforzar la viga con la pletina disponible de 15 mm de espesor (figura 6.17). Como es natural, la solicitación de M = 65 m · t, no será necesaria para todas las secciones de la viga, pero por facilidad de ejecución el refuerzo se hará a lo largo de toda la viga y así, a la vez, se mantiene la uniformidad de sección.

Figura 6.17.—Disposición del perfil IPN-500 con platabandas

Módulo resistente necesario: WX =

Mmax 6.500.000 cm⋅ kg 3 = = 4.070 cm 2 σ adm 1 . 6 0 0 k gcm

v = h/2 + e; siendo h la altura del perfil y e el espesor de la platabanda. v = 25 + 1,5 = 26,5 cm. I W = , de donde I = v ⋅W v Inecesario = v ⋅ WX = 26,5 ⋅ 4.070 = 107.855 cm 4 IIPN− 500 = En tablas = 68.740 cm

4

Falta I pletina = Ixx + Ad 2

6-12

39.115 cm 4

Inecesario − IIPN− 500 = Ipletinas = 2 ⋅ 1.989 ⋅b = 39.115;

b=

1 3 2 4 ⋅ b ⋅1,5 + b ⋅1,5 ⋅25,75  = 39.115 cm 12 

39.115 = 19,66 ≈ 20 cm 1.989

El refuerzo consistirá en dos pletinas de 1,5 cm de espesor y 20 cm de ancho a lo largo de toda la viga soldada en las cabezas superior e inferior de la viga IPN-500 (figura 6.18).

Figura 6.18.—Perfil IPN-500 con platabandas

Comprobación de cortante τ=

T Aalma

El área del perfil IPN-500, según tabla B.1, es igual a 180 cm2. 2 Aalma = h1 · e = 40,4 · 1,8 = 72,72 cm τ=

1.600 17.000 2 2 = 233,7 kg cm < kg cm Esválido 3 72,72

Cálculo de la flecha Primero hay que conocer qué tipo de carga o tren produce ese momento de 65 m · t, pero a efectos didácticos se supone que es una carga uniformemente repartida. 1 2 8⋅ 65 pl = 65 m ⋅ t; p= = 5 , 2 t m = 52 kg cm 8 100 5 p ⋅ l4 5 52⋅1.000 4 f= ⋅ = ⋅ = 2,989≅ 3 cm 384 EI 384 21⋅105 ⋅107.855

M=

Luz admisible =

L 1.000 = = 2 cm 500 500

3>2

No es válida la flecha

Se procede por lo tanto a calcular la inercia necesaria para cumplir los requisitos de flecha. f =

5 p ⋅l 4 5 52 ⋅1.000 4 1.000 ⋅ = ⋅ = 384 EI 384 21⋅10 5 ⋅ I 500 384 EI 384 21 10 I 500 4 I = 161.210 cm

Ipletinas = Inecesario − IIPN− 500 = IXX + Ad Ipletinas = 2 ⋅

2

1 ⋅a ⋅ 33 + a ⋅3 ⋅26,5 2  = 161.210 − 68.740 = 92.470 cm4  12 

a = 22 cm ≈ 25 cm por ser de uso comercial 6-13

6.1.d. REFUERZO DE PUENTES DE ARCOS DE FÁBRICA Los refuerzos vienen impuestos por la insuficiencia del proyecto para el paso de las sobrecargas o trenes de carga actuales, o por lesiones en la estructura que han disminuido su resistencia primitiva. En el primer caso, especialmente en situaciones de urgencia, es preferible la construcción de un puente de material reglamentario a la solución de refuerzo, ya que, fijadas las condiciones de equilibrio y de estabilidad de bóvedas para unas cargas totales en las que intervienen, fundamentalmente, el peso propio y, en muy pequeña proporción, la carga o cargas accidentales, las variaciones de las últimas, al modificar por su importancia aquellas condiciones, obligan a unos refuerzos que se han de calcular para que soporten íntegramente dichas sobrecargas; es decir, como si la obra existente, por sí misma, jugara un papel pasivo resistiendo solamente su propio peso. Equivale esto a “solapar”, en condiciones bien difíciles, al puente antiguo otro de circunstancias, y de aquí que resulte mucho más práctico al tendido próximo de un nuevo puente reglamentario, aprovechando al máximo los accesos que ya hubiese. Las lesiones que se encuentran en los arcos o en los apoyos pueden depender de causas naturales o de causas accidentales y, en cualquier caso, pueden ser superficiales o profundas. Las primeras no afectan a la estabilidad de la estructura y las segundas se han de estudiar detenidamente con el fin de establecer el punto en que radica el mal, los orígenes del mismo y el remedio más adecuado que se debe aplicar. Como manifestación externa de los movimientos de una estructura, cuando llegan a exceder los límites de resistencia de las fábricas afectadas, se producen grietas que corresponden siempre a cierto ritmo o ley de variación de las lesiones interiores no visibles directamente. A igualdad o semejanza de movimientos se presentan grietas similares y en sitios análogos, con las mismas direcciones de propagación y con idénticas expresiones diferenciales, según el tipo y calidad de la estructura. En los arcos se suelen manifestar las grietas o fisuras, en la clave, en los arranques y en los riñones, secciones a 60 grados de la vertical de la clave; de su examen se obtendrán deducciones provechosas tanto por la amplitud y profundidad que hayan alcanzado como por la fase de formación en que se encuentran. Las causas principales de lesiones o fracturas pueden ser: a) Insuficiencia de sección en las bóvedas de medio punto. b) Desplazamientos de la cimentación. c) Ruina o deterioro intenso de la fábrica o elementos constructivos. d) Rotación de los apoyos. 6.1.d.(1). Insuficiencia de sección en las bóvedas de medio punto Motiva fisuras paralelas a las generatrices, abiertas hacia el intradós en la clave y en los arranques, y simétricas y abiertas hacia el trasdós en los riñones; la arcada tiende a romperse en cuatro partes que giran alrededor de las aristas de su contorno (figura 6.19).

Figura 6.19.—Detalle de fisuras en un arco

6.1.d.(2). Desplazamientos de la cimentación Determinan lesiones en la clave y desplomes de las pilas y estribos con fisuras variables. El refuerzo debe consistir en un apeo provisional, independiente de los apoyos, y en un aumento de superficie o solidez de los cimientos. Los recalces modernos con inyecciones de cemento requieren medios especiales, pero son de mayor garantía y hacen innecesario el empleo de encofrados y apuntalamientos. Cuando el origen de la lesión esté en el terreno, no sólo habrá que reparar el daño, sino también corregir las causas que lo motivan, modificando sus cualidades o consolidándolos. 6-14

6.1.d.(3). Ruina o deterioro intenso de la fábrica o elementos constructivos Se debe principalmente a la acción desintegradora de los agentes atmosféricos y a defectos iniciales de calidad y puesta en obra, se traduce en grietas, aparentemente superficiales, que en realidad son profundas y debilitan mucho la resistencia de la estructura. Al golpear con un martillo se notará un sonido sordo, inconfundible con el sonido metálico claro que da la mampostería sana. El refuerzo aconsejable, según los casos, consiste en una cimbra o apuntalamiento de tornapuntas, bien ajustado bajo la bóveda, o en el apeo de los apoyos, y posteriormente la aplicación de inyecciones o intrusión de mortero rico en cemento para rellenar los huecos y proporcionar a la obra nueva resistencia. 6.1.d.(4). Rotación de los apoyos Provoca desplomes de las pilas o desviaciones de los estribos, que pueden girar hacia el interior del tramo por efecto de empuje de las tierras. El refuerzo se consigue sosteniendo la bóveda, con una cimbra continua sobre pies derechos, y anclando las pilas o estribos a elementos seguros y estables independientes de la estructura del puente por medio de anclajes. 6.1.e. REFUERZO DE PONTONES Al ser el pontón un puente de arco de fábrica de pequeña luz de 1 a 10 m, lo dicho para los puentes de arco de fábrica en el apartado 6.1.d es válido para el refuerzo de pontones. Un procedimiento de refuerzo para este tipo de paso es el que se puede denominar de “recrecimiento de la sección del arco”. Consiste este procedimiento en construir en el intradós del arco un encofrado curvo de menor radio que el del puente o pontón y hormigonar por tongadas a partir de los estribos, hasta llegar a la clave. Una vez endurecido el hormigón, se procede al desencofrado. Si por el cálculo es necesario se puede introducir armadura, que ayudará a disminuir sección. Siempre es conveniente colocar “armadura de piel” en la superficie del intradós (mallas electrosoldadas o mallas más simples) para evitar desconchones o erosiones. A continuación, en la figura 6.20, se indica un esquema de la secuencia de este procedimiento. Si el aumento de sección no es muy importante el encofrado puede ser incluso de fábrica de ladrillo.

Figura 6.20.—Secuencia de refuerzo de un pontón

Modernamente existen otros medios que hacen innecesario el encofrado, que es lo más laborioso de este procedimiento de refuerzo, como la chapa curva ondulada que actúa como encofrado perdido y es autoportante no necesitando por ello de ningún dispositivo de apuntalamiento o apeo (figura 6.21). 6-15

Figura 6.21.—Refuerzo con chapa ondulada

Existen varios tipos de chapas curvas onduladas, que en realidad todas consisten en módulos que se ensamblan unos a otros por medio de tornillería u otros procedimientos de unión. El inconveniente de este sistema de refuerzo es que disminuye la luz del arco. Otro procedimiento de refuerzo de pontones de arco de fábrica, es el de aligerar o descargar el arco por medio de losa, puente rectilíneo o puente reglamentario utilizando como apoyos los estribos del puente. En la figura 6.22 se incluye un esquema que detalla este procedimiento.

Figura 6.22.—Refuerzo de un pontón aligerando el arco de fábrica por medio de una losa de hormigón

1. Estribos de antigua estructura, en cuya zona de riñones apoyan los muros-estribos de la nueva estructura. La zona de la estructura primitiva, donde va a apoyar los estribos de la nueva, necesita ser descarnada y embutir en ella, armaduras para el anclaje de los muros estribos. 2. Muros-estribos, si la altura del muro es inferior a 1,50 m puede ser de hormigón en masa, si es superior, sería de hormigón armado uniendo las armaduras de anclaje embutidas en la estructura primitiva a la de alzado del nuevo muro. 3. Losa de superestructura que apoya en los muros estribos, en vez de losa pueden ser vigas de hormigón o metálicas. 4. Losa de transición que apoya en el trasdós de la coronación del muro. 5. Dispositivo de apoyo de losa o vigas en el muro. 6-16

6. 7. 8. 9.

Dispositivo de apoyo de losa de transición. Chapa de polivinilo, que actúa como aislante y encofrado perdido de fondo de losa. Firme de aglomerado asfáltico. Base.

En la utilización de puentes antiguos, se puede señalar que éstos, o mejor dicho sus apoyos, pueden servir como apoyos de un puente reglamentario de mayor clase. Normalmente, los soportes o pilas de los puentes antiguos resisten mayores cargas que para las que fueron proyectados. En la figura 6.23 se incluye un esquema de este procedimiento, que se considera como un caso de refuerzo. Por haberse elevado la rasante del puente será necesario adaptar la de la carretera a la del nuevo puente por medio de rampas, de material del puente o de circunstancias.

Figura 6.23.—Refuerzo con puente reglamentario

Es de indicar el cuidado que se debe tener de no someter al puente a reforzar a cargas inadmisibles para éste, durante la ejecución del refuerzo o tendido del puente reglamentario, como paso de maquinaria auxiliar pesada a la otra orilla. A continuación se expone un procedimiento de refuerzo de vigas y losas de hormigón por medio de vigas metálicas, resina epoxit y anclaje consiguiendo dar contraflecha a la viga o a la losa de hormigón coaccionando, en parte, su deformación y aumentando, por lo tanto, la capacidad resistente de este elemento estructural. El anclaje se realizará por cable y no se debe destensar hasta que no haya endurecido la resina epoxit que se introduce en el espacio entre la losa o viga y la viga metálica que artificialmente se flexa para lograr la contraflecha. Para el montaje de la viga metálica habrá necesidad de diseñar una estructura metálica de apoyo, que si es necesario se puede utilizar, a la vez, para el refuerzo de los pilares o estribos de apoyo. En la figura 6.24 se incluye un esquema de este dispositivo de refuerzo.

Figura 6.24.—Esquema del dispositivo de refuerzo

6-17

6.1.f. REFUERZO DE PUENTES DE HORMIGÓN ARMADO En las obras de hormigón armado hay que distinguir dos clases generales de refuerzos: — De puentes de arco. — De puentes de vigas rectas y losas. Los primeros se ajustan, sustancialmente, a las normas indicadas para los puentes de fábrica. Como se expresó en el apartado 6.1.a en los puentes de vigas rectas, se ha de excluir la solución de disminuir la luz del tramo disponiendo de apoyos intermedios (caballetes, puntales o soportes análogos), pues su presencia alteraría completamente las condiciones de trabajo o solicitaciones a que están sujetas aquellas vigas (momentos negativos donde originalmente eran positivos), determinando lesiones, e incluso roturas, en las secciones en correspondencia con los apoyos complementarios. Un sistema indirecto de refuerzo, eficaz y de fácil ejecución es el de levantar la capa de rodadura y sustituirla por un tablero (largueros y traveseros) de peso unitario mucho menor; tiene, además, la consecuencia ventajosa de repartir las cargas accidentales entre mayor número de elementos resistentes de la estructura de hormigón armado, que quedan sometidos así a esfuerzos menos intensos. Solución nada conveniente, por ser poco práctica, es la de apoyar todo el tramo en una armadura o cimbra de sostén. Resulta preferible, en general, construir un nuevo puente, de circunstancias o, aún mejor, de material reglamentario. No obstante, los sistemas de refuerzo de los puentes de hormigón se realizan con el auxilio de estructuras metálicas. Los pilares de los apoyos por medio de pilares de celosía metálica que lo abrigan cooperando o a veces sustituyendo la misión de soportar la estructura y transmitir las cargas al terreno. Las vigas o superestructura, sustituyéndolas por metálicas de mayor canto o de celosía o adicionándoselas para que funcionen como vigas mixtas. Por ser los coeficientes de seguridad en las estructuras de hormigón muy amplios, se recuerda que los coeficientes de mayoración de cargas y minoración de resistencias del hormigón: 1,6 y 1,5, respectivamente, da un coeficiente de seguridad “límite” de 1,6 x 1,5 = 2,40, que no hay que olvidar cuando se tenga que considerar la posibilidad urgente de dar paso a una determinada carga que exceda a la clasificación del puente. Pero este dato se puede valorar como una reserva, que debemos evitar emplear y siempre recurrir a otros procedimientos. No hay que olvidar que, en caso de ser imprescindible el empleo de esta reserva, el paso del convoy deberá hacerse con sumo cuidado, despacio, con velocidad uniforme, distanciados los elementos (un vehículo por tramo, como máximo) y evitar cualquier acción indeseable. 6.1.g. RECALCES DE CIMENTACIONES Abordar el tema de los recalces, dentro de las actividades de refuerzo de puentes, es tarea ardua y comprometida por una razón fundamental, y ésta es por la propia dificultad del tema, de carácter esencialmente práctico. Ningún recalce es igual a otro y sólo emprenderán este tipo de trabajo Unidades especializadas de Ingenieros. En este apartado se pretende crear una inquietud por el tema, tratando al mismo tiempo de sistematizar y ordenar para facilitar su búsqueda y permitir si es necesario proyectar un recalce. 6.1.g.(1). Generalidades Es indudable que existen construcciones enfermas y que no suele faltar en la experiencia de los técnicos especializados, en problemas de cimentación, algún caso de recalce en el que, como el médico ante el enfermo, tiene la necesidad de llegar a un diagnóstico riguroso antes de dictaminar la terapia a aplicar. Si el diagnóstico no fue acertado, es muy probable que aquel puente ya no exista por haber sobrevenido su ruina, o su enfermedad haya seguido su curso, a pesar del tratamiento, inadecuado, que en su día se recetó. He aquí la filosofía básica de un recalce y donde radica su principal dificultad: 6-18

No es posible el éxito sin una determinación clara, precisa y acertada de las causas que han originado el problema, seguida naturalmente de un tratamiento posterior adecuado. No basta con reparar el daño. Desde luego prevenir es mejor que curar, pero no es esto posible siempre en la ingeniería. Son numerosos y cada día más frecuentes los casos de puentes que se recalzan y que en modo alguno son imputables a falta de previsión del proyectista: Es frecuente reforzar los cimientos de ciertos puentes por recalces obligados por la alteración de las condiciones del entorno de la obra después de ejecutada. Lo que ocurre es que generalmente la palabra recalce se suele relacionar con algo mal hecho o defectuoso, en estado precario, lo que no es necesariamente cierto. Toda cimentación en mal estado se debe recalzar, pero también se recalzan estructuras cuya cimentación goza de excelente salud. 6.1.g.(2). Definición Se puede definir como recalce la “acción y efecto de reparar los cimientos de una estructura ya construida”. Al referirse a reparar se ha de tomar la acepción amplia de este término, entendiendo por tal: componer, enmendar, corregir, remediar, precaver un daño, restablecer, oponer una defensa contra algo. Un recalce es un proceso constructivo que consta normalmente de dos fases: 1.a Transferencia de las cargas que soporta la cimentación original de la estructura a unos soportes provisionales. 2.a Transmisión de dichas cargas de los soportes provisionales a una nueva cimentación o a la cimentación antigua reforzada. A veces se prescinde de la primera fase, sobre todo cuando se utilizan sistemas de recalces no destructivos. 6.1.g.(3). Necesidad de recalzar. Causas determinantes Es necesario recalzar una estructura en los casos siguientes: — Si su cimentación presenta deficiencias o insuficiencias que ponen en peligro su estabilidad parcial o total. — Si se acusan asentamientos diferenciales que provocan grietas no estabilizadas e inadmisibles que perjudican su funcionalidad. — Si se van a realizar obras en las proximidades o por debajo de la estructura que pueden alterar las condiciones de equilibrio del conjunto suelo-cimentación. Un simple apeo puede resolver el problema, pero si éste tiende a ser definitivo entonces es preciso recalzar. 6.1.g.(4). Causas determinantes de un recalce. Clasificación Se pueden clasificar las causas que dan lugar, en general, a un recalce en dos grupos: a) Las derivadas de una variación de las condiciones del entorno de la estructura. b) Las motivadas por variaciones en las hipótesis con arreglo a las cuales se proyectó la estructura (aumento de cargas, doble circulación, etc.). Las indicadas en a) pueden ser pr evistas en la actualidad en su ma yoría y las contenidas en b) son de difícil previsión y van unidas generalmente a un cambio de necesidades. 6.1.g.(4).(a). VARIACIONES

DE LAS CONDICIONES DEL ENTORNO DE UNA ESTRUCTURA, QUE PUEDEN DAR

LUGAR A UN RECALCE

En estas condiciones puede ser necesario realizar un recalce debido a: — Cambios de las características del suelo, sobre todo el contenido de humedad y nivel freático por ejecución de pozos de bombeo, drenajes, roturas y galerías. 6-19

— Alteración de las condiciones de equilibrio del suelo, producida por vibraciones o percusiones en las proximidades de la estructura, especialmente en arenas poco densas. — Disminución de la capacidad de carga del cimiento al producirse excavaciones en el suelo colindante. — Excesiva deformación del suelo debida a excavaciones cercanas para ejecución de muros, pantallas continuas o túneles. — Socavones, arrastres y erosiones, producidos por circunstancias especiales. 6.1.g.(4).(b). VARIACIONES EN LAS HIPÓTESIS DEL PROYECTO QUE PUEDEN DAR LUGAR A UN RECALCE En estas condiciones puede ser necesario realizar un recalce para incrementar la capacidad de carga de la cimentación mediante: — Aumento de la clase del puente. — Cese de la actuación de fuerzas que disminuían o contrarrestaban la carga. — Cambio de funcionalidad de la estructura. 6.1.g.(5). Tipos de recalces. Clasificación y descripción 6.1.g.(5).(a). PRINCIPIOS GENERALES Las estructuras presentan a menudo defectos que han pasado inadvertidos durante largo tiempo. Por ello, antes de proceder a cualquier recalce, se deben llevar a cabo una serie de trabajos previos, dirigidos a obtener una información lo más completa posible de la vida y situación actual de la estructura, sus cimientos y el terreno de apoyo que los rodea, realizando además un estudio minucioso y riguroso de los defectos existentes. Se deben hacer los estudios previos siguientes: — — — — —

Estado actual de las cimentaciones, mediante pozos o calicatas. Naturaleza y características del terreno subyacente. Capacidad de carga del suelo en que se va a cimentar el recalce. Evolución del nivel freático. Comportamiento del suelo respecto a los asientos y medidas que se deben adoptar a este respecto al proyectar el recalce. — Si existe posibilidad de excavación en los terrenos colindantes o de ubicación de pozos de bombeo o drenaje próximos. — Puntos débiles de la estructura que pueden ser afectados por el recalce y cuyo daño se puede acentuar durante el mismo, para tomar las medidas oportunas, así como la necesidad de apear o no la estructura o parte de ella mientras se recalza y líneas generales del proyecto de apeo.

A la vista de los datos reunidos, conviene definir si se ha de recalzar parte de la estructura o su totalidad, teniendo en cuenta las interacciones entre las distintas partes de la misma y los efectos secundarios que el recalce de una parte puede producir en el resto. En ocasiones se suelen marcar unas prioridades en función de la gravedad de la situación, dividiendo el recalce en varias fases consecutivas y realizándolos todas o no, de acuerdo con la evolución de los testigos colocados, según avanzan los trabajos de refuerzo. Por último, no conviene perder de vista que en ocasiones lo mejor es no recalzar, ya que todo recalce es siempre lento y costoso o porque lo más conveniente sea dejar que el proceso continúe si no afecta gravemente a la estabilidad de la estructura en general y los movimientos diferenciales son admisibles. Generalmente se procede a transmitir la carga de las cimentaciones a recalzar a unos soportes provisionales cuya función será “sostener” la estructura en las partes afectadas por los trabajos mientras éstos duren. Esta operación, conocida como apeo, requiere una gran meticulosidad y cuidado en su realización. 6-20

Cualquier tipo de apeo debe permitir: — Asegurar en todo momento las condiciones de resistencia y estabilidad de la estructura apeada. — Realizar, sin excesivas dificultades, los trabajos necesarios de recalce, dejando para ello el espacio necesario. — Ajustar y corregir los movimientos que se puedan producir en la estructura durante las obras. Normalmente se emplean tres tipos generales de apeos: — Apuntalamientos. — Acodalamientos. — Apeos en pórticos. 6.1.g.(5).(b). APUNTALAMIENTOS Están formados generalmente por un puntal o serie de puntales inclinados, situados en un mismo plano vertical, que se colocan contra un muro para impedir su movimiento lateral o desplome. Su uso suele ser externo a la obra y la inclinación de los puntales oscila entre 60º y 70º (figura 6.25).

Figura 6.25.—Apuntalamiento

Los apuntalamientos tienen el inconveniente de apoyarse en el suelo y muy cerca del pie del muro que soportan, debido a la gran inclinación de los puentes. Este problema se resuelve, si ello es posible, “volando” el apuntalamiento, lo que da lugar a los acodalamientos formados por un codal o serie de codales situados en un mismo plano vertical y unidos entre sí para proporcionar una coacción horizontal entre dos muros. Su función es análoga al apuntalamiento; no se apoyan en el suelo y necesitan que, enfrente del muro a sujetar, exista otro muro o estructura próxima contra la que acodalar. Si la separación entre paredes no excede de 9,00 m, conviene utilizar codales de madera; si es superior, suele ser aconsejable ir a estructuras metálicas de celosía que pesen lo menos posible. Una buena solución la constituyen las estructuras tubulares. 6.1.g.(5).(c). ACODALAMIENTOS Sólo impiden los movimientos horizontales (figura 6.26), pero si se trata además de detener movimientos verticales o soportar cargas verticales, hay que ir a otro tipo de apoyo intermedio, que se denomina apeo en pórtico 6-21

Figura 6.26.—Acodalamientos

6.1.g.(5).(d). APEO EN PÓRTICO Está formado por dos pies derechos que arrancan del suelo o de otra subestructura sólida, a suficiente distancia del muro o pilar para permitir los trabajos de recalce, y se coronan en cabeza por una viga aguja o correa horizontal que atraviesa el elemento a sujetar. La viga se une solidariamente al muro o pilar, sellando el taladro con hormigón, resina y otro producto similar. Se forma así un pórtico que soporta las cargas verticales y coarta a su vez los movimientos horizontales (figura 6.27).

Figura 6.27.—Apeo en pórtico

Los ángulos del pórtico, normalmente, se refuerzan con riostras o incluso jabalcones. Pueden ser de madera o mejor metálicas. Hay que considerar las excavaciones a realizar en el recalce, su profundidad y su talud de seguridad, con objeto de que aquéllos no afecten al terreno en donde estén apoyados puntuales del apeo. Para controlar y ajustar los movimientos, que se puedan producir, se emplean generalmente cuñas de madera o metálicas; éstas permiten ajustar varios centímetros. Si se prevén grandes asientos, entonces hay que acudir a instalar gatos para el perfecto ajuste. Se ha de prestar especial atención a los efectos que se pueden producir en un apeo: — Los movimientos del suelo debidos a excavaciones próximas (figuras 6.28 y 6.29). — Los efectos de las vibraciones producidas por el tráfico. — El impacto debido a una mala maniobra dentro de la zona apuntalada finalmente; es preciso además tener muy en cuenta las precauciones siguientes: • Reducir las cargas al máximo que sea posible e incluso interrumpir el servicio de la estructura en caso de gran riesgo. • Entibar y acodalar las excavaciones necesarias para el recalce o consolidar el terreno circundante mediante inyecciones, para evitar movimientos o deformaciones excesivas. 6-22

Figura 6.28.—Excavación próxima a un muro. No es necesario recalzar

Figura 6.29.—Excavación próxima a un muro. Sí es necesario recalzar

Tomadas las precauciones indicadas, se puede pasar a realizar el recalce según las diferentes técnicas que se exponen a continuación. 6.1.g.(6). Tipos de recalces. Clasificación Apoyándose en la clasificación de las causas determinantes de la necesidad de recalzar, se va a tratar de tipificar de forma sistemática los sistemas más usuales de recalce. Se pueden establecer, en principio, dos grandes grupos: a) Los derivados de deficiencias o deterioro del cimiento, por cualquier causa. b) Los originados por insuficiencias o disminución de la capacidad de carga del terreno. 6.1.g.(6).(a). LOS DERIVADOS DE DEFICIENCIAS O DETERIORO DEL CIMIENTO, POR CUALQUIER CAUSA En este grupo se encuentran los tipos de calces siguientes. (1) Restitución de las características originales del cimiento mediante inyecciones (figura 6.30).

Figura 6.30.—Recalce mediante inyecciones

6-23

(2) Refuerzo del cimiento primitivo mediante introducción de armaduras, bulones inyectados, tensores o postesados (figura 6.31).

Figura 6.31.—Realce mediante tensores

(3) Refuerzo de cimientos mediante zunchado con viga cintura (figura 6.32).

Figura 6.32.—Realce mediante zunchado con viga continua

(4) Demolición del cimiento primitivo y sustitución por otro análogo con materiales adecuados (figura 6.33).

Figura 6.33.—Realce mediante sustitución

Todos tienen como denominador común producir la mejora de la calidad del cimiento, restituyéndole por alguno de los procedimientos indicados las condiciones geométricas, físicas y estructurales que originalmente debía haber tenido. Normalmente se suelen utilizar en forma mixta y combinada los tres primeros. Si el cimiento está en condiciones demasiado precarias, lo mejor es demolerlo y construir uno nuevo. 6-24

6.1.g.(6).(b). L OS

O R I G I NA D O S P O R I N S U F I C I E N C I A S O D I S M I N U C I ÓN D E L A C A PAC I DA D D E C A R G A D E L

TERRENO

En este grupo, el más importante, se pueden distinguir los cuatro subgrupos siguientes. 6.1.g.(6).b).(1). Recalces consistentes en incrementar el tamaño efectivo del área cargada Su objeto es disminuir la presión efectiva sobre el terreno de cimentación si éste no es capaz de soportar la transmitida por las cargas existentes o mantener la misma presión efectiva antes y después del incremento de las cargas. a) Ensanche de la cimentación superficial o ampliación de la base de contacto (figura 6.34). Aconsejable cuando se pueda asegurar una perfecta unión de los elementos nuevos con los antiguos, rígida y continua.

Figura 6.34.—Realce mediante ensanche de la cimentación

Para el cálculo se considerará que la tensión máxima final transmitida al terreno sea menor de 1,2 o 0,9 veces la resistencia a la compresión simple del suelo, según se trata de cimentaciones aisladas o corridas. b) Aumento del número de pilotes en una cimentación profunda (figura 6.35). Realizable cuando exista gálibo suficiente para la instalación de los equipos. Hasta diámetro 600 mm existen máquinas especiales, de dimensiones reducidas y funcionamiento hidráulico a rotación, que son las aconsejables. Los pilotes del recalce deben ser lo más parecidos a los ya efectuados. Si éstos son del tipo apisonados o hincados, habrá que estudiar detenidamente el comportamiento del conjunto, dada la imposibilidad de utilizar en recalces pilotes de este tipo, por las vibraciones que produce su ejecución.

Figura 6.35.—Realce mediante el aumento del número de pilotes

6-25

6.1.g.(6).b).(2). Recalces consistentes en transferir las cargas a estratos más profundos Se realizan cuando la cimentación actual se apoya en estratos superficiales o profundos que no pueden soportar las presiones impuestas por las cargas actuales o futuras sin sufrir asientos importantes que pueden dañar la estructura. a) Profundización por puntos de la cimentación mediante pozos aislados (figura 6.36).

Figura 6.36.—Realce mediante pozos aislados

b) Profundización por puntos de cimentación mediante pozos contiguos (figura 6.37).

Figura 6.37.—Realce mediante pozos contiguos

Ejecución por bataches, auxiliados los vanos por carreras metálicas o de madera entre bataches. Estos dos tipos de recalces son los más utilizados tradicionalmente, llevan consigo una gran peligrosidad. Su lentitud ocasiona una descompresión mayor del terreno. Se utilizan en el caso de terrenos muy secos, dado el peligro que supone intentar profundizar los pozos por debajo del nivel freático. Los pozos o bataches deben ser de anchura igual o inferior a 1,50 m, ejecutándose en forma alternada y con una separación calculada de forma que no se sobrecargue el suelo adyacente en más del 10%. La entibación debe ser muy cuidada, dejándose perdida en el trasdós. La experiencia enseña que las fibras de celulosa podridas in situ no crean huecos en el suelo, por lo que no es necesario utilizar madera tratada o incluso acero. El procedimiento se suele limitar hasta una profundidad máxima de 12 m no es aconsejable sobrepasarla. El hormigonado debe ser continuo, cuidando mucho la unión en el cimiento antiguo y evitando la suciedad, que puede disminuir la adherencia. c) Ejecución de pilotes contorneando la cimentación (figura 6.38).

Figura 6.38.—Realce mediante pilotes contorneando la cimentación

6-26

Colocando vigas metálicas en cortes realizados a lo largo de la cimentación del muro (figura 6.39).

Figura 6.39.—Realce mediante vigas metálicas

Mediante vigas de hormigón pretensado adosadas e introducidas en la cimentación (figura 6.40).

Figura 6.40.—Realce mediante vigas de hormigón

d) Ejecución de pilotes especiales debajo de la cimentación. Es un sistema poco utilizado en España. Está especialmente indicado en terrenos sueltos y con el nivel freático alto. En esencia se trata de un recalce en el que mediante gatos hidráulicos que trabajan contra el propio elemento que se requiere recalzar, se hincan tramos de pilotes metálicos o de hormigón que se van uniendo hasta formar el pilote definitivo, una vez alcanzado el rechazo correspondiente. Se necesita que el elemento a recalzar se pueda sobrecargar al 120% para conseguir la reacción necesaria y que el terreno presente un índice de consistencia adecuado para la hinca, que debe detenerse cuando se alcance el 110% de la carga máxima establecida para el pilote. Terminada la hinca de los pilotes, se introduce un elemento metálico, o mejor un gato plano, entre la cabeza del último tramo y la placa de apoyo, procediéndose finalmente a su hormigonado o inyección según los casos. Puesta en carga previa de los pilotes de recalce (figuras 6.41 a 6.43). 6-27

Figura 6.41.—Pilotes especiales debajo de la cimentación. Paso 1.°

Figura 6.42.—Pilotes especiales debajo de la cimentación. Paso 2.°

Figura 6.43.—Pilotes especiales debajo de la cimentación. Paso 3.°

e) Empleando micropilotes que atreviesen o rodeen la cimentación. Es el procedimiento más utilizado, válido para cualquier tipo de cimentación y terreno. Elimina el problema que supone en cualquier otro sistema la transferencia de cargas, proporcionando una solución homogénea y de gran calidad. 6-28

Se trata de pilotes de diámetro muy pequeño verticales o inclinados, que atraviesan la cimentación existente, perturbándola muy poco, ejecutados mediante máquinas especiales que no ocasionan vibraciones apreciables, reduciendo al mínimo los trastornos y permitiendo mantener en servicio continuado la estructura que se está recalzando (figura 6.44).

Figura 6.44.—Realce de una zapata mediante micropilotes

Su armadura puede estar constituida por un tubo de acero o redondos de alto límite elástico. En lugar de hormigón, se utiliza una inyección a baja presión de mortero de cemento para su relleno, lo que permite restituir en parte la posible descompresión del terreno atravesado (figura 6.45). Como encepado se suele utilizar la propia cimentación, realizándose la unión simplemente por adherencia en la mayoría de los casos. Generalmente se perfora mediante hélice continua.

Figura 6.45.—Realce de una zapata mediante micropilotes

6-29

En el cuadro siguientes se recogen los tipos más usuales de micropilotes. Tipo

Diámetro (mm)

Sección (cm2)

Armadura

Compresión Admisible. Tor.

Tracción Admisible. Tor.

MX - 100

100

79

TUBO Ø 3"

10

8

MX - 175

175

241

TUBO Ø 5"

20

12

MX - 250

250

491

Longitud: 5 Ø12 Transversal: Ø 6 a 15 cm.

30

5

MX - 325

325

830

Longitud: 5 Ø12 Transversal: Ø 6 a 15 cm.

40

15

En la figura 6.46. se detalla un recalce de un muro mediante micropilotes.

Figura 6.46.—Realce de un muro mediante micropilotes

f) Utilizando otras técnicas de cimentación profundas. Se pueden utilizar pantallas, tablestacas y cajones adosados a la cimentación. 6.1.g.(6).b).(3). Recalces realizados mejorando la resistencia al corte y la deformabilidad del terreno de cimentación En este tipo de recalces se mantiene la cimentación existente, que se debe encontrar en buenas condiciones y se mejora la capacidad de carga del terreno subyacente, consolidándolo y a veces confinándolo simultáneamente. Se consigue con ello incrementar sus características geotécnicas, sobre todo su resistencia al corte, disminuyendo a su vez su deformabilidad y por consiguiente el riesgo de asientos excesivos. 6-30

a) Inyección bajo plantas de cimientos de lechadas de cemento, mortero y productos químicos Es un procedimiento, de gran tradición en España, especialmente indicado cuando el suelo es granulado, suelto y el nivel freático alto, circunstancias que impiden otros procedimientos de los ya estudiados (figura 6.47).

Figura 6.47.—Realce de cimiento mediante inyección

Las inyecciones pueden ser definitivas y, en este caso, son de lechada de cemento o mortero, o provisionales para permitir en forma adecuada el recalce. En este caso se acude a los productos químicos, generalmente silicato sódico, éste reacciona con el cloruro cálcico introducido a continuación, formándose un gel que endurece rápidamente alcanzando resistencias entre 2 y 5 kg/cm2. Esta inyección penetra más que la de cemento, pero no es válida para suelos muy finos y si es conveniente en gravas superficiales. Requiere una ejecución cuidadosa y especializada. En la figura 6.48 se muestra un esquema de recalce mediante inyecciones del Templo del Pilar de Zaragoza realizado en 1933.

Figura 6.48.—Esquema de realce mediante inyección del Templo del Pilar en 1933

6-31

b) Consolidación del terreno de cimentación empleando drenes de arena o vibroflotación De difícil aplicación, pues requiere apear toda la estructura, aislándola de la vibración (figura 6.49).

Figura 6.49.—Consolidación del terreno de cimentación mediante drenes

c) Evitación de desplazamientos laterales del suelo mediante recintos de pantallas, tablestacas o pilotes, con consolidación de su interior mediante inyecciones En la figura 6.50 se muestra esquemáticamente este tipo de recalces y en la figura 6.51 se detalla para una pila de un puente.

Figura 6.50.—Esquema de realce mediante inyección en recinto apantallado

Figura 6.51.—Realce mediante recinto de tablestacas o pantallas continuas de una pila de puente, consolidada mediante inyeccioness

6-32

6.1.g.(6).b).(4). Recalces especiales En éstos se incluyen aquellos tipos de recalces que utilizan técnicas muy especializadas en casos muy concretos. Propiamente no se trata de recalces, sino de sistemas de apeo especiales o de refuerzo de estructuras frente a acciones diferentes de la gravedad. Se puede distinguir: a) Recalces mediante anclajes en estructuras sometidos a tracción o deslizamiento Son adecuados para estructuras sometidas a esfuerzos de tracción o deslizamiento, tales como los muros de contención (figura 6.52).

Figura 6.52.—Realce especial de un muro mediante anclaje

La longitud de anclaje se debe calcular por los procedimientos usuales, según el tipo del mismo, comprobando la placa de anclaje en el cimiento o estructura de forma que no se produzca punzonamiento. En anclajes tensados hay que prever dispositivos y espacios para comprobar la pérdida de tensión periódicamente y poder realizar en cualquier momento un tensado suplementario. b) Congelación del terreno adyacente a una excavación bajo una cimentación existente Procedimiento costoso y raramente utilizado constituye un elemento auxiliar para realizar el recalce propiamente dicho. Este procedimiento se emplea cuando no es posible otro tipo de recalce. Finalmente, cabe hablar también de los recalces y apeos que es necesario realizar en las estructuras que se han desplazado de su sitio y se quiere volver a colocar donde estaba. Cada caso es especial y, en líneas generales, se puede decir que se ha de rigidizar la estructura lo suficiente, se han de reforzar los puntos de tracción para lograr el movimiento y se tienen que recalzar las bases de apoyo que van a deslizar sobre los carriles.

6.2. REPARACIÓN DE PUENTES Cuando los daños causados al puente hayan sido en grado tal que sea inseguro para la capacidad señalizada, el Equipo de reconocimiento debe cerrar inmediatamente el puente o cambiar la clasificación, colocando otra inferior en su lugar. Si la capacidad necesaria para el paso de la Unidad es superior a la del puente, el Equipo desviará el tráfico hacia otros puntos de paso. Si esto no es posible, se tomarán las medidas oportunas para reparar inmediatamente el puente o para proporcionar un desvío lateral. La solución adoptada se comunicará urgentemente al Jefe de Ingenieros de la Gran Unidad. Cuando el puente haya sido reparado se debe clasificar nuevamente y darle la señalización, correspondiente por la misma Unidad de Ingenieros que lo reparó. Estos cambios se comunicarán, igualmente, al Jefe de Ingenieros. 6-33

6.2.a. ENTRETENIMIENTO NORMAL Consiste en corregir los defectos de los puentes antes de que se produzcan accidentes que obliguen a efectuar grandes reparaciones. Comprende aquellas pequeñas operaciones tales como sustitución de algunos elementos o piezas, pero no incluye la sustitución de tramos completos o de caballetes. La necesidad de entretenimiento o de reparaciones de urgencia para mantener en servicio el puente, las comunicará el Oficial de reconocimiento al Jefe de Ingenieros de la Gran Unidad, al cual corresponde la decisión de las medidas que se deben adoptar. La responsabilidad específica de conservación de un puente correrá a cargo de una Unidad de Ingenieros, según sea la longitud del itinerario o el volumen de los trabajos a realizar. No obstante, se pueden organizar Equipos de reparación y vigilancia para recorrer el itinerario y efectuar pequeñas reparaciones. 6.2.a.(1). Tablero de puentes de carretera Para mantener limpios de fango, hielo, etc., los tableros del puente es suficiente un Equipo. Tendrá la misión de fijar en su posición correcta los tableros que se hayan levantado bajo la acción de las cargas, por medio de pernos, tirafondos, etc. El apoyo correcto de las vigas es esencial tanto para las cumbreras como para el tablero. La reparación más sencilla consiste en colocar planchas metálicas de relleno entre las vigas y la cumbrera, siempre que queden debidamente fijadas. Los caballetes y las vigas alabeadas o podridas se deben reemplazar inmediatamente, siendo indispensable para ello el levantamiento de los tablones del piso. Todos los puentes de madera de todos los tipos deben llevar un tablero de rodadura o, como mínimo, dos bandas de rodadura para proteger el tablero propiamente dicho. Este tablero o las bandas de rodadura se pueden sujetar mediante pernos. Cuando se observe que este tablero o las bandas han sufrido un desgaste excesivo, se deben reemplazar. Se puede atenuar este desgaste extendiendo sobre la superficie una capa de alquitrán mezclado con arena. Cuando la superficie de rodadura sea de hormigón o de adoquinado, se protege con una capa de hormigón asfáltico. 6.2.a.(2). Piezas metálicas Rara vez es necesario reemplazar las barras metálicas, excepto cuando resultan dañadas por incendios, accidentes o explosivos. Otras causas pueden ser la oxidación y las sobrecargas excesivas. En caso de incendio pueden quedar afectadas las vigas de hierro cuando la temperatura soportada ha sido superior a 500º C. Si la barra trabaja a tracción se producirá un alargamiento, y si trabaja a compresión se producirá una flexión lateral. Aunque la pieza no haya sufrido deformación, su resistencia se verá afectada en alto grado al sufrir estas temperaturas, por lo que se debe reparar antes de ser puesto en servicio el puente. Cuando, por accidente o explosivos, una barra ha quedado deteriorada, se debe averiguar, en primer lugar, si trabaja a tracción o compresión, ya que la avería importante se produce cuando trabaja a compresión. Puede ser un elemento esencial del puente, y aunque éste no haya caído es debido a que otras piezas han absorbido una carga suplementaria. Se debe analizar cuidadosamente la estructura para determinar el número de piezas que deben ser cambiadas. Los elementos dañados se pueden unir por medio de pernos o soldando cubrejuntas. La oxidación raramente exige una atención especial en los puentes semipermanentes, a menos que estén sometidos a la acción de sales o clima húmedo. Se debe limpiar el polvo y la hojarasca que están en contacto con el metal. Reducir al mínimo las uniones entre la madera y el acero, ya que retienen la humedad. El óxido aislado no es grave; no obstante, se deben estudiar las picaduras profundas. Se han de pintar las superficies sometidas a una fuerte oxidación o revestirlas con alquitrán, asfalto o grasa. Para eliminar el óxido superficial se utiliza un cepillo de alambre o chorro de arena y se pinta a continuación. Las cargas militares y las tensiones de cálculo de este tipo de puentes son elevadas, lo que unido al efecto de impacto al paso de vehículos produce severas solicitaciones en el material. La repetición de los esfuerzos en el material puede producir una fatiga que ocasione la rotura del mismo. 6-34

El fallo generalmente está precedido por la aparición de pequeñas grietas capilares alrededor de los roblones, de las soldaduras y de otras irregularidades de la superficie. Normalmente estas grietas no aumentan antes de que se produzca la rotura definitiva y, por este motivo, deben ser revisadas detenidamente. Para solucionarlo, provisionalmente se pueden soldar platabandas sobre dichas grietas. Las diagonales de los arriostramientos se deben revisar y se debe comprobar que las tensiones de trabajo son uniformes en todas ellas; en caso necesario, se rectificarán por medio de los tensores. 6.2.a.(3). Hormigón Una fatiga excesiva, la deficiente calidad de los materiales, una mezcla deficiente, las heladas, el deshielo, la oxidación de las armaduras y los incendios, accidentes o explosivos, pueden producir la rotura del hormigón. Normalmente, habrá que sustituir el elemento dañado. La resistencia del hormigón a tracción es despreciable y ésta es absorbida por las barras de acero de la armadura. Las grietas que forman ángulo recto con la armadura resistente no son graves, siempre que sean inferiores a 0,6 mm de anchura y se corrijan a tiempo de evitar la oxidación de las armaduras. Los desprendimientos superficiales se pueden corregir por medio de un revoco de la superficie dañada con mortero de bajo contenido de agua. Los graves daños producidos por las heladas se salen del capítulo de reparaciones. La oxidación de las armaduras puede ejercer una sensible presión, que levantará el hormigón a lo largo de las barras si éstas están demasiado próximas a los paramentos. Este defecto, que no suele ser grave, se puede reparar limpiando el hormigón que rodea la barra y quitando el óxido de la misma e inyectando una nueva lechada. 6.2.a.(4). Cimentación La acción de la corriente puede socavar la tierra que rodea la cimentación de una pila o estribo. Cuando la velocidad de la corriente es superior a 1,5 m por segundo puede remover el fondo. Cuando se emplean tramos cortos es necesario utilizar apoyos intermedios, que obstaculizan el paso del agua y aumentan, por consiguiente, su velocidad, ya que el mismo caudal ha de circular a través de un espacio más restringido. Este aumento de la velocidad produce un aumento de la acción socavadora de las aguas. Para atenuar este efecto, se colocan los caballetes y apoyos paralelos a la dirección de la corriente; se protegen estos apoyos mediante sacos de arena colocados delante, escolleras formadas por piedras gruesas o sacos de cemento o bien una fila de pilotes muy juntos perpendicular a la corriente y aguas arriba de la infraestructura. Estas soluciones no protegen la parte de aguas abajo del apoyo; los remolinos producen una erosión adicional. Es eficaz, para pilas estrechas y en infraestructuras de grandes vanos, rodear totalmente el apoyo con tablestacados próximos a la cimentación y rellenar su interior con hormigón, si existe el peligro de ser rebasado por las aguas y de que socaven el interior del mismo. Cuando los cimientos han sido parcialmente socavados, se debe restaurar la primitiva superficie de asiento colocando nuevamente hormigón debajo del cimiento averiado. Cuando esta cimentación está por debajo del agua, es indispensable la construcción de una ataguía o un compartimiento estanco. La base de una cimentación puede variar por fallos estructurales del material o por socavones. Cuando esta variación es pequeña se puede corregir mediante gatos para elevar la estructura colocando planchas de acero entre las vigas y la cumbrera o entre las placas de asiento y el pedestal de apoyo. Para la protección de los apoyos contra los materiales que puedan arrastrar las aguas, tales como árboles y hielo, se colocan unas defensas aguas arriba del puente y se efectúa la limpieza del río con cierta frecuencia. 6.2.a.(5). Accesos Los asientos de los accesos se deben corregir inmediatamente de ser observados. En los puentes de carretera no pavimentados se debe mantener la rasante unos 3 cm por encima de la del tablero del puente. Si la calzada está pavimentada, esta rasante debe ser la misma en ambos puntos. Los baches de la entrada y salida de los puentes deben ser reparados inmediatamente. 6-35

6.2.b. REPARACIONES URGENTES Estas reparaciones vienen impuestas por la necesidad de dar paso en el plazo más breve posible. Cuando se haya utilizado un puente reglamentario, la solución consiste en cambiar las piezas deterioradas. Si se trata de un puente de circunstancias, se construyen los elementos necesarios para su reparación, pensando siempre en dar paso cuanto antes a la Unidad que ha de utilizarlo, ya que posteriormente será reforzado de una manera definitiva. La naturaleza de los daños y los métodos de reparación son tan variados que no se puede sugerir ninguno a priori. La experiencia indicará en cada caso concreto cuál de ellos es el más indicado. 6.2.b.(1). Reparación con madera La madera escuadrada se adapta fácilmente a todo tipo de reparaciones. Puede soportar cualquier carga que se desee establecer, siempre y cuando se calcule y construya correctamente. Tiene las ventajas de su flexibilidad para adaptarse a diversos usos y su fácil adquisición. El tiempo de la reparación varía ampliamente de unos casos a otros; sin embargo, es mayor que el necesario para reparar un puente prefabricado metálico. 6.2.b.(2). Reparaciones con rollizos En determinadas zonas se puede aconsejar el empleo de rollizos para la reparación del tablero. Tienen la ventaja de su economía. El tiempo de reparación con esta clase de material es algo superior al del párrafo anterior. 6.2.b.(3). Puentes de caballetes — Colocación de los caballetes no inutilizados que hayan caído al agua. Se recogen aguas abajo del puente y se llevan hasta la orilla arrastrándolos con un bote, bicheros o amarras. Se sacan del agua mediante un plano inclinado formado con tablones, viguetas o rollizos, previamente lastrados para evitar que floten. — Construcción de nuevos caballetes o de otros apoyos diferentes. Por lo general, habrán de ser cepas de pilotes, caballetes bajos sobre flotantes o apoyos de gruesas piezas de madera apiladas, bien sobre el terreno, bien sobre grandes barcas o compuertas. 6.2.b.(4). Reparación de puentes sobre flotantes de madera En el caso de posible existencia de este tipo de puentes, el proceso de reparación podría ser el siguiente: — Achicar los botes o pontones anegados. — Tapar las vías de agua. Los agujeros hechos en el forro de los botes con barrena o los producidos por proyectiles, se tapan con clavijas cónicas de madera, metidas a golpe de mazo, rodeadas, antes de introducirlas, con estopa o trapo alquitranado. Los agujeros de mayores dimensiones se rellenan con estopa embreada, clavando tablas encima, calafateando las juntas y pintando las tablas con dos o tres manos de alquitrán. — Calafateado. Las tablas se achaflanan un poco por los bordes que forman las juntas. En el hueco que queda se coloca estopa con alquitrán o brea. Se puede calafatear también con lana, papel o musgo, y cuando no hay brea se emplea el sebo, la pez o la resina. También se puede formar una mezcla compuesta de cuatro partes de pez rubia, una de alquitrán y una de sebo o emplear aceite en vez de este último. Se derrite la pez a fuego lento y se le agrega poco a poco el alquitrán y el sebo. Calafateada la junta, se recubre ésta con un listoncillo sujeto con grapas a las tablas. 6-36

6.2.b.(5). Reparación de puentes de pilotes — Empalme de pilotes rotos con otros nuevos. — Reparación de cepas sin empalmar todos los pilotes. Se colocan dos o tres pilotes nuevos por cepa, apoyados en el fondo y adosados a los extremos de la cepa, uniéndose a ellos mediante ligaduras de alambre y grapas. — Aserrado de los pilotes por encima del agua. Se dejan sus cabezas a nivel superior al mayor que puedan alcanzar las aguas y se coloca una nueva cumbrera. Sobre esta cepa baja se colocará un caballete de cepa si el tablero ha de conservar su nivel primitivo. — Sustitución de las cepas por caballetes o apoyos flotantes. Se efectúa esta sustitución cuando los pilotes rotos se encuentran totalmente sumergidos. 6.2.c. REPARACIÓN DE LAS SUPERESTRUCTURAS Éstas son mucho más susceptibles de demolición que los apoyos; se encuentran muchos puentes con la superestructura completamente destruida y, sin embargo, los apoyos se pueden utilizar para soportar los puentes de circunstancias. Si se va a utilizar estos apoyos se debe comprobar su resistencia y estabilidad hasta donde se vaya a situar las nuevas vigas. Cuando el puente destruido es de arcos de mampostería, tendrá las testas de las pilas deterioradas y será necesario limpiarlas del material suelto hasta la zona donde su consistencia permita apoyar el nuevo puente sin desmoronamiento. 6.2.c.(1). Reparación de los apoyos Los daños producidos en los puentes permanentes dejan los apoyos intermedios casi intactos. No obstante, en algunas ocasiones las pilas están totalmente destruidas o parcialmente dañadas por voladuras, choques de embarcaciones, presión de la corriente, hielo o minados por la socavación. Cuando ha tenido lugar un gran asiento de la pila se deben determinar las causas, para tener la seguridad de que se ha detenido, o bien que continuará. En este último caso se puede estabilizar el cimiento colocando cajones llenos de piedras, pilotes o cimientos ensanchados. A continuación se levanta la estructura por medio de gatos o grúas. También se puede construir una nueva pila alrededor de la vieja. Si se ha roto la parte superior del apoyo y la superestructura que apoya en él no ha sufrido daños, se levanta ésta por medio de gatos o grúas y se calza con tacos de madera hasta que la superficie quede enrasada. Cuando la pila ha quedado completamente destrozada y la superestructura descansa sobre el cimiento, se puede emplear como base para el tendido del puente reglamentario o de circunstancias que se pueda colocar a través de la uve formada sobre la pila. La mayoría de los elementos de los puentes prefabricados se pueden utilizar para la construcción de pilas. También se pueden emplear las maderas escuadradas corrientes para la construcción de caballetes o pilas; permiten una gran flexibilidad de empleo. 6.2.c.(2). Refuerzo de viguetas y traveseros Aun cuando las viguetas y los traveseros estén aparentemente intactos, pueden tener las uniones dañadas. Su restauración se puede efectuar y conseguir su primitiva resistencia. Ahora bien, si el puente ha caído en la brecha, estará gravemente dañado y no resultará práctica su reparación. Cuando las viguetas a reparar pertenezcan a tramos continuos y no se disponga de material de suficiente longitud para cambiarlas, se ha de tener presente que al apoyar sólo en dos pilas consecutivas se produce un momento mayor en el centro del vano, debiendo incrementar la sección de la viga para absorber este aumento. El esfuerzo cortante no es necesario tenerlo en cuenta en este caso, ya que será menor. 6-37

Para sustituir por otra una vigueta metálica dañada, se levanta el tablero por medio de gatos colocados entre las viguetas existentes, se colocan adosadas a éstas las nuevas, se retiran seguidamente las dañadas y, por último, se desciende el tablero hasta que quede perfectamente apoyado en las vigas. 6.2.c.(3). Reparación de vigas de celosía Generalmente las vigas de celosía suelen estar intactas, requiriendo sólo leves rehabilitaciones. Si alguna ha sido dañada, se puede reparar o sustituir. En el caso de que hayan sufrido los apoyos y la viga esté intacta, se levanta por medio de gatos y se reparan o reponen los apoyos dañados. — Sustitución de los elementos dañados. Si una viga de celosía ha resultado dañada, por flexión o por torsión, en alguna de sus barras, es prácticamente imposible repararla sin desmontarla. A veces será factible soltar la barra de sus uniones para enderezarla o rectificar las partes dobladas o retorcidas, pero, generalmente, será más fácil la sustitución de estos elementos por otros nuevos de sección idéntica. La separación de las barras de la viga se puede hacer sin gran dificultad. Si están unidas con pernos, se retiran; y si es con roblones, se cortan sus cabezas y se sacan los vástagos por medio de barrenas o brocas. Cuando las uniones están soldadas, es prácticamente imposible desmontar las barras sin cortarlas. Al sustituir la barra o barras se debe tener especial cuidado de que, en ese momento, la viga aguante en estas condiciones hasta reemplazar estos elementos. En caso contrario, se coloca una pila debajo de la viga, siempre que las condiciones del emplazamiento lo permitan, o cables que soporten la estructura. 6.2.c.(4). Reparación de puentes de mampostería Estos puentes presentan problemas de refuerzo y rehabilitación diferentes a los de otros tipos de puentes. Por ejemplo, las pilas de mampostería en los puentes de varios tramos en arco están calculadas de tal manera que las componentes del empuje horizontal de los dos arcos que convergen en la pila se equilibran. Por tanto, al ser destruido uno de los arcos, el empuje horizontal se desequilibra y tiende a volcar la pila a cada uno de los lados de la brecha, produciendo el fallo total de la estructura. Si una de las pilas no ha sido destruida y se trata de una estructura maciza, se puede suponer que tiene una estabilidad suficiente para resistir el empuje horizontal debido al peso propio del arco. Por consiguiente, la nueva construcción se puede calcular para que resista solamente el empuje debido a la sobrecarga, más el efecto de impacto. No hay ninguna regla que indique el método más conveniente de reparación en cada caso concreto. Como orientación se podría seguir los pasos siguientes: — Realizar un detenido estudio sobre las fuerzas que actúan, los materiales disponibles y las condiciones del lugar, que aconsejará una de las soluciones siguientes: • • • • • •

Derribo de la parte dañada. Afianzamiento de los arcos contiguos. Puntales a través de la brecha. Contrafuertes. Vigas de descarga. Colocación de cimbras en los arcos contiguos.

La mayoría de los puentes de arcos de mampostería tienen las pilas lo suficientemente gruesas como para prescindir de la necesidad de reforzar las pilas contiguas a los arcos demolidos. Si las pilas tienen un espesor mayor de 1/5 de la luz del tramo y están en buen estado, se recomienda efectuar pruebas de carga antes de proceder a reforzarlas. En el caso de que en un puente de varios tramos hayan sido destruidos todos, excepto uno, puede ser lo más conveniente demoler el arco restante, especialmente si está resquebrajado. 6-38

El empuje horizontal no equilibrado producido por las sobrecargas puede distribuirse hacia el interior de las pilas por medio de tirantes a través de los tramos próximos a la brecha. Este método se usa cuando se dispone de máquinas perforadoras. Los tirantes se colocan próximos a la altura de las líneas de arranque y se anclan a las pilas. En las figuras 6.53 a 6.56 se muestran diferentes disposiciones de los tirantes. Cuando la brecha es de poca luz y se dispone de los materiales necesarios, la colocación de un apuntalamiento, a través de la brecha y a nivel de los arranques, proporciona un método sencillo para absorber el empuje horizontal no equilibrado.

Figura 6.53.—Ligaduras en arcos adyacentes. Cables roscados con placas metálicas

Figura 6.54.—Ligaduras en arcos adyacentes. Cables rodeando las pilas o anclados mediante tirafondos empotrados en el hormigón

Figura 6.55.—Ligaduras en arcos adyacentes. Racimo de perfiles unidos y acuñados con los dispuestos en las pilas

6-39

Figura 6.56.—Ligaduras en arcos adyacentes. Cables con perfiles IPN.

Los codales se apoyan sobre vigas adosadas al muro, que, a su vez, se apoyan sobre caballetes colocados sobre los paramentos interiores de las pilas. Esta estructura se arriostra en sentido transversal y longitudinal y se emplean cuñas para conseguir un completo apoyo de los codales contra el paramento de las pilas (figura 6.57).

Figura 6.57.—Puntales en brecha. Puntales de madera en una brecha pequeña

En luces superiores a los 8 m, los codales deben estar sostenidos por vigas de celosía verticales o por apoyos intermedios que descansen sobre el propio terreno. Los apoyos intermedios se deben disponer de forma que no interfieran la reconstrucción de las pilas demolidas y para que sirvan de apoyo a las cimbras para la reconstrucción de los arcos (figura 6.58).

Figura 6.58.—Puntales en brecha. Puntales en celosía en una brecha grande

6-40

Cuando varias pilas sucesivas han sido demolidas y ha quedado una gran brecha, que hace inadecuado el acodalamiento de las pilas, se puede emplear un muro de contrafuerte, un apeo o un apuntalamiento. Estos muros se pueden construir de hormigón en masa, de mampostería o de fábrica de ladrillo (figura 6.59).

Figura 6.59.—Contrafuertes y refuerzos. Contrafuertes de mampostería

Generalmente no es necesario suprimir la carga sobre los arcos que están intactos, aunque en los viaductos de muchos vanos, la eliminación de la carga en los contiguos a la brecha puede ser necesaria. El material más idóneo para estas reparaciones son los carriles soldados doble T y todos los tipos de puentes reglamentarios metálicos, siempre que dé una cota baja en la construcción. Los asientos de las vigas serán de madera, para evitar que descansen directamente sobre la mampostería. Ésta se rebajará hasta que desaparezcan las partes dañadas y agrietadas (figura 6.60).

Figura 6.60.—Vigas de refuerzo

Cuando los arcos próximos a la brecha están fragmentados, para liberar a las pilas contiguas de los empujes horizontales se emplean unas armaduras de madera llamadas cimbras. Se deben calcular para que resistan la sobrecarga total, soporten el arco, al menos en tres puntos, y transmitan la carga a las pilas (figuras 6.61 a 6.63). 6-41

Figura 6.61.—Refuerzos en arcos adyacentes. Apoyos para pilas

Figura 6.62.—Refuerzos en arcos adyacentes. Apoyos intermedios

Figura 6.63.—Refuerzos en arcos adyacentes. Tensores y soportes de pilas

Las cuñas se deben emplear únicamente para sostener el arriostramiento en posición cor recta. No se deben apretar excesivamente contra el arco, pues lo debilitarían en vez de reforzarlo. 6-42

6.2.d. EMPLEO DE MATERIAL BAILEY Cuando las pilas o estribos estén destruidos total o parcialmente, se pueden utilizar, para su aprovechamiento, elementos del puente Bailey, que permiten un gran número de combinaciones para que se pueda adaptar a la altura de la brecha y a la capacidad de carga necesaria. Las distintas combinaciones, así como su altura y capacidad de carga, vienen ampliamente detallados en el Manual de empleo del Puente Bailey Ancho. M-4-5-5. 6.2.e. RELLENO DE TIERRA Y ROCAS Cuando se ha de dar paso por una brecha de poca profundidad sin agua o por cursos de agua o canales con una pequeña velocidad de corriente, se puede facilitar aquél rellenándola de tierra o piedras, pero teniendo cuidado de no interrumpir totalmente el paso del agua, pues quedaría embalsada y podría arrastrar el relleno. 6.2.f. EFECTOS PRODUCIDOS POR LOS APOYOS EN LOS CURSOS DE AGUA Cualquier construcción colocada en una corriente de agua produce una turbulencia y reduce la velocidad de la corriente en las proximidades de la obstrucción, en una amplitud mayor que la anchura real del obstáculo. Si se necesita muchos apoyos intermedios en el tendido del puente, éstos crearán apreciables restricciones en la corriente de agua. El volumen del agua que pasa por debajo del puente no se debe alterar. Si la sección transversal del cauce se restringe a causa de los apoyos, el curso de agua conservará su caudal aumentando su altura y su velocidad entre las obstrucciones. Esta velocidad y la turbulencia pueden producir socavones, que será necesario prever. Para una corriente que tiene gran cantidad de materiales en suspensión, la disminución de velocidad en un punto determinado puede producir la sedimentación de estos materiales, los cuales, al depositarse, crean una obstrucción adicional que modifica el curso de la corriente. Por esta razón, es conveniente crear el menor número posible de obstrucciones en la corriente. A veces será necesario, cuando el número de nuevos apoyos intermedios es elevado, conducir parte de la corriente a través de alcantarillas colocadas debajo del terraplén de acceso.

6-43

ANEXO A FICHAS DE PUENTES Este anexo abarca dos tipos de fichas: una relativa a reconocimiento de puentes para su clasifica ción y otra relativa a inspección de puentes de carretera. Las fichas que se incluyen son las siguientes: — Ficha de reconocimiento de puente (apartado A.1). — Ficha de inspección de puentes de carretera (apartado A.2).

A-1

A.1. FICHA DE RECONOCIMIENTO DE PUENTE JEFE DEL RECONOCIMIENTO NOMBRE FECHA

UNIDAD EMPLEO OBJETO DEL RECONOCIMIENTO

NÚM. - ZONA

CARTOGRAFÍA

- PUNTO, OBJETIVO, OBRA…

COORDENADAS

ACTUALIZA/MODIFICA RECONOCIMIENTO N.o PLANO DE SITUACIÓN

FECHA IDENTIFICACIÓN

Fotografía (Vista general)

ESCALA 1:50.000

PTO. KILOMÉTRICO

CARRETERA

VIA CIRCULACIÓN: ANCHURA TOTAL ALTURA LIBRE ANCHURA PLATAFORMA ALTURA TABLERO ANCHURA ACERA

SENTIDO CIRCULACIÓN VIA ALTERNA CARRETERA VADEO PUENTE REGLAMENTARIO

CARACTERÍSTICAS PUENTE LUZ VANOS NÚM. VANOS LONGITUD

TIPO DE PUENTE TIPO DE ESTRUCTURA MATERIAL

ATRIBUTOS ESPECÍFICOS

ANCHO ESTRIBO

m

APOYOS SECCIÓN PILAR (Forma y dimensión)

MATERIAL

FORMA Y DIMENSIONES CLASE RUEDAS

RUEDAS SENCILLA

DOBLE ORUGAS

ORUGAS

LIMITACIONES Altura: Anchura: Otros

FOTOGRAFÍAS, CROQUIS Y PLANOS (Vista lateral, planta y corte transversal) — Adjuntar como documentación aparte.

A-2

ATRIBUTOS ESPECÍFICOS Puente arco Espesor total en clave Factor juntas Flecha Factor tamaño estribos

Factor deformaciones Factor fallo estribo Factor grietas

Puente vigas Momento máximo cálculo viga Esfuerzo cortante máximo Tren de cargas

Número vigas Distancia entre ejes Distancia borde eje 1.a viga

Puente vigas en ∏. Momento máximo cálculo Momento cortante máximo Tipo tren de carga Espesor de losa

Distancia entre ejes V. Altura canto viga Ancho viga

Puente de losa Momento máximo m/ancho/losa Tipo tren de cargas Espesor de losa

Ancho apoyo Coeficiente empotramiento Espesor relleno

Puente viga cajón Espesor de borde Espesor en el centro Altura interior cajón

Espesor en base cajón Espesor en pared cajón Ancho interior cajón

Puente arco gran luz Tipo de arco Tipo tren de cargas Espesor en clave

Número de apoyos transversales Distancia entre ejes apoyo

OTROS TIPOS DE PUENTE: Puente colgante, atirantado, celosía, etc.

A-3

A.2. FICHA DE INSPECCIÓN DE PUENTES DE CARRETERA A. INSPECCIÓN DE CIMIENTO 1. Ausencia de agua / corriente somera Tipo de cimiento: Zapatas Pilotes Dimensiones: Tipo de material utilizado: Tipo de terrreno:

Anexo técnico

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Desperfectos: En el cimiento — Disolución de la cal — Abrasión de los pilotes de madera — Choques — Dislocaciones de mampostería — Alteración química — Alteración biológica de los pilotes de madera En el terreno de cimentación: — Formación de cavidades y compresión de terreno de cimentación En el terraplén adyacente: — Superficies erosionadas — Socavaciones a pie de talud En las defensas hidráulicas — Descalces en muros y mácaras de defensa — Arrastre de bloques — Desplazamiento de gaviones — Fallos y hundimientos de defensas de escollera — Invasión de recintos En otros elementos de protección — Pobredumbre de elementos de madera — Abrasión de materiales blandos — Corrosicón de pilas metálicas — Arrastre de materiales 2. Inspecciones bajo el agua Curso de agua: — Posición del lecho respecto de la obra — Ángulo de ataque de la corriente • A las pilas • A los estribos — Naturaleza del fondo — Anomalías en la topografía del fondo: fosas — Presencia y posición de remolinos — Amontonamiento de cuerpos flotantes y aluviones Laderas del cauce: — Localización de señales de ataque y deterioro de márgenes — Signos de posibilidad de deslizamiento cerca de los estribos Macizos de escollera: — Variaciones de geometría respecto de la inspección anterior

A-4

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Pantallas de protección: — Alteración o rotura — Desaparición de material de relleno Base de apoyos: — Aspecto general — Desagregación del ligante — Desligaduras de sillares — Piedras fracturadas — Ausencia de piedras — Signos de abrasión — Alteraciones o choques Cimiento y terreno de cimentación: — Existencia de cavidades

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B. INSPECCIÓN DE ESTRUCTURA 1. Subestructura a) Estribos — Material básico • Pidra natural: sillería, mampostería • Material cerámico • Hormigón: armado; en masa • Bloques de hormigón — Tipología: • Cimiento: superficial; profundo • Paramento de muro • Zona de apoyo de la superestructura • Losa de aproximación • Murete de guarda: único; aletas en prolongación; en vuelta • Cabezal apoyado en terraplén ( reforzado, no reforzado) o pilotes — Dimensiones del muro — Dimensiones de los muretes de guarda / aletas — Inspección en proximidades del cimiento: • Grietas verticales en los arranques del muro • Grietas en la unión del muro con los muretes / aletas • Fisuración vertical en muros de bloques de hormigón • Fisuración en la zona próxima a los arcos — Otros: • Infiltraciones de finos por grietas • Eflorescencias • Ataques superficiales a sillares y juntas • Intrusión de plantas trepadoras • Ataque superficial a fábricas de ladrillo y piedra por capilaridad • Estado de los mechinales

A-5

Anexo técnico

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b) Pilas — Material básico: • Madera • Acero/fundición • Piedra natural: sillería; mampostería • Ladrillo/bloques de hormigón • Hormigón armado — Tipo de pila: • Muro • Fuste único • Fuste múltiple — Dimensiones y forma de los fustes/muro: — Fustes: macizos; huecos — Forma de trabajo de los fustes: • Con el adintelamiento: •• Independiente •• Conjunto: arristramiento; dintel común; otros • Con la estructura: común; independiente — Inspección en proximidades del cimiento: • Grietas verticales en los arranques del muro/pila • Grietas en la unión del muro con los muretes/aletas • Fisuración en la zona próxima a los arcos • Fisuración vertical en paramentos de pilas de gran anchura • Fisuración en unión tajamar con cuerpo de la pila (Puentes de fábrica o mixtos) • Fisuración vertical en coronación de la pila • Daños por impacto c) Dispositivos de apoyo — Material constructivo deteriorado: • Corrosión en dispositivos de apoyo metálicos • Degradación de elastómero — Protección insuficiente contra la corrosión: • Fallo en galvanización • Fallo en la pintura corrosiva — Fallo en el sistema de anclaje — Defectos del funcionamiento del dispositivo de apoyo: • Deformación excesiva • Bloqueos — En apoyo de material elastomérico zunchado por placas metálicas: • Desplazamiento de los apoyos de su posición inicial • Existencia de “barrigas” pronunciadas en el elastómero • Encastramiento parcial del dispositivo de apoyo en el hormigón de las almohadillas • Distorsiones excesivas • Degradaciones en el elastómero y las armaduras: •• Despegues en la unión goma-metal •• Grietas •• Astillado del elastómero •• Corrosión de los zunchos • Suciedad A-6

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— En dispositivos de apoyo deslizantes, tipo teflón: • Deslizamiento defectuoso placa-teflón • Desplazamiento parcial bloque elastomérico-placa deslizamiento • Abombamiento/ deterioro placa deslizamiento • Lámina de teflón despegada del bloque elastómero • Manchas en el acero inoxidable

SUPERESTRUCTURA 1. GEOMETRÍA GENERAL Desplazamientos verticales en: — Elementos portantes principales (vigas principales, arcos, ...) — Elementos portantes secundarios (vigas longitudinales secundarias o largueros. Vigas riostras o diafragmas, ...) — Losa superior del tablero (si existe)

SUPERESTRUCTURA (EQUIPAMIENTOS) 1. Calzada y aceras Desplazamientos verticales en: — Grietas o fisuraciones superficiales con formación longitudinal o transversal — Deformaciones excesivas y permanentes (roderas) — Desgaste excesivo del pavimento — Deslizamiento del pavimento sobre el tablero — Baches, hundimientos — Estado del pavimento de las aceras, trampillas, registros — Estado de los bordillos 2. Juntas de dilatación — Despegues y fallos en el sistema de anclaje de la junta — Defectos en el funcionamiento: • Desplazamientos longitudinales o transversales insuficientes o impedidos • Presencia de piedras y gravillas que impiden un deslizamiento adecuado — Irregularidades en su alzado (bordes en planos de distinta altura) — Fisuración y degradación del pavimento situado sobre las juntas — Material de relleno deteriorado o arrancado (acero, neopreno o teflón) — Ausencia de juntas necesarias 3. Sistema de drenaje — Ausencia de un sistema de evacuación de aguas — Falta de pendiente transversal para evacuación de aguas pluviales A-7

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Anexo técnico

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Anexo técnico

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— Atascos y obstrucciones en rejillas, imbornales y drenes — Fallos en la estanqueidad (manchas de humedad, fugas, obstrucciones) — Tubos de salida de agua con insuficiente: • Longitud • Inclinación — En los terraplenes de acceso: • Ausencia de cunetas de guarda • Ausencia de bajantes 4. Elementos de seguridad (balizamiento, defensas, iluminación, ...) — Pretiles y barandillas: • Defectos • Roturas • Corrosiones — Defensas: • Ausencia total • Ausencia parcial — Señalización: • Vertical: •• Incorrecta •• Deteriorada • Marcas viales borradas o poco visibles • Ausencia de balizamiento de obstáculos, gálibos limitados — Iluminación: • Ausencia • Insuficiente o incorrecta — Conducciones en mal estado: • Eléctricas • Otras

SUPERESTRUCTURA (PUENTES METÁLICOS) 1. Tipo de acero (puede ser un indicio la fecha de construcción del puente) — laminado — preoxidado (“cor-ten”) — hierro pudelado 2. Tipología estructural — Tipología de los elementos resistentes principales • Vigas (tipo y minero) • Cajones (núm. de cajones: ) • Arcos • Pórticos • Estructuras mixtas acero-hormigón — Posición del tablero: • Superior • Intermedio • Inferior A-8

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Anexo técnico

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3. Defectos estructurales: — Excentricidad en los nudos — Caracterización de los cruces de barras: • Nudo • Cruce libre • Cruce con grado de coacción — Espesor del alma — Rigidizadores • Ausencias • Colocación defectuosa — Abolladuras u ondulaciones en el alma — Abolladuras u ondulaciones en las alas

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4. Defectos del material: — Corrrosión — Estado de la pintura: • Envejecimiento • Saltada • Cuarteada — Disminución de espesor de la chapa corroída

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5. Carrera de dilatación en los extremos del tablero

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6. Uniones de los elementos estructurales principales — Roblones (apriete: comprobación con martillo) — Soldaduras (estado: comprobación con piqueta) — Tornillería de alta resistencia

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7. Arristramientos horizontales (superior o inferior): — Estado superficial de la pintura — Corrosión — Deformación de elementos — Agrietamiento de elementos

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8. Emparrillados de traveseros y largueros metálicos: — Tipología de: • Los traveseros • Los largueros — Estado de uniones: • Con elementos principales • Con elementos de arriostramientos • Entre elementos — Estado de corrosión — Estado de la pintura — Observación de las caras inferiores: • Fisuras • Grietas • Desconchones con armadura vista • Eflorescencias • Presencia de manchas y musgos A-9

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SUPERESTRUCTURA (PUENTES DE HORMIGÓN) 1. Tipología estructural — Vigas isostáticas biapoyadas con losa de hormigón: • Ambas realizadas in situ • Sólo la losa realizada in situ — Vigas hiperestáticas: • Realizadas un situ • Prefabricadas por elementos y postesadas en obra — Losas — Arco — Pórtico — Voladizos sucesivos — Atirantados

Anexo técnico

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2. Fisuración: — Tipo • Pequeñas (menos de 0,1 mm de ancho) • Medianas (0,1 a 0,3 mm de ancho) • Grandes (mayores de 0,3 mm de ancho) — Localización: • Posición • Dirección • Profundidad • Simetrías, disimetrías, antimetrías de las fisuras (croquis y fotografía)

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3. Deformaciones: — Contraflechas excesivas en las vigas — Diferencias entre las contraflechas de las vigas de un mismo tablero — Descensos acusados en las claves para luces importantes

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4. Estructuras de cajón: — Fisuras — Armaduras vistas — Funcionamiento de los drenajes — Estado de los cierres al interior de la estructura cajón — Fisuración o desacoplamiento en zonas de unión diafragmas o en el interior de los cajones

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5. Hormigón pretensado: — Fisuras en las zonas de anclaje

...............

6. Tablero — Grietas o fisuras — Abombamientos — Desprendimientos — Armaduras vistas — Meteorización — Eflorescencias — Filtraciones

............... ............... ............... ............... ............... ............... ...............

7. Juntas: — Estado — Funcionamiento de las juntas

............... ............... A-10

SUPERESTRUCTURA (PUENTES DE FÁBRICA) 1. Tipología: — Arco — Bóveda — Arcos múltiples

Anexo técnico

............... ............... ...............

2. Mediciones: — Puntos de tangencia de la directriz (núm. suficiente para determinar el trazado) — Dimensiones básicas • Luz • Anchura • Canto 3. Defectos en bóvedas: — Grietas • Longitudinales (paralelas al eje de la carretera) •• En la parte central del intradós •• En la unión del intradós con las boquillas • Transversales (perpendiculares al eje de la carretera) •• En el intradós •• En las boquillas • Diagonales (oblicuas con respecto al eje de la carretera) • Simultaneidad en fisuras: •• Fisuras en el intradós de la clave y agrietamientos de trasdós sobre arranques o riñones — Hundimiento de dovelas hacia el intradós — Filtraciones — Eflorescencias — Alteraciones en los paramentos (especialmente en piedras porosas y ladrillos)

............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ...............

............... ............... ............... ............... ...............

4. Defectos en tímpanos: — Grietas verticales: • En zona de riñones • En las uniones de tímpano y estribos — Grietas horizontales: • Entre tímpanos y boquillas

...............

5. Defectos en tajamares: — Fisuración vertical en las uniones — Estado de sombreretes

............... ...............

6. Defectos en impostas: — Agrietamiento en el tímpano — Agrietamiento en el pretil — Grietas: • Aberturas de fisura • Movimiento relativo de los labios — Grietas en la zona de riñones

............... ...............

............... ............... ............... ............... ............... A-11

(Continúa.)

7. Defectos en los sistemas de drenaje: — Obstrucción (manchas de humedad, estalactitas de sales)

...............

8. Estado de juntas y uniones

...............

9. Tipo de relleno (si es posible conocerlo)

...............

10. Otros defectos: — Faltas de alineación — Desplomes — Giros — Defectos en: • La horizontalidad de las hiladas • Líneas arquitectónicas verticales

............... ............... ............... ............... ...............

A-12

A-13

A-14

ANEXO B VALORES ESTÁTICOS DE PERFILES En este anexo se recopilan las tablas de valores estáticos de los perfiles metálicos que se consideran de mayor uso. Para otros tipos de perfiles se puede consultar el prontuario de ENSIDESA. Los perfiles metálicos que se incluyen son los siguientes: — — — — — — — —

IPN (tabla B.1). IPE (tabla B.2). HEB (tabla B.3). HEA (tabla B.4). HEM (tabla B.5). UPN (tabla B.6). UPN. ] [ (tabla B.7). UPN. [ ] (tabla B.8).

B-1

B-2

B-3

B-4

B-5

B-6

B-7

B-8

ANEXO C VIGAS SIMPLES APOYADAS EN LOS EXTREMOS Y CONTINUAS DE DOS VANOS IGUALES En este anexo se contemplan los diagramas, de momentos flectores y esfuerzos cortantes y las fórmulas de reacciones, solicitaciones y deformaciones correspondientes a las vigas simples apoyadas en los extremos, y las leyes de distribución de cargas, esfuerzos cortantes y momentos flectores correspondientes a vigas continuas de dos vanos iguales. Para otros tipos de vigas se puede consultar el Prontuario de ENSIDESA. Las vigas simples (apdo. C.1) que se incluyen están sometidas a las cargas siguientes: — — — — — —

Una carga puntual no centrada (subapartado C.1.a). Una carga puntual centrada (subapartado C.1.b). Dos cargas puntuales centradas (subapartado C.1.c). Carga repartida, en un tramo, no centrada (subapartado C.1.d). Carga repartida, en un tramo, en el extremo (subapartado C.1.e). Carga repartida en toda la viga (subapartado C.1.f).

Las vigas continuas de dos vanos iguales (apdo. C.2) que se incluyen están sometidas a las cargas siguientes: — — — —

Una carga puntual centrada en cada vano (subapartado C.2.a). Una carga puntual centrada en un vano (subapartado C.2.b). Una carga repartida en los dos vanos (subapartado C.2.c). Una carga repartida en un vano (subapartado C.2.d).

C-1

C.1 VIGAS SIMPLES APOYADAS EN LOS EXTREMOS P

C.1.a. CARGA PUNTUAL NO CENTRADA

B

A x

C a

b l

Diagramas

Reacciones y solicitaciones Reacciones:

TA

RA =

TB

+

P ⋅b ; l

RB =

P⋅ a l

Esfuerzos cortantes:

—

TAC =

TCB = −

+

P⋅ b = constante l P ⋅a = constante l

Momentos flectores: MAC = −

P⋅b ⋅ x, l

Mmáx Mmax = MC =

MCB = −

P⋅a ⋅ (l − x ) ; l

P⋅ a ⋅ b para x 0 = a l

Deformaciones Ángulos de giro: ϕA =

P⋅ a ⋅ b (l + b) 6 ⋅ E ⋅ I ⋅l

ϕB =

P⋅ a ⋅ b (l + a) 6 ⋅ E ⋅ I ⋅l

ϕC =

P ⋅ a⋅ b (b − a) 6⋅ E ⋅ I ⋅ l

Ecuación de la elástica: yAC

P ⋅l⋅b ⋅x  b2 x 2  = 1− 2 − 2  6⋅ E ⋅ I  l l 

ycb =

P ⋅ l ⋅ a ⋅ (l − x )  a2  l − x  2   1− 2 −    l   6 ⋅E⋅I l 

Flecha máxima: f max =

3 P⋅b l 2 − b2) 2 ( 9⋅ E ⋅ I ⋅ l ⋅ 3

C-2

para

x=

l2 − b2 3

C.1.b. CARGA PUNTUAL CENTRADA P A

B x 1/2

C 1/2

l Diagramas

Reacciones y solicitaciones Reacciones:

TA

RA = RB =

TB

+ —

Esfuerzos cortantes: TAC = −TBC =

+

P = Constante 2

Momentos flectores: MAC =

X0

P 2

Mmáx

P x 2

Mmax = M C =

Deformaciones Ángulos de giro: ϕ A = −ϕ B =

P⋅ l2 ; 16⋅ E ⋅ I

ϕC = 0

Ecuación de la elástica: yAC =

P ⋅l 2 ⋅ x  4 x2  1−  16 ⋅ E ⋅ I  3 l2 

Flecha máxima: fC =

P⋅ l 3 48⋅ E ⋅ I

C-3

M CB =

P (l − x) 2

Pl l para x0 = 4 2

C.1.c. DOS CARGAS PUNTUALES CENTRADAS P

P

B

A x

C

D

c

c l

Diagramas

Reacciones y solicitaciones Reacciones: RA = RB = P

+ Esfuerzos cortantes:

—

TAC = −TDB = P = Constante TDC = 0

+ Momentos flectores:

Mmáx

MAC = Px;

MDB = P ⋅ (l − x )

Mmax = MDC = P⋅ a = Constante

Deformaciones Ángulos de giro: ϕ A = −ϕ B =

P ⋅ a⋅ (l − a) 2⋅ E ⋅ I

ϕ = −ϕ D =

P ⋅ a ⋅ (l − 2a) 2 ⋅E ⋅I

Ecuación de la elástica: yAC =

P⋅x (3⋅ a⋅ l − 3⋅ a2 − x2 ) 6⋅ E ⋅ I

yCD =

P ⋅a (3⋅ l ⋅ x − 3⋅ x 2 − a2 ) 6⋅ E ⋅ I

Flecha máxima: f max =

P⋅a (3⋅ l 2 − 4⋅ a 2 ); Para 24 ⋅ E ⋅ I

C-4

x=

1 2

C.1.d. CARGA REPARTIDA, EN UN TRAMO, NO CENTRADA c p

A x

B C

D

a

b l

Diagramas

Reacciones y solicitaciones Reacciones: p⋅ b ⋅ c RA = ; l Esfuerzos cortantes:

+

TAC =

—

RB =

p⋅ b ⋅ c l TCD =

p ⋅ a⋅ c l

TDB = −

p⋅ a ⋅ c l

p⋅ b ⋅ c c  − p ⋅ − a + x 2  l

Momentos flectores: MAC = MCD =

Xa

p⋅ b ⋅ c p c   x − x − a −   l 2 2  MDB =

Mmáx Mmax =

p⋅ b ⋅ c x; l

p⋅ a ⋅ c (l − x ) ; l

c b ⋅c p⋅ b ⋅ c  b ⋅c  2 ⋅a − c +  para x 0 = a − +   2 ⋅l l l 2

Deformaciones Ángulos de giro: ϕA =

p ⋅ a ⋅ b⋅ c  c2  l + b − ; 6 ⋅E ⋅I ⋅l  4 ⋅ a

ϕB =

p⋅ a ⋅ b⋅ c  c2  l + a −  6 ⋅E⋅ I⋅l  4⋅ b 

Ecuación de la elástica: yAC =

yCD =

p ⋅b ⋅ c x  2  c2   −x +a ⋅l + b −   6⋅ l E ⋅ I  4 ⋅ a   

  p  l  x −  a −  24⋅ E ⋅ I ⋅   yDB =

4 c   c2     − 4⋅ b ⋅ c ⋅ x 3 + 4 ⋅ a⋅ b ⋅ c ⋅ l + b −  ⋅ x 2 4 ⋅ a  

p⋅ a ⋅ c l − x   c2   2 − (l − x ) + b ⋅  l + a −   6 ⋅l E ⋅I  4 ⋅ b   

C-5

2

C.1.e. CARGA REPARTIDA, EN UN TRAMO, EN EL EXTREMO B

A x

C

D

a

b l

Diagramas

TA

Reacciones y solicitaciones Reacciones: p⋅ a  b + RA = l 

TB

+

a ; 2

RB =

p⋅ a 2 2⋅ l

Esfuerzos cortantes:

—

TA = TAC =

p⋅ a  a  b +   l 2 p⋅ a  b + l 

a  − px 2

TCB =

Momentos flectores: p⋅ a  a p ⋅x2  b +  x − MAC = l  2 2 MCB =

Xa

Mmax =

p ⋅ a2 (l − x) 2 ⋅l p⋅ a 2  a 2 l −  2  2 ⋅l  para

a   x 0 = a⋅  l −  2⋅ l 

Deformaciones Ángulos de giro: ϕA =

p ⋅ a2 2 (l + b) ; 24⋅ E ⋅ I ⋅ l

ϕB = −

p⋅ a 2  a2  1 − l 12⋅ E ⋅ I  2 ⋅ l2 

Ecuación de la elástica: yAC =

p⋅ x 24 ⋅ E ⋅ I ⋅l yBC =

 a 2  2 2 2 l ⋅ x − 4⋅ a ⋅  b + 2  ⋅ x + a ⋅ (l + b) 

p⋅ (l − x) ⋅ a2 12⋅ E ⋅ I ⋅l

 a2 2 2  ( l − x ) − l ⋅ 1−   2⋅ l2  

  

Flecha máxima: f max =

p ⋅ a2 (2 ⋅ l2 − a 2 ) ⋅ 6⋅ ( 2⋅ l 2 − a2 ) 216 ⋅ E ⋅ I ⋅l x= l−

l2 a 2 − 3 6

C-6

para a < 0,453⋅ l

p ⋅ a2 2 ⋅l

C.1.f. CARGA REPARTIDA EN TODA LA VIGA

B

A x

l

Diagramas

Reacciones y solicitaciones Reacciones:

TB

TA +

RA = RB =

pl 2

–

Esfuerzos cortantes: l  Tx = p ⋅  − x  2 

TA = −TB =

P⋅ l 2

Momentos flectores: X0

p⋅ x (l − x) 2 1 para x0 = 2 Mx =

Mmáx

Deformaciones Ángulos de giro: ϕA = − ϕB =

p⋅ l3 24 ⋅ E ⋅ I

Ecuación de la elástica: yx =

p ⋅x ( x 3 − 2 ⋅l ⋅ x 2 + l 2 ) 24⋅ E ⋅ I

Flecha máxima: f max =

5⋅ p ⋅ l 4 384 ⋅ E ⋅ I

C-7

para x =

l 2

Mmax =

p⋅ l2 8

C.2. VIGAS CONTINUAS DE DOS VANOS IGUALES C.2.a. CARGA PUNTUAL CENTRADA EN CADA VANO

Vigas continuas dos vanos iguales

P

Ley de distribución de cargas

1

1/2

2

1/2

3

1

1

0,405 P

Ley de esfuerzos cortantes

-0,094 P

+

+

1

2

3

-0,594 P

Ley de momentos flectores

-0,094 Pl —

1

2 + 0,203 Pl

C-8

3

C.2.b. CARGA PUNTUAL CENTRADA EN UN VANO

Vigas continuas dos vanos iguales

P Ley de distribución de cargas

1

1/2

P 1/2

2

1/2

l

1/2

3

l

0,688 P 0,312 P

Ley de esfuerzos cortantes

+

+ 1

2

-

-

3

–0,312 P –0,688 P -0,188 Pl

Ley de momentos flectores

+

1

2

0,156 Pl

C-9

+ 0,156 Pl

3

C.2.c. CARGA REPARTIDA EN LOS DOS VANOS

Vigas continuas dos vanos iguales

Ley de distribución de cargas

p

1

l

2

l

3

0,437 pl

Ley de esfuerzos cortantes

0,063 pl +

+ 3

2

1

0,437 l –0,563 pl

Ley de momentos flectores

–0,063 pl2

1

2 + 0,096 pl2

C-10

3

C.2.d. CARGA REPARTIDA EN UN VANO

Vigas continuas dos vanos iguales

Ley de distribución de cargas

p

1

l

2

l

3

0,625 pl 0,375 pl

Ley de esfuerzos cortantes

+

+

3 2

1

–

–

–0,375 pl –0,625 pl

0,375 l

Ley de momentos flectores

0,375 l

–0,125 pl2 – +

1

0,07 pl2

C-11

2

+ 0,07 pl2

3

ANEXO E EJERCICIOS DE REFUERZO DE PUENTES

ANTECEDENTES El general de la División ordena al JING. reconocer y en su caso reforzar un puente situado en uno de los caminos utilizados para ruta de abastecimiento de las Unidades de la División en vanguardia. Deberá soportar el paso, con precaución, de camiones de 36 t de carga total, siendo la de su eje más cargado de 21 t, la separación de ejes de 4,00 m y la vía de 1,50 m.

E.1. RECONOCIMIENTO DEL PUENTE El puente reconocido está constituido de la forma siguiente (figuras E.1 y E.2): El puente, metálico con tablero de madera, tiene una longitud total de estribo a estribo de 16,00 m soportado por pórticos cada 2,00 m y una anchura de 3,00 m. Los estribos son de sillería y están en buen estado. El tablero de madera, en sentido transversal, está compuesto por tablones de 3,00 m de largo y de sección 30 x 7 cm2. Once viguetas en sentido longitudinal, separadas 30 cm entre ejes de 8,00 m longitud, apoyadas cada 2,00 m en los traveseros. Estas viguetas son de IPN-140 y los traveseros de IPN-380 y de 3,00 m de longitud. Los últimos traveseros apoyan en los estribos antes descritos. En las proximidades del puente se encuentran restos de material de cuando se construyó, constituido por: — — — —

Dos vigas de IPN-380 de 4,50 m de longitud. Cinco viguetas de IPN-140 de 8,00 m de longitud. Densidad madera 600 kg/m3. Tensión admisible flexión madera 60 kg/cm2. E-1

Figura E.1.—Constitución del puente

Figura E.2.—Esquema en planta del puente

E.2. NUEVO TREN DE CARGAS A CONSIDERAR Paso con precaución: Un solo vehículo sobre el puente, velocidad máxima 10 km/h. Por lo que no se considera la acción de frenado. Características de los vehículos (figura E.3). — 36 t en dos ejes: • Eje más cargado: 21 t. • 2.° eje: 15 t. — Vía = 1,50 m. — Distancia entre ejes = 4,00 m.

Figura E.3.—Esquema de distribución de cargas del vehículo

E-2

E.3. CÁLCULO DEL TABLERO El tablero de tablones de 30 x 7 cm 2 de sección existente se debe comprobar si puede soportar las solicitaciones que va a producir el nuevo tren de carga (figura E.4).

Figura E.4.—Disposición del tablero

Se considera la carga de la rueda como puntual, pues va a favor de seguridad. El tablón se considera como viga continua: Mmax = 0 , 2p⋅ L = 0 , 2⋅1 0 . 5 0 0⋅30 = 63.000 cm ⋅ kg Si no lo fuese: M+ =

1 1 p⋅ L = ⋅10.500 ⋅ 23,4 = 0 , 2 5⋅1 0 . 5 0 0⋅ 2 3 , 4 = 61.425 cm ⋅ kg 4 4

Se toma: M = 63.000 cm · kg. W=

1 1 a ⋅ b2 = 30 ⋅ 72 = 245 cm 3 6 6 σ=

Excesiva tensión para la madera:

M 63.000 = = 257,14 kg cm 2 W 245 σ madera ≅ 6 0 k gcm 2 (pino)

Luego no vale, el tablero se tendrá que sustituir por otro de la sección siguiente: ancho del tablón en 30 cm. W=

M 63.000 = = 1.050 cm 3 σ 60 b2 =

1.050 =

1 1 a⋅ b 2 = 30⋅ b 2 = 5b2 6 6

1.050 = 210 → b = 210 = 14,49cm ≅ 15 cm 5

Se elige definitivamente tablones de 30 x 15 y de longitud 3,00 m. El peso de cada tablón será 0,30 x 0,15 x 3,00 x 600 kg/m3 = 81 kg como son 16,00 m de longitud de puente son necesarios: 16 : 0,30 = 53,33 tablones. Se pedirán 60 tablones que equivalen a 3,00 x 0,15 x 0,30 x 60 = 8,1 m3 de madera. El peso por m2 de tablero será 1,00 x 1,00 x 0,15 x 600 = 90 kg/m2 RESUMEN 60 tablones de 3,00 m de longitud, de sección 30 x 15 cm2. Peso tablón = 81 kg/unidad E-3

Peso m2 de tablero = 90 kg/m2 = 0,009 kg/cm2 m3 de madera = 8,1 m3 M 63.000 63.000 Tensión del tablón = σ = = = = 56 kg cm 2 W  1  ⋅ 30 ⋅152 1.125  6 NOTA: Si el eje trasero del vehículo fuese de rueda doble sería más desfavorable el eje delantero (a efectos de tensión del tablero) y entonces el Mmax = 0 , 2⋅ 7.500 ⋅ 30 = 4 5 . 0 0 0cm ⋅ kg σ=

45.000 = 183,67 kg cm 2 > 6 0 k gcm 2 y también se tendría que reforzar el tablero. 245

E.4. CÁLCULO Y COMPROBACIÓN DE VIGUETAS Sobre cada rueda trasera carga 10,5 t y sobre cada rueda delantera sencilla 7,5 t. Se considera a la vigueta continua, en la hipótesis de rueda más cargada en el centro del primer vano, y como carga puntual (a favor de seguridad) por lo tanto la rueda del eje delantero, a 4,00 m, caerá en el centro del tercer vano. Los momentos producidos se obtienen en cualquier manual y por superposición de efectos se halla el momento máximo que va a soportar la vigueta. Se observa que el máximo momento se produce en A (figura E.5),como consecuencia de la superposición de efectos de las líneas de influencia de las cargas P1 y P2 consideradas.

Figura E.5.—Diagrama de momentos flectores debido al tren de cargas

1 ⋅ 0,016⋅ P1 ⋅ l = l ⋅ ( 0,202 ⋅1 0 . 5 0 0+ 0,008⋅ 7.500 ) = l ⋅ (2.121 + 60) = 2 = 2 ⋅ 2.181 = 4 . 3 6 2 m⋅ kg = 4 3 6 . 2 0 0 c⋅m kg sin contar con el peso del tablero M = 0,202⋅ P2 ⋅ l +

Se considera el peso propio del tablero carga uniformemente repartida (Figura E.6).

Figura E.6.—Diagrama de momentos flectores debido al peso del tablero

E-4

Mmax = 436.200 + 0,077⋅100 ⋅ 30⋅ 0,0090⋅200 2 = 4 3 6 . 2 0 0+ 83.160 = 519.360 cm ⋅ kg

WIPN −14 = 81,9 cm3 Según la tabla B.1. σ=

M 519.360 = = 6.341,39 kg cm 2 > 2 . 1 0 0 k gcm 2 = σadm,A − 37,min → inadmisible W 81,9

Luego se debe ingeniar un dispositivo que puede consistir en hacer unas carriladas uniendo entre sí cuatro y cuatro viguetas, como se indica en la figura E.7, dejando de paso una vía de 1,75 m.

Figura E.7.—Dispositivo adoptado

M = 519.360 cm kg, por lo que para 4 viguetas cada una absorbe 1 519.360 = 129.840 cm ⋅ kg 4 129.840 σ= = 1.585 kg cm 2 < 2 . 1 0 0 k gcm 2 → admisible 81,9

Se comprueba si es admisible la flecha. p = 0 , 7 5⋅1,00 ⋅ 90 = 6 7 , 5 kg m = 0,675kg cm

 5⋅ 0,675 ⋅ 200  200 3 ⋅ 10.500 +   p⋅ l 3 5⋅ p⋅ l 4 8 f = + = E = 21⋅10 5 kg cm2 = = 5 48 ⋅21⋅10 ⋅573 48 ⋅ E⋅ I 384 ⋅ E⋅ I 6 8⋅10 (10.500 + 84,375 ) = = 1,466 cm 577.584 ⋅105

La flecha admisible es =

l 200 l= = 0 , 4 cm < 1,46 cm por lo que no es admisible por flecha. 500 500

Luego el dispositivo no es válido. Otro dispositivo se detalla en las figuras E.8 y E.9.

Figura E.8.—Dispositivo adoptado

E-5

Figura E.9.—Detalle transversal del dispositivo

Cálculo de Ix A1 = Splatabanda = 50 ⋅1 = 50 cm 2 AIPN −140 = 18,30 cm2 (tabla B.1) A2 = 3⋅18,3 = 54,9 cm 2 Atotal = 2 ⋅50 + 6 ⋅18,3 = 209,8 cm2 Ix,1 =

1 ⋅ 50 ⋅13 = 4,16 cm 4 12

IIPN −140 = 573 cm4 (tabla B.1) Ix,2 = 3 ⋅573 cm = 1.719 cm 4

4

d1 = 14 + 0,5 = 14,5 cm d2 =

14 = 7cm 2

Ix = 2 ⋅ ( I x,1 + I x,2 + A1 ⋅ d12 + A2 ⋅ d22 ) = 2 ⋅ (4,16 + 1.719 + 50 ⋅14,52 + 54,9 ⋅ 72 ) = 29.851,52 cm 4 Mmax = 556.320 cm ⋅ kg Wx =

I 29.851,52 = = 1.990,10 cm 3 d3 15

σ =

M 556.320 = = 279,54 kg cm2 Wx 1.990,10

tensión muy baja por lo que el dispositivo es válido. Cálculo de la flecha P⋅l 3 5 pl 4 10.500 ⋅ 2003 5⋅ 0,675 ⋅ 200 6 8.400 + = + = = 0 , 0 2 8 1 2 c mVALE 5 48 ⋅ E⋅ I 384 ⋅ E⋅ I 48 ⋅21 ⋅10 ⋅29.851,52 384 ⋅ 21⋅10 5 ⋅ 29.851,52 3.009,033 1 1 ⋅l= ⋅200 = 0,4 cm > 0,0279 cm Luego es válido 500 500 f =

EN RESUMEN Aunque la flecha es mucho menor de la máxima admisible, se ha adoptado la solución de utilizar platabandas de 50 x 1 cm2 por las limitaciones de material disponible en la zona. La misma causa es la que origina el empleo del los IPN-140. E-6

APÉNDICE I NOTACIONES Y ABREVIATURAS DE USO MÁS FRECUENTE EN ESTE MANUAL I.1. NOTACIONES EN ACERO Y HORMIGÓN Acero Ancho total de ala Canto total de la viga Coeficiente de mayoración de acciones Coeficiente de minoración de límite elástico acero de armar Coeficiente de minoración resistencia Coeficiente de pandeo Cuantía mecánica del acero Esbeltez mecánica ( lk / i ) Esfuerzo cortante de cálculo Esfuerzo cortante de servicio Esfuerzo normal a una sección Flecha o deformación Límite elástico característico de acero Longitud de pandeo Luz Módulo de elasticidad Momento flector de cálculo Momento flector de servicio Módulo de elasticidad transversal Módulo resistente Radio de giro de una sección Resistencia de cálculo Resistencia característica Sección de acero Sección de hormigón Tensión tangencial Tensión de trabajo Tensión de rotura

I-1

b c γs γa ω λ T* T N f σe lk L E M* M G W i σu , σadm A τ σ σR

Hormigón

h γf γs γc ω λ Vd V N a fyk le l E Md M W i fcd , fyd fck, fyk As Ac τ -

I.2. OTRAS NOTACIONES DE USO GENERAL Altura Ángulo de giro Carga uniforme Coeficiente de mayoración de cargas IAP-98 Coeficiente de mayoración de cargas permanentes Coeficiente de impacto: • Ruedas • Orugas Coeficiente de trabajo de la madera . Coeficiente de trabajo de la unión en ángulo Coeficiente de reparto Diámetro, canto útil, distancia Distancia, espesora Espesor Espesor del alma Esfuerzo cortante debido a la acción de impacto Esfuerzo cortante debido a la acción del viento Esfuerzo cortante debido al esfuerzo longitudinal Esfuerzo cortante debido a la sobrecarga Esfuerzo cortante máximo Esfuerzo cortante producido por vehículos sobre cadenas Esfuerzo cortante producido por vehículos sobre ruedas Excentricidad Fuerza Fuerza centrífuga Fuerza producida por el viento Luz de cálculo Fuerza total Longitud Momento flector producido por vehículos de cadenas Momento flector producido por vehículos de ruedas Momento flector producido por la sobrecarga Momento flector total que resisten las vigas Momento flector máximo Momento flector producido por el esfuerzo longitudinal Momento flector producido por el impacto Momento flector producido por el peso propio (vigas-tablero) Número

h-H ϕ CU. γf γcp βR βO R ρ K d a h e Tl TV TL TS Tmáx TO TR e F Fc Fv Lc FT l MO MR MS MT Mmáx MF Ml PP N Pa p, q r

Pascal Peso por metro lineal Radio I-2

R σt RF Q S v t Ton N

Reacción Resistencia del terreno Resultante Sobrecarga Superficie Velocidad Tonelada Tonelada corta Newton

I.3. ABREVIATURAS CEDEX. BOE. DGC. Fig. kN. m MLC. MOP. OC OM. SI. TEC.

Centro de Experiencias Boletín Oficial del Estado Dirección General de Carreteras Figura Kilo Newton Metro lineal Clase Militar de carga Ministerio de Obras Públicas Orden circular Orden Ministerial Sistema Internacional Tren Español de Cargas

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APÉNDICE II REFERENCIAS EMPLEADAS

CAPÍTULO 1 — “Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera”. Orden de 12 de febrero de 1998 (B0E. núm. 54 de 4 de marzo de 1998). — Instrucción de Carreteras (Obras pequeñas de fábricas) 4.1 - IC.

CAPÍTULO 2 — Prontuario ENSIDESA. Manual para Cálculo de estructuras metálicas. Empresa Nacional Siderúrgica SA. — Instrucción de hormigón estructural (EHE) Ministerio de Fomento. — STANAG. 2021. Cálculo para la clasificación militar de puentes, transbordadores, balsas y vehículos. — Estructuras de acero en edificación. EA-95. Norma Básica de la Edificación. Ministerio de Fomento.

CAPÍTULO 3 — Manual de Fortificación para Ingenieros — Introducción al PERT. Harry F. Evarts. Editorial Sagitario — Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera

CAPÍTULO 4 Inspecciones principales de carreteras. Laboratorio Central de Estructuras y Materiales, del CEDEX, en conexión con el Servicio de Puentes y Estructuras, del Área de Tecnología, de la Dirección General de Carreteras - MOPU. II-1

CAPÍTULO 5 — STANAG. 2021. Cálculo para la clasificación militar de puentes, transbordadores, balsas y vehículos. — STANAG. 2010. Señales clasificatorias de cargas en puentes y vehículos. — Instrucción para el cálculo de tramos metálicos y previsión de los efectos dinámicos de las sobrecargas en los de hormigón armado. Orden Ministerial de 17 de julio de 1956 (BOE. número 234 de 21 de agosto de 1956). — Instrucción relativa a las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras. Orden Ministerial de 28 de febrero de 1972 (BOE. número 93 de 18 de abril de 1972). — Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras (IAP). Orden Ministerial de 12 de febrero de 1998 (BOE. número 54 de 4 de marzo de 1998). — TM5-312. Puentes militares sobre apoyos fijos. Manual Técnico del Departamento del Ejérci to. Estados Unidos, junio 1962

CAPÍTULO 6 — TM5-312. Puentes militares sobre apoyos fijos. Manual Técnico del Departamento del Ejérci to. Estados Unidos, junio 1962

APÉNDICES — Prontuario ENSIDESA. Manual para Cálculo de estructuras metálicas. Empresa Nacional Siderúrgica SA.

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