• Author / Uploaded
• Yenis Corniel

• Categories
• Ingeniero civil
• Ingeniería
• Ciencia
• Transporte
• Naturaleza

Citation preview

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ CATEDRA: PUENTE

PUENTE.

Prof. Ing. Marcel

Alumnos: Corniel, Yenis. Dugarte, Gregory. Haidai, Nayulis Martínez, Yunior Martínez, Robert Morín, Andrea Romero, Delwin

Puerto Ordaz, Julio 2.015.

PROYECTO E HISTORIA DE LOS PUENTES.

La ingeniería estructural, los puentes configuran un tema al cual debemos dedicar nuestra atención. Son obras del hombre que unen, que, en nuestra desconectada Venezuela del siglo XIX, comenzaron a tenderse para interconectar sus múltiples y variadas regiones geográficas. Son las obras que, en sus Memorias al Gobierno sobre lo hecho cada año por la Academia de Matemáticas, Cajigal anunciaba como necesarias. Se estima que en Venezuela hay más de 6100 puentes en servicio. El interés de esta crónica está centrada en cuatro grupos de estructuras: los primeros puentes para salvar las fuertes irregularidades topográficas de Caracas y los subsiguientes que acompañaron el crecimiento urbano; los principales puentes colgantes que comenzaron a cruzar nuestros grandes ríos, los puentes de hierro de la red ferroviaria de fines del siglo XIX hasta las primeras décadas del siglo XX, incluidos los primeros puentes de concreto armado; la expansión de las redes viales urbanas e interurbanas desde los años 30 hasta finales del siglo XX; puentes de grandes vanos desde el primer puente sobre el río Caroní en 1964, Historia del proyecto y construcción de puentes en Venezuela y el mundo Durante el siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por parte de Hans Ulrich, Johannes Grubenman. El primer libro de ingeniería para la construcción de puentes fue escrito por Hubert Gautier en 1716. Con la revolución industrial en el XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado fueron desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica para soportar grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un alto límite elástico, fueron construidos puentes mucho más largos.

El 8 de Octubre de 1893 la estación es parecida a la de antaño, cuando en esta fecha vio por primera vez la llegada del tren al consejo, el gran ferrocarril de Venezuela en la ruta Caracas – Valencia, tras atravesar 65 túneles, 29 puentes y 47 viaductos. El puente General Rafael Urdaneta es el puente más largo de Venezuela. Cruza la parte as angosta del lago de Maracaibo, en el estado Zulia, al noroeste del País, fue nombrado en honor del General Rafael Urdaneta héroe de la independencia de Venezuela fue construido en concreto (hormigón armado) y tiene una longitud de 8.678 metros. Fue inaugurado el 25 de Agosto de 1962 por el presidente de Venezuela Rómulo Betancourt, siendo esta obra una de las más grandes en el mundo construida con hormigón. El río Orinoco cuenta con dos puentes: el puente de angostura sobre el rio Orinoco en la región de Guayana, Venezuela fue diseñado y construido por el Ing. Paul Lustgaten, oriundo de la misma región, este fue inaugurado el 6 de Enero de 1967 por el presidente de la época Raúl Leoni. Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del mundo y primero en Latinoamérica. Esta localizado a 5 Kilómetros de Ciudad Bolívar y conecta con el Estado Anzoátegui. El segundo puente es el Puente Orinokia como fue bautizado en el día de su inauguración, es un puente atirantado de hormigón y acero, una de las obras de infraestructura más importantes de la zona, que fue construida cerca de Ciudad Guayana en el sur de Venezuela. Une los Estados Bolívar y Anzoátegui convirtiéndose en la segunda estructura en ser levantada sobre el rio Orinoco, después del puente Angostura. Fue inaugurado el 13 de Noviembre del 2006, el diseño del puente viene de la mano del legendario Ingeniero Guayanés Paul Lustgarten. La obra fue coordinada por la corporación Venezolana de Guayana y constituye un sistema vial mixto que también conecta con la Región del Estado Monagas.

La compañía constructora es la Brasileña Odebrecht y el capital en su mayoría provino del Ejecutivo Nacional, a través de Fonden (Fondo De Desarrollo Nacional) tiene una extensión de 3.156 metros. Cuatro torres principales de 120 metros de altura, 39 pilas, dos estribos, 288 pilotes, una altura libre sobre el nivel del agua máxima de 40 metros y un ancho total del tablero de 24.7 metros, con cuatro canales de circulación mas una trocha ferroviaria. Este mismo proyecto continuara con un tercer puente sobre el rio Orinoco, entre las poblaciones de Cabruta (en el sur de Guárico) y Caicara (parte nororiental de Bolívar) este tendrá una longitud de 4.8 Km y 14.2 metros de ancho y se estima que requiere una inversión de cerca de 991 millones de dólares.

TIPOS DE PUENTES IDENTIFICADOS

El tema de los puentes empleados en las Líneas Férreas, así como las obras del METRO de Caracas.

General En adición a documentos que estuvieron específicamente dirigidos al proyecto de los primeros puentes, son muy escasos los documentos que tratan el tema del diseño de puentes (Vélez, 1921; Olivares, 1935). En las Memorias del MOP y en artículos publicados en la Revista del CIV se publicaron trabajos sobre la materia. Por ejemplo, la descripción típica de los proyectos, la comprobación de uniones de piezas y otras provisiones, se pueden constatar en la Memoria MOP 1924.

Puentes de Madera Los puentes de madera fueron empleados durante el siglo XVIII y XIX como soluciones temporales; son múltiples las citas sobre puentes de madera en Caracas y en el actual estado Vargas. El tiempo demostró que los puentes de madera, aún las más duras denominadas en Venezuela como maderas de corazón resultaban inadecuadas. Por esta razón los primeros puentes o pontones de madera construidos en la capital, muy rápidamente fueron sustituidos por obras de mampostería, de las cuales algunas subsisten hoy en día. O sea, su mayor resistencia a las acciones de la naturaleza extendió su vida útil.

Puentes de Mampostería

Los Puentes Empleados en Acueductos Con posterioridad, casi dos siglos más tarde, entre las obras de Valencia, se cita el acueducto de esa ciudad. El Acueducto Construido en 1854 es tratado en Zawisza (1980). Esta obra no alcanzó a cumplir sus funciones por limitaciones en el suministro de agua. En las memorias que sobre esta obra presentó el Gobernador de Carabobo a la Diputación Provincial en los años 1855 y 1856 -comentadas por Zawisza, 198, se indica: al llegar la línea a la quebrada Camoruco (al norte de la ciudad) y esperando conectarla con el agua de los Cocos y con la Represa, estaba previsto construir algunos puentes e instalar las tuberías de hierro ya importadas, Más abajo señala que la extensión de la tubería alcanzaría 5.770 varas (unos 4.800 m) y tendría varias arcadas o puentes, a base de obras de mampostería y paredones, excavaciones y enladrillados siete hermosas arcadas o 7 puentes, desde cinco hasta once arcos, seis paredones orificados de mampostería de no pequeña extensión.

De lo anterior se desprende que la palabra puente fue empleada en el sentido de soporte de la tubería, un sistema más moderno que los acueductos del siglo XVII señalados más arriba en la obra de Arcila. Su finalización colocaba al futuro acueducto de Valencia, a la par de obras semejantes como fueron: el dique de Caujarao con su sistema de aducción hasta Coro y el Acueducto de Caracas, ambas obras del ingeniero Luciano Urdaneta. Valga esta aclaratoria, pues el simple enunciado de un puente, pudiera, en algún caso, no estar necesariamente asociado al tema central de este texto

Puentes Metálicos Si bien los puentes ferrocarrileros, por las fechas en que se construyeron y por haber sido esencialmente contratados en el exterior, fueron metálicos, con posterioridad en el país se han construido notables puentes metálicos. El último de ellos conforma el nuevo Viaducto Nº1 de la Autopista Caracas-La Guaira (Torres et al., 2009). En su texto Lecciones de Puentes el profesor Arnal distingue los cuatro tipos de puentes metálicos que se dan a continuación (Arnal, 2000).

De Vigas de Palastro: • Puente Unare: con 100 m de longitud, en tres tramos de 30-40-30 m de luz

De Celosías Superior: • Puente río Grande en Caucagua-Altagracia, con 1 tramo de 66 m de luz • Puente Boconó: de 286 m de largo en 3 tramos de 88-110-88 m proyectado para montaje en voladizo • Puente Guanare-Biscucuy: de 203 m de largo, con tramos de 50 m de luz, sin arriostramiento superior (low-truss) • Puente Arichuna (estado Apure): de 137 m de largo, con una luz central de 65 m de luz, sin arriostramiento superior (low-truss)

De Celosía Inferior: • Puente Carrizales: un tramo de 60 m de luz, para 4 vías de tráfico • Puente Uribante: 149 m de largo, con un tramo central de 95 m de altura variable

En Arco: • Puente Manzanares: un tramo de 60 m de arco superior atirantado (bowstring) • Puente Chama: de 630 m de largo, con cinco arcos bi-artículados de 112 m de luz cada uno

Puentes de Concreto Armado: De igual modo y en el citado texto, el profesor Arnal agrupa e ilustra los puentes de concreto armado en los seis grupos que siguen (Arnal, 2000) .

De vigas Continuas, Momento de Inercia Variable: • Puente Los Caracas: 3 tramos de 17-26-17 m, con una longitud total de 60 m • Puente La Gaviota (Autopista Coche-Tejerías): 3 tramos de 10-30-10 m de luz, con pilas inclinadas y estribos abiertos 8 • Puente en el km 20-350 (autopista Valencia-Puerto Cabello): 3 tramos de 17-36-17 m de luz • Dispositivo de enlace de las autopistas del Valle y Este-Oeste: tramos Nº 1 a 3, Nº 15 a 18 y Nº 29 a 38, con 45 luces entre 18 y 21 m c/u

En Pórtico Bi-articulados: • Puente Naiguatá: 30 m de luz, placa aligerada • Puente La Pérgola: 2 tramos de 25 m, con nervios separados independientes • Puente Paraíso: con sección en cajón, de 31 m de luz

• Paso a dos niveles en km 2-945, Autopista Tejerías –Valencia, con 32.70 m de luz libre

De Tipo Cantiliver: • Puente Roosvelt: un tramo central de 40 m, contrapesado con 2 voladizos • Puente Cagua: un tramo de 19 m, suspendido de estribos inclinados con voladizos

De Viga Gerber: • Puente sobre el río Neverí: de 270 m de largo, con 7 tramos de 30, 40 y 45 m de abertura • Tramo Nº 14 del Dispositivo de Enlace: con una abertura central de 74 m libres, con un tramo suspendido de 34 m apoyado en 2 voladizos de 20 m de luz

Curvos en Planta: • Puente La Blanca: de 72 m de largo, con 4 tramos de 18 m de luz • Puente Sicare Nº2: de 38 m de largo, con 2 tramos apoyados en una monopila • Dispositivo Nueva Granada: paso superior de 50 m de largo • Distribuidores: Avenida Baralt y cruce con Puente Veracruz

En Arco: • Puente Las Hermanas: 88 m formado por 2 arcos gemelos de 22 m de luz cada uno y 4 tramos rectos de 11 m • Puente sobre el río Tuy en Autopista Coche-Tejarías, con 3 aberturas de 45- 105-45 m de luz • Viaducto La Bermeja con 3 arcos tri-articulados

Puentes de Concreto Pretensado Las vigas prefabricadas simplificaron la ejecución de tramos elevados, además de un más confiable control de calidad en planta, la eliminación de encofrados en el sitio y esperas de fraguado (Johannson, 1975). Obsérvese que esta es una característica importante en la construcción de muelles, especialmente en áreas con ambientes agresivos por su elevada salinidad, humedad y temperatura. En las normas vigentes se exigen características especiales al concreto para asegurar una compacidad que proteja las armaduras de tales ambientes agresivos (Norma COVENIN 1753, 2006). En adición al puente sobre el Lago de Maracaibo, de 8272 m de longitud con 135 vanos que incluyen luces centrales de 235 m, y los tramos elevados construidos con dovelas lanzadas, así como de la Nueva Autopista de Oriente, algunos de los puentes de este tipo más renombrados son dados por Arnal.

CARACTERISTICAS DE LOS PUENTES. GENERALIDADES. Definición de Puente. Se entiende como aquella construcción, por lo general artificial, que permita salvar un accidente geográfico o cualquier obstáculo físico como un rio, un cañón, un valle, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. Su diseño depende de su función y de la naturaleza del terreno donde será construido.

Tipos de Puentes

Existen 5 tipos de puentes: 

Puente Viga: trabaja a tracción en la zona inferior y a compresión en la parte superior, en pocas palabras aporta esfuerzos a flexión. ejemplo: los viaductos.



Puente en Mesula: trabaja a tracción en la zona superior de la estructura y compresión en la interior los puentes atirantados son una derivación de este tipo.



Puente en Arco: trabaja a compresión en la mayoría de la estructura.



Puente Colgante: trabaja a tracción en la mayoría de la estructura.



Puente Atirantado: también se pueden clasificar de acuerdo a su uso: para trenes, para trafico automovilístico, peatones, acueducto(puente que transporta agua), decorativos y ceremoniales.

Materiales.

Se usan diversos materiales en la construcción de puentes. en la antigüedad se usaba principalmente madera y posteriormente roca. más recientemente se han construido los puentes metálicos, materiales que le da mucho más fuerza. Los principales materiales que se usan para la edificación de los puentes son: piedra, madera, acero, concreto armado, concreto pretensado, concreto postensado, mixtos.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PUENTES. Los puentes se clasifican de acuerdo a su característica predominante, es decir atendiendo a su tamaño, materiales con que se construyen, uso, duración y operación. A continuación se resume la clasificación convencional de los puentes, esta clasificación es universalmente utilizada básicamente por el Ingeniero diseñador de puentes.

Por su tamaño. 

Pasos elevados



Alcantarillas



Puentes propiamente dichos



Viaductos:



De madera



De mampostería



De concreto armado



De hierro estructural.



Acueductos.

Según el Material Empleado. 

Mampostería.



Madera



Concreto Armado



Acero Compuestos



Hierro forjado

Según su uso. Peatonal Carretero Ferrocarrilero

Por su Duración. 

Puentes provisionales:



De madera



Metálicos



Puentes definitivos.

Por su Condición de Operación 

Puentes fijos



Provisionales Definitivos.

Componentes de un Puente. Sistema de Superestructura. Comprende todos los elementos del puente que están por encima de los apoyos.

1.- Losa de Calzada. Son de concreto armado, pueden ser también de planchas de acero o de entablado de madera. 2.- Miembros Principales. Distribuyen longitudinalmente las cargas rodantes a los apoyos a través de la losa de calzada, pueden ser de vigas de acero, de concreto normal o pre/postensadas, cerchas, etc. 3.- Miembros Secundarios. Son los separadores o arriostramientos de los miembros principales, evitan las deformaciones transversales y contribuyen en la distribución de las cargas a los miembros principales,. 4.- Carpeta de rodamiento. Pueden ser de asfalto o de concreto. 5.- Iluminación y Señalamiento, Defensas y Sistema de Drenaje. 6.- Sistema de Infraestructura. Elementos del puente requeridos para apoyar la superestructura y trasmitir sus cargas al suelo. 1.- Estribos. Apoyos extremos del puente. Son los elementos que soportan verticalmente las reacciones de la superestructura y horizontalmente el empuje de tierra proveniente del terraplén de acceso.

2.- Pilas. Son las estructuras que sirven de apoyos intermedios del puente cuando este es continuo o tiene varias luces. 3.- Aparatos de Apoyo. Sistemas mecánicos que trasmiten las cargas de la superestructura a la infraestructura. Pueden ser fijos o móviles según su función. 4.- Muros Laterales. Tienen la función de proteger los terraplenes en los accesos. 5.- Losas de Acceso. Sirven de transición entre el puente y el terraplén de la vía y tienen la función de suavizar los posibles asentamientos diferenciales originados en el relleno del acceso.

CARACTERISTICAS 

Permiten aislar tráfico entre segmentos de red.



Operan transparentemente al nivel de red y superiores.



No hay limitación conceptual para el número de puentes en una red.



Procesan las tramas, lo que aumenta el retardo.



Utilizan algoritmos de encaminamiento, que generan tráfico adicional en la red.



Filtran las tramas por dirección física y por protocolo.



Se utilizan en redes de área local.

TIPOS DE PUENTES.

Puentes Isostáticos Son aquellos donde se aplican las condiciones de equilibrio (FH, FV, M) para calcular las solicitaciones internas y externas.

Estos puentes presentan las siguientes Ventajas:



Gran simplicidad de cálculo estructural.



Métodos de construcción más sencillos.



Mejor adaptabilidad a suelos de mala calidad.

Desventajas: 

Su gran peso propio.



Salvan luces considerablemente menores.



Comportamiento no tan adecuado ante eventos sísmicos.

1.- De un solo tramo: Es el tipo de puente más elemental y de construcción más sencilla. Construcción en concreto armado vaciado en sitio, concreto pretensado, vigas de alma de acero. Luces entre 15 - 30 m.

2.- De varios tramos simples: Son los obtenidos uniendo varios tramos de vigas en una sola luz sin continuidad y con apoyos intermedios. Inconveniente de tener muchas juntas de dilatación. Son aptos para asentamientos diferenciales en terrenos de poca capacidad portante.

3.- De vigas articuladas o Gerber: Están compuestos de vigas simples, en cuyos extremos se articulan y apoyan tramos simples, resultando un sistema estáticamente determinado. Aptos para terreno de mala calidad. Requieren de

mayor mantenimiento debido

a

las

juntas

de

dilatación

y

las articulaciones indispensables. 4.- Con pilas tipo Consolas. Aptos para puentes en curva, debido a que la consola puede tener un ancho radial, permitiendo construir puentes en curva con tramos rectos.

Puentes Isostático

Puentes Hiperestáticos: Son aquellos donde para determinar las solicitaciones internas y externas se deben aplicar métodos de estructuras hiperestáticas. Diseños más elaborados y más complejos. Aptos en suelos de buena capacidad portante.

Posee diversas Ventajas: 

Posibilidad de salvar luces considerablemente grandes.



Comportamiento estructural más efectivo.



Su uso permite un mayor aprovechamiento del material.



Disminución del peso propio en la sección central de las luces. (Secciones no uniformes)



Mayor seguridad ante

fallas

de

un

elemento

portante

por

la

colaboración de los elementos adyacentes. 

Mayor esbeltez y mayor elegancia de formas.



Mejor comportamiento y seguridad ante las acciones sísmicas (mayor amortiguación dinámica)

Desventajas: 

Procedimiento de diseño más laborioso.



Métodos de construcción más sofisticados.



Influencia destructiva de los asentamientos diferenciales.



Pueden presentar problemas ante descensos diferenciales de los apoyos. (por asentamientos desiguales en las fundaciones)



Dilatación por temperatura en luces muy grandes.

1.- Continuos: Pueden ser de losas macizas, vigas cajón celular de concreto, vigas palastro de acero, vigas cajón de acero. L= 35m. (Sección uniforme) L> 35 m. (Sección longitudinal variable)

2.- Aporticados: Superestructura e infraestructura unidas rígidamente en los nodos. Pueden ser de acero, Concreto Armado, Pretensado. Aptos para paso a dos niveles. L= 30m. (Sección uniforme) L> 30 m. (Sección longitudinal variable, postensados)

2.1 Doblemente Articulado. Generalmente de sección variable. No trasmiten momentos flectores a las fundaciones. 2.2 Pórticos con soportes inclinados. Variedad de pórticos de 3 luces, soportes centrales inclinados. Mayor luz central. Fundados sobre sitios rocosos o en su defecto un buen sistema de fundación.

3.- En Arco. Aptos en suelos rocosos y muy estables. Las secciones trabajan a compresión. 4.- Colgantes. El tablero se sustenta por medio de tirantes verticales los cuales a su vez están unidos a los cables principales. Los cables principales tienen forma de catenaria y están apoyados en torres altas y atirantadas en los extremos por medio de macizos de anclajes (sometidos a tensión) 5.- Atirantados: Los cables tienen la misma función que los puentes colgantes. Anclados en puntos de apoyo en la losa de calzada a distancias de 10 y 20 m.

Los puentes son estructuras fundamentales para el transporte terrestre, tanto por carretera como por ferrocarril, que permiten salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción sin necesidad de grandes cambios en la rasante de la carretera o de la línea de ferrocarril.Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.

Al acometer la tarea de realizar un diseño de un puente es indispensable recabar una gran variedad de pasos, los cuales surgen a través de datos recogidos de los diferentes estudios y así poder analizarlos y determinar si será una estructura isostática o hiperestática, Aunque esto nunca será cierto al menos que se quisiera lograr con mucho empeño, todos los elementos de un puente no podrán ser isostáticos, ya que por ejemplo un tablero apoyado de un puente está formado por un conjunto altamente hiperestático de losa de calzada, vigas y diafragmas transversales, al ser isostáticamente determinada podemos deducir que será una estructura que se determine por el sistema de equilibrio usando fuerza horizontal o reacción horizontal, fuerza o reacción vertical, y momento en los apoyos de la estructura, solo en aquellos casos donde la estructura no necesite losas para depender o vigas y diafragmas. Al ser hiperestáticamente determinada hay que aplicar varios métodos estructurales para llegar al diseño deseado, verificando las reacciones internas y externas que hacen esfuerzos a la estructura, Para que un puente sea hiperestático tiene que ser aquel cuyos tablerosson dependientes uno de otro desde el punto de vistaestático, pudiendo establecerse o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.

DATOS NECESARIOS PARA EL PROYECTO DE UN PUENTE.

Datos

Funcionales. Información que

se

funcionamiento de la estructura a proyectarse.

relaciona

con

el

futuro

1.- Tipo de Obstáculo a Salvar: 1.1

Curso de agua

1.2

Paso vial a dos niveles

1.3

Paso a dos niveles ferroviarios

1.4

Distribuidor de tránsito

1.5

Estructura elevada sobre depresión

2.- Planta de Ubicación Mostrando: 2.1

Geometría del eje vial

2.2

Coordenadas de puntos característicos

2.3

Representación del río o vía inferior

2.4

Situación geográfica

2.5

Edificaciones existentes

3.- Perfil Longitudinal del Terreno Indicando: 3.1

Progresivas

3.2

Cotas de terreno

3.3

Cotas de rasante

3.4

Cotas de río o de la vía inferior

3.5

Obstáculos o restricciones topográficas

4.- Perfil Transversal Indicando: 4.1

Número y ancho de trochas.

4.2

Número y ancho de aceras.

4.3

Ancho y tipo de isla central.

4.4

Ancho de barandas ó defensas.

4.5

Trocha peatonal.

Datos Naturales. Son los provenientes de la naturaleza física del puente.



Información Hidráulica.



Topografía del lecho.



Luz mínima hidráulica (lecho).



Nivel de aguas de estiaje.



Nivel de aguas normales.



Nivel de aguas máximas.



Tirante de aire.



Niveles de socavación.



Acción abrasiva de la corriente.

Información Geotécnica. 

Reconocimiento visual del sitio.



Profundidad del nivel Freático.



Parámetros mecánicos de resistencia.



Parámetros para asentamiento y fluencia.



Densidad y permeabilidad.



Inestabilidad, fallas.

Información Climática. 

Viento y su velocidad (pilas altas).



Temperaturas y sus efectos.



Oxidación por proximidad al mar.

Información Sismológica. 

Coeficiente de aceleración.



Clasificación e importancia.



Categoría de comportamiento sísmico.



Factores de modificación de respuesta.



Espectros de frecuencia.

ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS Al rendir un informe sobre los estudios topográficos llevados a cabo para la construcción de un puente, además de dar el nombre del río o barranca, camino correspondiente, tramos del camino en el cual se encuentra, etc., estos estudios tendrán como objetivos:

a) Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos correspondientes.

b) Proporcionar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales.

c) Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción. d) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así como la ecología y sus efectos en el medio ambiente. Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente: 1)

Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto,

documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1m y comprendiendo por lo menos 100m a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otro obstáculo a ser transpuesto). 2)

Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y

sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1m y con secciones verticales tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. 3)

Los planos deberán indicar los accesos del puente, así como

autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberán indicarse igualmente con claridad la vegetación existente.

4)

En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un

levantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar en planos la dirección del curso del agua y los límites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional. Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse los meandros del río. 5)

Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales, puntos

de inflexión y puntos de inicio y término de tramos curvos; ubicación y colocación de Bench Marks. 6)

Levantamiento catastral de las zonas aledañas del puente,

cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran con el puente o sus accesos o bien que requieran ser expropiadas.

ESTÚDIOS DE HIDROLOGIA E HIDRÁULICA Los objetivos de estos estudios son establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura.

Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente:

a)

Ubicación optima del cruce.

b)

Caudal máximo de diseño hasta la ubicación del cruce.

c)

Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce.

d)

Área de flujo a ser confinada por el puente.

e)

Nivel máximo de aguas(NMA) en la ubicación del puente.

f)

Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.

g)

Profundidades de socavación general, por contracción y local.

h)

Profundidad

mínima

recomendable

para

la

ubicación

de

la

cimentación según su tipo. i)

Obras de protección necesarias.

j)

Previsiones para la construcción del puente. El programa de este tipo de estudios debe considerar la recolección

de información, los trabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance será determinado con base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y riesgo considerado.

Los estudios hidrológicos e hidráulicos deben comprender lo siguiente: 1)

Evaluación de estudios similares realizados en la zona de

ubicación del puente; en el caso de un reemplazo de un puente colapsado es conveniente utilizar los parámetros de diseño anteriores. 2)

Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de

cruce como de la cuenca global. 3)

Recolección

y

análisis

de

información

hidrométrica

y

meteorológica existente 4)

Caracterización hidrológica de la cuenca, considerada hasta el

cruce del curso del agua con base a la determinación de las características de las respuestas de lluvia-escorrentía, y considerando aportes adicionales en la cuenca. 5)

Selección de los métodos de estimación del caudal máximo de

diseño. 6)

Estimación de los caudales máximos para diferentes periodos

de retorno y según distintos métodos; en todos los casos se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los distintos métodos de análisis para la selección del mejor.

7)

Selección de secciones transversales representativas del cauce

y la obtención del perfil longitudinal. 8)

Determinación de las características hidráulicas del flujo

9)

Determinación de las profundidades de socavación general por

contracción total y local 10)

Recomendaciones de protección y/o consideraciones de diseño

adicionales Los puentes ubicados en el cruce con un curso de agua deben ser diseñados de modo que las alteraciones y obstáculos que estos representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el desempeño de la estructura a lo largo de su vida útil o se tomen medidas preventivas.

Para

esto

deben

establecerse

las

características

hidrogeodinàmicas del sistema fluvial con el objeto de determinar la estabilidad de la obra respecto al comportamiento del cauce.

ESTUDIOS GEOLÓGICOS. Los objetivos de los estudios geológicos son establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes. El programa de estudios deberá considerar exploraciones de campo, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto.

Los estudios geológicos comprenderán: a.

Descripción geomorfológico

b.

Zonificación geológica de la zona

c.

Identificación y características de fallas geológicas

d.

Definición de zonas de deslizamientos, huéyancos y aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS. Los objetivos de estos estudios son establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables.

El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto en términos de su longitud y las condiciones del suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos.

Los estudios geotécnicos deberán comprender lo siguiente: 1.

Ensayos de campo en suelos y/o rocas.

2.

Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas en la zona.

3.

Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base rocosa.

4.

Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuados, así como parámetros geotécnicos preliminares para el diseño del puente al nivel de anteproyecto.

5.

Presentación

de

los

resultados

y

recomendaciones

sobre

especificaciones constructivas y obras de protección.

Se dice que el tablero de un puente tiene esviaje ó que está construido en esviaje, cuando la forma en planta del tablero no es rectangular. Esto quiere decir que la horizontal de los apoyos del tablero forma un ángulo distinto

a

90

grados,

con

el

eje

longitudinal

del

tablero.

En la mayor parte de los casos modernos los puentes son esviajados, no presentando

mayores

problemas

ni

inconvenientes

si

éstos

están

compuestos por vigas, en cambio cuando se trata de losas simplemente apoyadas los esfuerzos que en ellas se presentan difieren de los de las losas rectas,

aumentando

esta

diferencia

con

el

ángulo

de

esviaje.

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

En el caso de losas simplemente apoyadas las cargas se transmiten a los apoyos extremos tratando de seguir el camino más corto para llegar a ellos. Se puede observar entonces que los planos de esfuerzo máximo no son paralelos al eje del camino con lo que la deformación de la losa esviajada tenderá a la de una superficie alabeada. En la siguiente figura se muestra esquemáticamente la variación de reacciones en función de los diversos ángulos de esviaje.

La determinación exacta de estas variaciones de reacción es muy difícil, sin embargo a continuación se presenta un procedimiento simplificado que permite soluciones rápidas y racionales.

Figura 1. Fuente: (Puentes de Hugo Belmonte)

Si el esviaje es hasta de 20°, para el cálculo se considerará como luz la que se mide a lo largo de la línea central en el eje del camino precediéndose luego como si la losa fuese recta, incrementando las reacciones en las esquinas de los ángulos obtusos entre 0 y 50 % sobre la reacción media en proporción

al

ángulo

de

esviaje.

Si el ángulo de esviaje está comprendido entre 20° y 50° se tomará como luz de cálculo, la distancia perpendicular a la cara de los apoyos acotada con Lc en la figura 5.5, precediéndose luego como si la losa fuese recta, con lo que se define su espesor y armadura pero como no es recomendable disponer la armadura AS, perpendicularmente a la cara de los estribos porque no se cubren las solicitaciones de torsión en las esquinas con ángulos agudos, lo que se hace es proyectar esta armadura para lo que se multiplica el área de acero AS , por la secante al cuadrado del ángulo de esviaje con lo que se obtiene la armadura AS1 paralela al eje del camino.

En este caso, las reacciones en las esquinas de los ángulos obtusos se incrementan entre 50 y 90 % sobre la reacción media y proporcionalmente al ángulo de esviaje comprendido entre 20° y 50°.

Para esviajes mayores a 50° no se debe emplear losa, aunque sean muy cortos los tramos, recomendándose en este caso las vigas T, las cuales provocan reacciones mayores en correspondencia con el ángulo obtuso pero en menor proporción que las losas, despreciándose este incremento en el cálculo.

Figura 2. Losa esviajada entre 20º - 50º y la disposición de la armadura

Alcantarillas: Una alcantarilla o cloaca es un acueducto subterráneo destinado a evacuar las aguas residuales domésticas u otro tipo de aguas usadas. Forma parte de los sistemas de saneamiento urbano. El conjunto de alcantarillas de una población o de un barrio se llama alcantarillado.

Alcantarillas en puentes: Son estructuras menores, aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia, de acuerdo a circunstancias específicas. Generalmente se utilizan como pasos a través de terraplenes, por lo cual quedan muchas veces enterradas, detectándose su presencia por (cabezales que asoman en cada extremo por una cierta prolongación de la misma alcantarilla), La dimensión de sus aberturas son definidas en función del caudal de las aguas que atravesaran.

TIPOS DE ALCANTARILLAS:

Alcantarillas en Bóveda Maciza o de Concreto Armado: Son estructuras que resisten grandes rellenos encima de su techo. Casi siempre formadas por secciones de espesores variables y con geometría de

arcos circulares o parabólicos, en la fotografía se puede observar este tipo de alcantarillas.

Alcantarillas metálicas. Especialmente utilizadas cuando el relleno es de mediana altura y de solución muy interesante cuando el terreno de fundación es malo, están formadas por tubos metálicos prefabricados o chapas acanaladas de acero galvanizado, pres moldeados para formar tubos de diámetros previstos.

Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles, por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

Alcantarillas Circulares o Tubos de Hormigón Simple y Armado. Generalmente cuando las corrientes de agua son reducidas, se les da paso mediante alcantarillas formadas por tubos. Para pequeños diámetros es suficiente fabricarlos con mezcla húmeda de cemento y arena.

Son tubos enterrados, generalmente de diámetros no menores de 90 cm, para facilitar su limpieza y la economía, cuidando también que no sean tubos de diámetros grandes ya que son muy costosos.

Alcantarillas Cajón. Cuando la altura del relleno es pequeña o nula la solución normal puede ser un sistema a porticado o el uso de secciones cajón. Son empleadas frecuentemente para luces que no llegan a los 10 metros, pero si el terreno de fundación es de mala capacidad puede alcanzar luces hasta de 12 metros, están formadas por dos paredes laterales, una tapa y fondo, generalmente de sección constante y a veces presentan unas cartelas en las esquinas.

Redes de Alcantarillado Sin Arrastre de Sólidos El alcantarillado sin arrastre de sólidos también es conocido como alcantarillado de pequeño diámetro o redes de aguas residuales decantadas.

Ventajas y desventajas del sistema La principal ventaja es la reducción de costos en: * Excavaciones, pues al no existir sólidos en el sistema, no es necesario garantizar el flujo con velocidades mínimas de auto-limpieza, lo cual disminuye la pendiente de los colectores. * Tuberías, pues se emplean colectores de pequeño diámetro. * Obras auxiliares, ya que se reemplazan los pozos de registro por estructuras más simples como son las cajas de visita y registros de limpieza e inspección. * Tratamiento de las aguas residuales, porque el tratamiento primario se realiza en las fosas sépticas, y ya no es necesario proyectar este proceso en las unidades de tratamiento. * La principal desventaja del sistema está en el mantenimiento del tanque séptico que requiere evacuación y disposición periódica de los sólidos allí acumulados. Por este motivo, las redes de alcantarillado decantado deben construirse solamente cuando exista una organización que garantice el mantenimiento.

* Esta organización debe efectuar un estricto control para evitar las conexiones ilegales a las que les podría faltar el tanque interceptor o tener conexiones erradas que posibilitarían la introducción de sólidos o aguas lluvias que causarían serios problemas de operación y mantenimiento.

Sistema de Alcantarillado en Régimen de Condominio. Este sistema comprende las redes de alcantarillado en las propiedades horizontales dentro de una cuadra; dicho en otras palabras, las redes en régimen de condominio se proyectan por los solares o patios de las

viviendas, con el fin de disminuir al máximo la longitud de las redes internas, (dentro de la vivienda) y externas.

Ventajas. * Fácil construcción y costo más bajo de las conexiones intradomiciliarias. * Menor extensión de los colectores principales. * Mayor participación de la comunidad.

Desventajas. * Su instalación depende de la distribución arquitectónica de las viviendas; los servicios sanitarios deben estar ubicados en la parte posterior de estas y contar con zonas libres para extender las redes. * Pueden presentarse problemas legales ya que la entidad administradora debe contar con autorizaciones legales para inspeccionar y reparar el sistema; además los propietarios no podrán construir sobre las tuberías. * En otros casos, puede estar prohibido que el desagüe de un predio se descargue en los terrenos del vecino. * Algunos usuarios pueden hacer uso indebido de la conexión, descargando desechos sólidos o aguas lluvias que causarían serios daños al sistema. Estrategias propuestas para la construcción de puentes y obras menores de drenaje De observaciones y/o experiencias que fueron hechas, realizadas y obtenidas, al comportamiento hidráulico de los puentes y obras menores de

drenaje ante avenidas extraordinarias, a causa de la ocurrencia de crecientes extremas de ríos y arroyos, permiten plantear las siguientes situaciones y recomendaciones desde el punto de vista de drenaje para puentes y alcantarillas.

Las estructuras que drenan corrientes con cauces de avenidas muy amplios generalmente estrechan la sección de dichos cauces, por lo que durante las crecientes importantes trabajan forzadamente, lo que propicia en gran número de casos el colapso de la estructura debido al fenómeno de la socavación. Considerando lo anterior, conviene que los puentes existentes que produzcan tal estrechamiento del escurrimiento en cauces amplios, cuenten con terraplenes "fusibles" que puedan ser cortados fácilmente por la corriente cuando ésta alcance un tirante 50 cm menor que el de diseño y evitar así que el puente trabaje forzadamente desde el punto de vista hidráulico, con la posible consecuencia de su colapso. Dichos terraplenes "fusibles" consisten en terracerías con altura igual a dicho tirante de diseño, para que el agua sobrepase el nivel de rasante de la Carretera y la erosione, con su consecuente corte; además, los terraplenes fusibles se construyen con material puramente friccionante sin protección contra tal erosión. Los puentes que drenan corrientes con cauces encajonados -bien definidos- llegan a fallar por socavación cuando este fenómeno no fue debidamente analizado en los estudios básicos para el proyecto de las estructuras, o cuando el caudal de las avenidas máximas fue subestimado. En otras ocasiones, cuando existe estrechamiento y los apoyos extremos están ubicados dentro del cauce, éstos pueden ser flanqueados por la corriente, y ser afectados por la socavación, a tal grado que pudiera colapsarse la estructura.

Se deberá tener especial cuidado en proyectar de forma adecuada la estructura, considerando un gasto de diseño debidamente analizado y una profundidad de desplante suficiente de su cimentación para evitar la falla por socavación. De esta forma también se minimizará la probabilidad de que el puente sea flanqueado por la corriente al sufrir la erosión y corte de los terraplenes de acceso. Finalmente, se recomienda eliminar el uso de tubos metálicos para construir o reconstruir alcantarillas, en todas las regiones costeras o en aquéllas en que exista la posibilidad de que ocurra el fenómeno de corrosión.

Cierre: Las alcantarillas aunque generalmente se le identifica como estructuras menores de cierta importancia, siempre son relevantes dependiendo el tipo de construcción y él para que de su funcionamiento, en su mayoría este tipo de construcciones están enterradas, logrando identificar su ubicación a través de cabezas que se asoman en la superficie y que forman parte de toda la prolongación de la alcantarilla. Las funciones de estas principalmente es evacuar aguas residuales, o de cauce natural que hacen frente a estructuras de puentes y como tal se debe dar continuidad al líquido, como principal motivo y dependiendo el uso y las solicitaciones exteriores a la que será sometida, se podrá identificar el tipo de alcantarilla apropiada y acorde que cumpla con los requerimientos de diseño y por consiguiente ofrezca estabilidad y seguridad a la obra que será destinada.

Voladizos Sucesivos.

La expresión puente por volados (voladizos) sucesivos, hace referencia a un procedimiento de construcción utilizado con frecuencia en grandes puentes. El método consiste en construir la superestructura a partir de las pilas o pilones, agregando tramos parciales que se sostienen del tramo anterior. Esta maniobra se realiza de manera más o menos simétrica a partir de cada pilón, de manera que se mantenga equilibrado y no esté sometido a grandes momentos capaces de provocar su vuelco. Puede utilizarse en puentes construidos con cualquier material, aunque lo común es que se reserve para puentes viga de sección hueca construidos en hormigón postensado, en los cuales las secciones parciales se construyen In-situ (en el sitio) mediante la técnica de encofrado deslizante o se construyen como dovelas prefabricadas que se llevan a su sitio mediante grúas de gran porte.

Construcción pos volado sucesivos

La Cimbra Autolanzable CA-55

Es un sistema eficaz para la ejecución de tableros de puentes de gran longitud con vanos repetitivos y sección constante. TIPOS DE AUTOCIMBRA Y SUS APOYOS

Dos son los tipos más comunes de autocimbras que se utilizan para la construcción de tableros de puentes hormigonados in situ: las que se sitúan bajo el tablero (underslung) y las que se sitúan sobre éste (overhead). En ambos casos se tratan de cimbras que permiten el hormigonado del tablero vano a vano y que son capaces de desplazarse por medios propios a cada posición de hormigonado. Durante el hormigonado, estas estructuras se sujetan en la pila delantera (sobre la que apoyará el tramo de tablero que se está hormigonando) y en el tramo de tablero construido en la fase anterior. La junta de construcción entre fases suele situarse a L/4 o L/5 de la pila; en la zona en que los momentos flectores en el tablero son menores. A una distancia de unos 2m de la junta es donde la autocimbra apoyará sobre el tablero cuando se realice el hormigonado y donde se transmitirán las cargas que deben considerarse en el proyecto constructivo del tablero y que son las responsables de que la ley de momentos de peso propio al final del proceso constructivo sea distinta que la que se obtendría si la estructura se construyera cimbrada al suelo.

Debe tenerse claro que, sea la autocimbra superior o inferior, la carga durante el hormigonado se transmitirá al tablero. En las cimbras inferiores puede pensarse que esto no es así, ya que durante el movimiento, la autocimbra se apoya en las dos pilas, pero antes de hormigonar, ésta liberará el apoyo en la pila trasera y quedará colgada del tablero. Esta maniobra se hace para reducir la luz de cálculo de la autocimbra y, por tanto, su precio.

La carga que la autocimbra transmite al tablero construido en la fase anterior y que se utiliza en el proyecto del tablero debe incluir el peso propio de la autocimbra, el peso de los encofrados y el peso del hormigón fresco tomando en consideración la densidad de armadura. Su valor no es raro que supere las 1000 toneladas durante el hormigonado.

PUENTES ATIRANTADOS

Las técnicas modernas de atirantamiento han permitido la construcción de puentes con claros hasta 1100 mts. El sistema de tirantes Freyssinet, constituidos por torones protegidos por galvanización, cera y vaina individual se caracteriza por:

1. Gran resistencia mecánica. 2. Gran rigidez y una singular esbeltez. 3. Resistencia a la fatiga excepcional. 4. Notable resistencia a la corrosión. 5.

Gran

facilidad

de

instalación

con

el

sistema

de

Isotensión.

6. Sus innovaciones técnicas para su tensado, ajuste y sencilla sustitución.

A estas cualidades que hacen de los tirantes Freyssinet el sistema de referencia, hay que añadir su ventaja económica: costos de suministro e instalación, confiabilidad y durabilidad.

PUENTES LANZADOS.

El sistema consiste en colocar la superestructura con una Viga de Lanzamiento auto portante que descansa sobre los apoyos del puente pudiéndose desplazar de manera autónoma de un claro al siguiente.

Las ventajas del sistema son:

1. Supresión de obra falsa.

2. Utilización en puentes con pilas de gran altura, en los que las grúas no tienen la capacidad de montaje. 3. Rapidez de montaje, permitiendo montar normalmente un claro cada semana. 4. Protección del entorno natural, debido a que el montaje se realiza por la parte superior.

Puentes Lanzados.

DESCRIPCION TECNICA DEL PUENTE ORINOKIA.

El segundo puente sobre el río Orinoco (o "puente Orinoquia", como fue

bautizado

el

día

de

su

inauguración),

es

un puente

atirantadode hormigón y acero que une a las riberas sur (Estado Bolívar) y norte (Estado Anzoátegui) del río Orinoco a la altura de Ciudad Guayana, convirtiéndose en la segunda estructura en ser levantada sobre dicho río después del puente de Angostura. Es una de las obras de infraestructura más importantes de la zona sur de Venezuela. Fue inaugurado el 13 de noviembre de 2006 en una ceremonia que contó con la asistencia de los entonces presidentes de Venezuela y Brasil, Hugo Chávez y LuizInácio Lula Da Silva, respectivamente.

La obra, que fue financiada y coordinada por la Corporación Venezolana de Guayana, y ejecutada por la empresa brasileña Odebrecht y elMinisterio de Infraestructura de Venezuela constituye un sistema vial mixto que conecta el

estado Anzoátegui y

la región

central no

sólo

con

la región

de

Guayana sino además con el Brasil.

El proyecto empieza con los primeros estudios de factibilidad, realizados por CVG - Corporación Venezolana de Guayana, a partir de 1966, para la construcción de un puente en Ciudad Guayana. Fueron realizados estudios de

localización,

topográficos,

geológicos,

soluciones

estructurales,

transporte, desarrollo urbano, regional y estudios de factibilidad económicofinanciero en un total de ocho sitios comprendidos entre el Este de San Félix y Oeste de Sidor.

La construcción comienza en el año 2001. El diseño del puente viene de la mano del legendario ingeniero guayanés Paul Lustgarten (también diseñador del puente General Rafael Urdaneta y el puente colgante de Angostura).

La compañía constructora es la brasileña Odebrecht y el capital en su mayoría provino del estado venezolano, a través de FONDEN (Fondo de Desarrollo Nacional).

Tiene una extensión de 3.156 M, cuatro torres principales de 120 m de altura, 39 pilas, dos estribos, 388 pilotes, una altura libre sobre el nivel de aguas máxima de 40 metros y un ancho total del tablero de 24,7 m, con cuatro canales de circulación más una trocha ferroviaria. Además posee: 

Enlace desde la Autopista Ciudad Bolívar-Ciudad Guayana: 6 km y 4 canales de 3,6 m



Enlace desde Los Pozos (Monagas): 35 km y 2 canales de 3,6 m



Desde La Viuda (Anzoátegui) hasta el puente se recorrerán 125 km con 2 canales de 3,6 m.

El puente mixto (carretero-ferroviario) sobre el río Orinoco es de tipo atirantado con configuración de abanico y torres en forma de H. La vía férrea facilita el transporte hacia el resto del país y los puertos de exportación de los productos de hierro, acero, aluminio y madera de la región Guayana.

En principio se estimó una inversión de 480 millones de dólares para realizar el proyecto Sistema Vial Puente Mixto sobre el río Orinoco, pero en la actualidad el costo final ronda los 1000 millones de dólares, por las obras conexas, y por problemas que surgieron durante la construcción. 886 millones fueron destinados para la construcción del puente, mientras que para los seis puentes anexos se invirtieron 127 millones de dólares.