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Puente de Tacoma Narrows El puente de Tacoma Narrows es un puente colgante de 1600 metros de longitud con una distancia entre soportes de 850 m (el tercero más grande del mundo en la época en que fue construido).1 El puente es parte de la carreteraWashington State Route 16 en su paso a través de Tacoma Narrows de Puget Sound desde Tacoma a Gig Harbor (Estados Unidos). La primera versión de este puente, apodado Galloping Gertie, fue diseñado por Clark Eldridge y modificado por Leon Moisseiff. En 1940, el puente se hizo famoso por su dramático colapso estructural inducido por el viento, evento que quedó registrado en una filmación. El puente de reemplazo se inauguró en 1950. Índice [mostrar]

Primer puente[editar] Las primeras ideas para ubicar un puente en este sitio se remontan a 1889, con una propuesta del Northern Pacific Railway, pero fue hacia mediados de la década de 1920 cuando la idea comenzó a cobrar fuerza. La cámara de comercio de Tacoma comenzó una campaña y estudios para su financiación en 1923. Varios renombrados ingenieros de puentes, incluidos Joseph B. Strauss, quien luego sería ingeniero principal del puente Golden Gate; y David B. Steinman, constructor del Puente Mackinac, fueron consultados. Steinman realizó varias visitas pagadas por la cámara culminando en la presentación de una propuesta preliminar en 1929, aunque hacia 1931 la cámara decide cancelar el acuerdo con Steinman debido a que Steinman "no era lo suficientemente activo" en la búsqueda de financiación. En 1937 el proyecto toma impulso, cuando la legislatura del estado de Washington State crea la Washington State Toll Bridge Authority y asigna 5.000 dólares para estudiar el pedido de los condados de Tacoma y Pierce para construir un puente sobre el Narrows. Desde el comienzo, el problema fue la financiación; la recolección del peaje no sería suficiente para pagar los costes de construcción. Pero existía un fuerte apoyo para el puente por parte de la marina estadounidense, que operaba el astillero naval de Puget Sound en Bremerton, y del ejército estadounidense, que tenía el McChord Field y Fort Lewis en Tacoma. El ingeniero Clark Eldridge del estado de Washington presentó un, "diseño preliminar de un puente convencional desarrollado sobre conceptos probados y demostrados," y la autoridad de peaje del puente solicitó 11 millones de dólares al Public Works Administration (PWA) federal. Pero según Eldridge, un grupo de "prominente ingenieros consultores del este", encabezados por el ingeniero Leon Moisseiff de Nueva York, propusieron al PWA construir el puente a menor costo. Los planes preliminares especificaban el uso de vigas horizontales de 7,6 m de espesor, que se ubicarían debajo del puente para hacerlo más rígido. Moisseiff, diseñador muy respetado del Golden

Gate Bridge, propuso utilizar vigas más esbeltas, de solo 2,4 m de espesor. Según su propuesta el puente sería más delgado y elegante, y además se reducirían los costes de construcción. El diseño de Moisseiff se impuso. El 23 de junio de 1938, the PWA aprobó un presupuesto de casi 6 millones de dólares para el puente de Tacoma Narrows. Un monto adicional de 1,6 millones de dólares sería recolectado de los peajes para alcanzar el coste total de 8 millones de dólares

Derrumbe[editar]

Colapso del puente de Tacoma Narrows.

El colapso inducido por el viento ocurrió el 7 de noviembre de 1940 a las 11.00, a causa de un fenómeno aerodinámico de flameo (flutter en inglés). Leonard Coatsworth, un conductor sorprendido sobre el puente durante este hecho, lo relató así: Apenas había atravesado las torres, el puente comenzó a retorcerse en forma violenta de lado a lado. Antes de que pudiera darme cuenta, la inclinación se hizo de tal magnitud que perdí el control de mi coche... Frené y salí del vehículo, y caí de cara sobre el pavimento... Podía escuchar el sonido del hormigón resquebrajándose... El auto comenzó a desplazarse de lado a lado de la vía. Me arrastré sobre mis manos y rodillas durante 450 m hasta llegar a las torres... Estaba muy agitado; mis rodillas estaban peladas y sangraban, tenía las manos lastimadas e hinchadas de intentar agarrarme al pavimento de cemento... Hacia el final, me arriesgué a ponerme de pie y correr en pequeños tramos... Una vez que alcancé la seguridad del puesto de peaje presencié el derrumbe final del puente y cómo mi coche se precipitaba sobre el Narrows.

No se perdió ninguna vida humana como consecuencia del derrumbe del puente. Theodore von Kármán, director del Guggenheim Aeronautical Laboratory y renombrado estudioso de aerodinámica, fue miembro del comité de investigación del colapso.2 Von Kármán menciona que el estado de Washington no pudo cobrar una de las pólizas de seguro porque el agente de seguros se había embolsado en forma fraudulenta los pagos del

seguro. El agente, Hallett R. French que representaba a la Merchant's Fire Assurance Company, fue acusado de fraude por retener las primas correspondientes a un valor asegurado de 800.000 dólares. Sin embargo el puente estaba asegurado por varias otras pólizas que cubrían el 80% del valor de 5,2 millones de dólares de la estructura. La mayoría de estos fueron cobrados sin inconvenientes.3

Filmación del derrumbe[editar] La destrucción final del puente fue filmada por Barney Elliott, propietario de un negocio de fotografía local. The Tacoma Narrows Bridge Collapse (1940) está archivado en el National Film Registry estadounidense, y aún hoy en día se muestra a estudiantes de ingeniería, arquitectura y física como una fábula.4 El video puede ser visto en el Powerhouse Museum en Sídney, Australia, en el centro de ciencia da Vinci en Allentown, Pensilvania, y en YouTube ([1]). La filmación del colapso fue proyectada muchas veces en un programa de la televisión estadounidense de los años cincuenta, que proyectaba filmaciones solicitadas por el público show You Asked for It. . Tacoma Narrows Bridge destruction

Secuencia del puente de Tacoma Narrows tambaleándose y finalmente colapsando. (19.1 MB,ogg/Theora format).

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Causa del derrumbe[editar] El puente estaba sólidamente construido, con vigas de acero al carbono ancladas en grandes bloques de hormigón. Los diseños precedentes tenían un entramado característico de vigas y perfiles metálicos por debajo de la calzada. Este puente fue el primero en su tipo en utilizar plate girders (pares de grandes I vigas) para sostener la calzada. En los diseños previos, el viento podía atravesar la estructura, pero en el nuevo diseño el viento sería redirigido por arriba y por debajo de la estructura. Al poco tiempo de haber concluido la construcción a finales de junio (fue abierto al tráfico el 1 de julio de 1940), se descubrió que

el puente se deformaba y ondulaba en forma peligrosa aún en condiciones de viento relativamente benignas para la zona. Esta resonancia era de tipo longitudinal, por lo que el puente se deformaba en dirección longitudinal, con la calzada elevándose y descendiendo alternativamente en ciertas zonas. La mitad de la luz principal se elevaba mientras que la otra porción descendía. Los conductores veían a los vehículos que se aproximaban desde la otra dirección desaparecer y aparecer en hondonadas, que a su vez oscilaban en el tiempo. Debido a este comportamiento es que un humorista local le dio el sobrenombre de "Galloping Gertie". Sin embargo, se consideraba que la estructura del puente era suficiente como para asegurar que la integridad estructural del puente no estaba amenazada. La falla del puente ocurrió a causa de un modo de torsión nunca antes observado, con vientos de apenas 65 km/hora. Este modo es conocido como de torsión, y es distinto del modo longitudinal, (véase también torque), en el modo de torsión cuando el lado derecho de la carretera se deforma hacia abajo, el lado izquierdo se eleva, y viceversa, con el eje central de la carretera permaneciendo quieto. En realidad fue el segundo modo de torsión, en el cual el punto central del puente permaneció quieto mientras que las dos mitades de la carretera hacia una y otra columna de soporte se retorcían a lo largo del eje central en sentidos opuestos. Un profesor de física demostró este punto al caminar por el medio del eje de la carretera, que no era afectado por el ondular de la carretera que subía y bajada a cada lado del eje. Esta vibración fue inducida por flameo aero elástico. El flameo se origina cuando una perturbación de torsión aumenta el ángulo de ataque del puente (o sea el ángulo entre el viento y el puente). La estructura responde aumentando la deformación. El ángulo de ataque se incrementa hasta el punto en que se produce la pérdida de sustentación, y el puente comienza a deformarse en la dirección opuesta. En el caso del puente de Tacoma Narrows, este modo estaba amortiguado en forma negativa (o lo que es lo mismo tenía realimentación positiva), lo cual significa que la amplitud de la oscilación aumentaba con cada ciclo porque la energía aportada por el viento excedía la que se disipaba en la flexión de la estructura. Finalmente, la amplitud del movimiento aumenta hasta que se excede la resistencia de una parte vital, en este caso los cables de suspensión. Una vez que varios de los cables fallaron, el peso de la cubierta se transfirió a los cables adyacentes, que no soportaron el peso, y se rompieron en sucesión hasta que casi toda la cubierta central del puente cayó al agua. La espectacular destrucción del puente es a menudo utilizada como elemento de reflexión y aprendizaje en cuanto a la necesidad de considerar los efectos de aerodinámica y resonancia en la concepción de estructuras e ingeniería civil. Sin embargo el efecto que causó la destrucción del puente no debe ser confundido con resonancia forzada (como por ejemplo el movimiento periódico inducido por un grupo

de soldados que desfilan a través del puente).5 En el caso del puente de Tacoma Narrows, no existía una perturbación periódica. El viento soplaba en forma constante a 67 km/h. La frecuencia del modo destructivo fue 0,2 Hz, que no se corresponde ni con un modo natural de la estructura aislada ni con la frecuencia del desprendimiento de vórtices del puente a la velocidad del viento. El evento solo puede ser comprendido si se consideran acoplados los sistemas estructurales y aerodinámicos lo cual requiere un riguroso análisis matemático para descubrir todos los grados de libertad de esta estructura en particular y el conjunto de cargas impuestas sobre ella.

El perro Tubby[editar] Tubby, un perro cocker spaniel, fue la única víctima del desastre del puente de Tacoma Narrows. Leonard Coatsworth, un fotógrafo del Tacoma News Tribune, estaba cruzando el puente en su vehículo con el perro cuando las vibraciones se tornaron violentas. Coatsworth debió abandonar su auto, y Tubby se quedó. Dos personas intentaron rescatar a Tubby, pero el perro estaba demasiado aterrorizado como para salir del auto y mordió a uno de los rescatistas. Tubby murió al caer el puente, y ni su cuerpo ni el auto pudieron ser rescatados.6 Coatsworth en realidad estaba llevando a Tubby de regreso con su hija que era la dueña del perro. Coatsworth recibió 364,40 dólares como compensación por el contenido de su auto, incluido Tubby.

Puente de reemplazo[editar] El puente fue rediseñado y reconstruido utilizando una estructura de entramado abierto, además de elementos de apoyo para aumentar la rigidez. Esto permitió el paso del viento por el puente. El nuevo puente fue inaugurado el 14 de octubre de 1950, y tiene una longitud de 5.979 pies (1822 m) — 40 pies (12 m) más largo que su predecesor. Es actualmente el quinto puente en suspensión más largo de los Estados Unidos. Los habitantes locales apodaron el nuevo puente Sturdy Gertie, ya que las oscilaciones que acabaron con el anterior han sido eliminadas en éste. Con esta experiencia se cambió el método de construcción de puentes, haciéndolos más aerodinámicos y reduciendo su esbeltez, para disminuir el efecto del viento.

2.—

Socavación de Puentes

Infraestructura Vial, Vol 8 (

Edgar Muñoz, MSc., Ing. Edgar Valbuena. Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia Resumen

En el presente artículo se expone la problemática de la socavación en los puentes de la Red Vial de Colombia, basados en los módulos de inventario e inspección principal del Sistema de Administración de Puentes de Colombia (SIPUCOL), implementado desde 1996 por parte del Instituto Nacional de Vías (INVIAS). SIPUCOL ha sido una herramienta esencial para mantener la seguridad y el funcionamiento de los puentes en Colombia. Con base en la información de este Sistema se presentan los daños típicos de estas estructuras por problemas de socavación, de acuerdo con las labores de inspección, mantenimiento, ejecución de estudios y obras de rehabilitación. El documento incluye casos de colapsos de puentes, cuya principal causa ha sido la socavación. Para evitar el riesgo de falla de los puentes por causa de la socavación, que es un problema complejo, se hacen algunas recomendaciones de inspección, contenido mínimo de los estudios especializados y de las labores de investigación. Palabras claves: Socavación local, socavación general, daño e inspección. Abstract

In the present paper an evaluation of scour problems bridges of the Colombian National Highways has been developed; based on the principal inspection and inventory module of the Colombian Bridge Administration System (SIPUCOL), which has been implemented since 1996 by the National Highways Institute (INVIAS). SIPUCOL has been an essential tool to maintain security and functionality of Colombian bridges. This article presents the amount, evolution and classification of damages, based on visual inspections, maintenance, studies performance and rehabilitation works. In this document it has been included all the collapsed bridges which main cause of collapse has been scour. To prevent bridges failure risks, taking into account that scour is a complex problem, some recommendations have been made about of the inspection methodology, the study’s quality and the analytic research implementation. Key Words: local scout, general scout, damage, inspection.

INTRODUCCIÓN El mayor daño en la infraestructura de los puentes de la Red Vial Nacional que cruzan los ríos ocurre durante las crecientes, producido por la socavación de la fundación de los estribos y/o pilas. Este daño puede variar desde erosiones en las bancas y los terraplenes de acceso hasta la falla completa de la estructura del puente o su terraplén de acceso. En una investigación reciente sobre la evaluación de las causas de colapso de algunos puentes en Colombia, basada en el estudio de sesenta y tres (63) casos de fallas totales y parciales (Muñoz, Edgar, 2000), se encontró que el 70% se producen por fenómenos hidráulicos, tales como socavación y avalanchas (ver Figura 1).

Figura 1. Estadística de al causa de colapso de algunos puentes en Colombia En Colombia, las entidades públicas responsables de la administración de las obras de infraestructura vial están preocupadas por el problema y tienen proyectado incrementar la investigación sobre el tema, con el objeto de buscar soluciones de controlar este fenómeno y disminuir el riesgo de colapso de puentes. En una investigación del Work Consultancy Services (1990) se encontró que el costo capital de las facilidades temporales requeridas luego del colapso y antes de la reconstrucción total del puente nuevo (puentes provisionales, mejoramiento de las rutas alternativas para el tráfico desviado) es 50 % mayor que el costo de remplazar el mismo puente y sus terraplenes de acceso, antes de que colapse. La socavación consiste en la disminución del nivel del lecho por la erosión del agua con una tendencia a exponer la fundación del puente. En la actualidad no existe una metodología unificada que permita a los diseñadores y constructores estimar con seguridad la profundidad de socavación en puentes. Esta carencia se debe a la complejidad del problema y a su misma variación durante el corto plazo en el cual se produce la degradación, donde los flujos son inestables y las características dinámicas y geométricas son complejas; la corriente interactúa con mezclas variadas de sedimentos cuyos rangos van desde arenas aluviales hasta arcillas y rocas meteorizadas; es claro que durante una creciente sus características pueden cambiar drásticamente y de manera aleatoria. El problema a menudo se complica por la gran variedad de formas, alineamientos y posiciones usadas para pilas y estribos y por la presencia de desechos flotantes y basuras atrapadas que cambian la geometría y el patrón del flujo. Existen muchas investigaciones sobre socavación alrededor del mundo, y se han publicado numerosas fórmulas para predecir su valor tanto en suelos granulares como en suelos cohesivos. Los valores estimados con esas fórmulas varían ampliamente, ya que, como se mencionó anteriormente, la extrema complejidad del fenómeno, hace que los estudios experimentales consideren ciertos aspectos del problema como constantes. Por tal razón resulta indispensable que se conozca las limitaciones y los rangos de aplicación de las metodologías que se van a utilizar para que no se obtengan valores que puedan poner en peligro la estructura o que resulte en una fundación extremadamente costosa (Valbuena, et.al, 2003). A continuación se hace una breve descripción del Sistema de Administración de Puentes de Colombia (SIPUCOL) y la forma como se ha manejado el tema de la evaluación de la socavación de los puentes. Además los daños típicos detectados en la infraestructura de los puentes producidos principalmente por este fenómeno. Las reparaciones estándar ejecutadas, los estudios de consultaría especializados y algunas de las obras especiales llevadas a acabo. Por último algunas recomendaciones para complementar la inspección visual de puentes con problemas de socavación.

ANTECEDENTES

Son muchos los casos de colapsos y fallas de puentes vehiculares por socavación en Colombia, problema que debe ser objeto de reflexión y análisis por parte de la Ingeniería Nacional. Existen diferentes modelos que se pueden usar para calcular las perdidas monetarias indirectas causadas por el colapso o cierre temporal de un puente [Young, et al. (1993), Rodhes & Trent (1993) y Stein, et., al. (1999)], donde se ha demostrado que en algunos casos (Colapso del Schoharie Creek 1987, Colapso de puentes en West Virginia, etc) el costo de la reconstrucción del puente es solo el 20% de las pérdidas totales generadas. En Colombia los puentes que han fallado por este fenómeno, no tuvieron en su etapa de diseño un estudio hidrológico e hidráulico, ya que el criterio fundamental de diseño de la cimentación obedeció más a la capacidad portante, que a la socavación probables. En la Tabla 1 se presenta un listado de los puentes en Colombia que han fallado o colapsado por socavación y fenómenos hidráulicos asociados desde el año 1986. En algunos de ellos no se conoce toda su información, por pertenecer a carreteras secundarias y terciarias.

Tabla 1. Listado de los puentes que han fallado parcialmente o colapsado por socavación en Colombia En las Foto 1, Foto 2 y Foto 3 se presentan ejemplos de colapsos de tres (3) de los puentes de la Red Vial Nacional. En el puente Unete falló el estribo por socavación lateral, su solución consistió en nivelar el estribo con gateo y construir micropilotes en la cimentación del mismo. En el puente Jorge Gaitan Duran colapsó su pila dos (2) veces, siendo la solución definitiva eliminarla y construir un puente en acero que cubriera las dos (2) luces que soportaba la misma. En el puente Sabandija falló parcialmente su estribo, por la instabilidad de la aleta al producirse una creciente que la afectó. La solución consistió en la construcción de una nueva luz detrás de este estribo, con lo cual se mejoró el área hidráulica y se eliminó el efecto de socavación.

Fotografía 1. falla de estribo del Puente Unete (Casanare)

Fotografía 2. Colapso del puente Jorge Gaitán Durán. (Norte de Santander)

Fotografía 3. Socavación en estribo y posterior colapso parcial. Puente Sabandija - Regional Tolima

SISTEMA DE ADMINISTRACIÓN DE PUENTES DE COLOMBIA (SIPUCOL) Para estudiar el problema de socavación de los puentes en Colombia, se empleó información del Sistema de Administración de Puentes de Colombia (SiPuCol), implementado desde 1996 por el Instituto Nacional De Vías (Invias) con la asesoría del Directorado de Carreteras de Dinamarca. Este sistema incluye la evaluación de la socavación en los puentes y tiene los siguientes alcances: • Predicción de las necesidades de mantenimiento y de los fondos requeridos. • Elaboración de listados de puentes por prioridades de rehabilitación. • Identificación de puentes con restricciones o limitaciones de servicio. • Búsqueda de la mejor alternativa de rehabilitación desde el punto de vista técnico y de costo-beneficio.

• Cuantificación de los costos de inversión por puente. • Determinación de la capacidad de carga de los puentes y sus restricciones. En la Figura 2 se presenta un organigrama que explica en forma resumida la metodología para lograr los alcances antes planteados, en la cual se identifica el procedimiento de priorización y la toma de decisiones para la reparación de los puentes.

Figura 2. Módulos del Sistema de Adminisración de Puentes (Sipucol) El sistema identifica los puentes en estado crítico y prioriza de acuerdo con los resultados de la inspección principal, inspección especial, inspección rutinaria, el tránsito promedio diario y la capacidad de carga. Dependiente del daño o vulnerabilidad detectada, se ejecutan obras de emergencia para evitar colapsos, posteriormente se realizan estudios especializados y por último el diseño de obras de reparación definitivas. A continuación se hace una breve descripción de los módulos principales que conforman este sistema: Inventario: Contiene información seleccionada sobre localización, administración, geometría, tipologías de la infraestructura y superestructura, capacidad de carga, etc., para cada uno de los 2100 puentes que integran la Red Nacional de Carreteras (Instituto Nacional de Vías, et.al,1996 a).Para el caso de la evaluación de la socavación el inventario incluye los datos de la cimen tación tanto de estribos y pilas. Inspección Principal: Tiene por objeto realizar para cada puente, una inspección visual de cada uno de los componentes principales (superficie, barandas, bordillos, andenes, vigas, losas, pilas, estribos, apoyos, armaduras, cauces y otros) que hacen parte de la estructura y dar una calificación basada en una escala cualitativa previamente definida (Instituto Nacional de Vías, et.al, 1996a). En la figura 3 se presenta las etapas necesarias para una inspección principal, que incluye: definición de los componentes, escala de calificación y los tipos de daños. Mediante este modulo se identifican los puentes que requieren de inspecciones especiales, estudios especializados y reparaciones. El estado general se basa en la calificación del componente “puente”, el cual se obtienen de la mayor calificación de los componentes clasificados como estructurales.

Figura 3. Etapas de la inspección principal Inspección especial: Son auscultaciones profundas de la estructura que incluyen ensayos destructivos y no destructivos especializados en campo y en laboratorio (Instituto Nacional de Vías, et.al,1996 a). Invias cuenta con un laboratorio móvil con equipo especializado para la realización de diagnosis del concreto y acero. Cuando hay problemas de socavación se recomiendan estudios hidrológicos e hidráulicos. Capacidad de carga: Este módulo pretende identificar los puentes débiles y servir de herramienta en la adminis tración de permisos para cargas especiales.(Instituto Nacional de Vías, et.al,1996ª). Inspección rutinaria, mantenimiento rutinario y limpieza de puentes: La inspección rutinaria incluye una frecuente revisión superficial de la estructura con el propósito de garantizar la seguridad del tránsito a diario y registrar las necesidades de mantenimiento rutinario y limpieza en los puentes (Instituto Nacional de Vías, et.al, 1996a). Mediante los administradores viales permite establecer políticas de mantenimiento menor y limpieza. Diseño de reparación y refuerzo. Cubre la evaluación de daños, estrategias de reparación y diseño de reparación. Suministra recomendaciones sobre la toma de decisiones para las reparaciones y rehabilitaciones de los puentes, basados en las inspecciones principales, especiales y capacidad de carga. (Instituto Nacional de Vías, et.al, 1996a). Priorización de obras de reparación y refuerzo: Explica detalladamente el procedimiento de la priorización y como se aplica a la administración de los puentes. Este módulo permite la asignación óptima de recursos para las obras de reparación. (Instituto Nacional de Vías, et.al, 1996a). Se presentan a continuación la problemática identificada de este fenómeno, basados en la base de datos del modulo de inventario e inspección principal de SIPUCOL. 3.1 Módulo de inventario Para la evaluación general de la socavación de los puentes que hacen parte de la Red Vial Nacional es importante conocer la tipología de la cimentación de sus pilas, estribos, aletas y terraplenes de acceso. La Red Vial Nacional de carreteras de Colombia administra un total 2297 puentes, de los cuales el 69% son de una sola luz (simplemente apoyada) y el 31% son iguales y mayores a una luz (Ver Figura 4). Lo anterior indica que 1585 puentes tienen solamente estribos y 712 tienen estribos y pilas. La mayor parte de los problemas de

socavación se han presentado en los estribos y terraplenes de acceso, por un área hidráulica insuficiente, lo cual coincide con los datos de inventario, donde la mayoría de puentes son de una sola luz que varían entre 10 y 25 metros.

Figura 4. Porcentaje del número de luces de los puentes de la Red Vial Nacional En las Figura 5 y Figura 6 se presentan los tipos de cimentación de estribos y pilas. El 82% de los estribos tienen cimentaciones superficiales y solamente el 13% tienen cimentaciones profundas. Como se mencionó antes en muchos casos la decisión del tipo de cimentación se basó solamente en la capacidad portante sin incluir la probable socavación lateral en este tipo de estructuras.

Figura 5. Porcentaje de los tipos de cimentación de los estribos de los puentes de la Red Vial Nacional

Figura 6. Porcentaje de los tipos de cimentación de las pilas de los puentes de la Red Vial Nacional El 43% de las pilas de los puentes de Colombia tienen cimentación superficial, el 32% cimentación profunda y un 25% son de otro tipo y desconocidas. Generalmente estas cimentaciones fueron concebidas para soportar solamente las cargas verticales del puente, sin incluir los efectos sísmicos y la probable socavación general y local. Uno de los inconvenientes es el desconocimiento del tipo de cimentación en las pilas, cuando se esta en el proceso de inspección y rehabilitación. Esto genera una incertidumbre que puede aumentar el costo de la rehabilitación y actualización de la cimentación para soportar efectos de sismo y problemas de socavación. Por esto es importante la implementación del módulo de inventario y su constante actualización acompañada con un modulo de archivo que guarde la historia de cada puente; labor que viene trabajando el INVIAS a partir de la implementación de SIPUCOL. El 42% de los puentes de la Red Vial Nacional tienen esviajamiento, que corresponde al ángulo con respecto al eje paralelo del tablero, que es importante para orientar los estribos y las pilas paralelamente con las líneas de flujo del cauce y precisamente evitar problemas de socavación. Así mismo el 16% de los puentes son curvos, aspecto importante en la

evaluación del comportamiento hidráulico de la cimentación de la infraestructura, ya que la forma y localización de los dados de las pilas es una de las variables importantes para la determinación de las profundidades de socavación. 3.2. Daños típicos detectados por la inspección principal Con el objetivo principal de evaluar el estado de los las cimentaciones de las pilas y estribos, la estabilidad de las márgenes (aguas arriba y abajo) y los terraplenes de acceso, se estableció el componente “cauce” de cada puente, dentro de SIPUCOL empleando la metodología que se observa en la Figura 3. Como se mencionó antes, esto incluye una calificación cualitativa de 0 a 5 (ver escala en Figura 3), el tipo de daño, las necesidades de estudios especializados y las reparaciones necesarias a corto, mediando o largo plazo. En la Tabla 2 se presentan los resultados del estado de este componente, de acuerdo a las inspecciones visuales realizadas en diferentes períodos (1996-1997 y 2001-2002) por parte del INVIAS.

Tabla 2. Estado del componente "cauce" del acuerdo con SIPUCOL Esta metodología de inspección visual no certifica en un 100% el conocimiento del estado del puente ante el fenómeno de socavación, solamente suministra una información inicial para solucionar parte del problema. Como complemento y para evitar riesgos el INVIAS realiza inspecciones rutinarias y de mantenimiento, mediante administradores viales y un grupo de microempresarios que siempre se encuentran en la vía. Para esto es importante inspeccionar en épocas de invierno y verano para observar los cambios del comportamiento del cauce contra el tiempo. En la Figura 7 se exponen los diferentes tipos de socavación, que en general son: socavación general, socavación por contracción y socavación local. En la Figura 8 se presenta un esquema que muestra los diferentes tipos de socavación en un puente típico.

Figura 7. Tipos de socavación (Adaptada de Melville & Coleman 2000)

Figura 8. Tipos de socavación que pueden ocurrir en un puente De acuerdo con la experiencia adquirida mediante inspecciones visuales empleando la metodología de SIPUCOL, se expone a continuación los diferentes tipos de daños detectados producidos por socavación y erosión. Esto se constituye en una guía complementaria de inspección visual para los futuros ingenieros inspectores, la cual debe ser complementada con cada experiencia en el tema adquirido.

OBSTRUCCIÓN DEL CAUCE Se han encontrado obstrucciones en los cauces por presencia de vegetación, ramajes o escombros o por invasión del mismo. Estas basuras flotantes cambian los patrones del flujo, aumentado la velocidad y la capacidad de arrastre del cauce generando en muchos casos insuficiencia hidráulica tanto en altura como en longitud (Ver Figura 9) (b). Este problema se soluciona provisionalmente con las labores constantes de mantenimiento, retirando los escombros.

Figura 9. (a) Asentamiento por socavación en pilas (b) Obstrucción del cauce Fuente: Manual de Inspección Especial de SIPUCOL del INVIAS

MALA ORIENTACIÓN EN EL PUENTE (ESVIAJAMIENTO Hay problemas de socavación cuando hay un ángulo alto de ataque de la corriente o de incidencia a la infraestructura del puente. La corriente ataca lateralmente las pilas y estribos reduciendo el ancho efectivo del cauce (ancho total menos el ancho de la proyección de los obstáculos), y por lo tanto se aumenta la velocidad de la corriente y se incrementa la profundidad de la socavación. Algunos puentes cumplen con este ángulo de esviajamiento, como se observó en la estadística mostrada en el Módulo de Inventario, otros no por el

cambio geomorfológico que ha sufrido las márgenes y líneas de flujo de cauce en el tiempo.

IDENTIFICACIÓN DE GRIETAS EN LA INFRAESTRUCTURA Algunas de las grietas que se presentan en las pilas y en los estribos son producidas por el fenómeno de la socavación, tales como: a) Grietas verticales en la unión del estribo y aleta: Producidas por socavación en la cimentación de las aletas en voladizo, lo que introduce esfuerzos en la estructura que se manifiesta con la presencia de grietas verticales y su desplazamiento. Esto combinado generalmente con asentamientos producidos en la cimentación de las aletas y el sub - diseño de la misma para soportar las presiones de tierra (ver Foto 6).

Fotografía 6. Grietas en la aleta por asentamientos y socavación. Puente Venecia en Boyacá b) Grietas oblicuas en las pilas. Mediante un análisis detallado de las grietas se determina, si son por socavación o por asentamientos diferenciales. Las pilas al ser socavadas y quedar sus cimientos parcialmente asentados en el suelo de fundación, producen una concentración de esfuerzos en la base de la pila y se genera un momento que se manifiesta con la presencia de grietas en la misma. c) Grietas diagonales o verticales en los estribos. Las grietas diagonales que aparecen en los estribos son ocasionadas por sismos o por socavación. Un análisis detallado de las mismas y su seguimiento especialmente después de las épocas de crecientes permiten deducir efectivamente si son ocasionadas por socavación (Ver Foto 5).

Fotografía 5. Grieta en estribo por socavación de la cimentación superficial y la falta de capacidad de carga

SOCAVACIÓN GENERAL, LOCAL Y POR CONTRACCIÓN La socavación total se refiere a la profundidad total de socavación en la fundación de un puente en particular, incluye la socavación general y la socavación localizada. La socavación general ocurre sin importar la existencia del puente, e incluye la socavación a largo y corto plazo. La socavación general a largo plazo es la que ocurre en una escala de tiempo de varios años o décadas, e incluye la degradación o agradación progresiva y la erosión lateral debido al ensanchamiento del canal o la migración de meandros. La degradación progresiva es la disminución general casi permanente del lecho del río en el sitio del puente debido a los cambios naturales (hidrológicos, geomorfológicos) en la cuenca como por ejemplo los cortes de cuellos (cut-offs), deslizamientos, flujos, incendios, cambios climáticos, etc., o las actividades del hombre como el dragado del canal, rectificación, cortes de cuellos, minería en el lecho, construcción de presas, urbanización, deforestación, actividad agrícola o ganadera, etc. La agradación progresiva (sedimentación) es el incremento general del lecho en el sitio del puente, combinado con una insuficiente área hidráulica, por el inadecuado galibo o luz del puente. Esto se ha encontrado en diversos puentes de la Red Vial Nacional, como se observa en las Fotos 7 y Fotos 8.

Fotografía 7. Agradación progresiva con posibilidad de subemergencia. Puente Agua Clara (Chocó)

Fotografía 8. Problemas de agradación en el canal. Insuficiencia hidráulica La socavación general a corto plazo es la que se desarrolla durante una o varias crecientes cercanas en el tiempo, e incluye la socavación en la confluencia, el cambio en la vaguada (thalweg) o curvatura del canal, trenzamiento, ramificación y socavación por la migración del

lecho (Ver Foto 9).

Fotografía 9. Socavación en terraplén de acceso por cambio en la dirección del flujo. Puente La Conejera (Antioquía) La socavación por contracción es la que ocurre debido al estrechamiento del flujo por la fundación del puente (incluyendo las aproximaciones), como se observa en la Foto 10. La socavación local es la causada por la interferencia de la fundación del puente con el flujo, e incluye la socavación en estribos y en pilas.

Fotografía 10. Problemas de contracción del flujo. Puente Mariano Ospina Pérez (Valle) La socavación en estribos es la causada por la interferencia del estribo con el flujo, como se observa en la Foto 11.

Fotografía 11. Puente Banadia (Casanare). Puene que colapsó recientemente por socavación La socavación en pilas es la causada por la interferencia de las pilas con el flujo, como se observa en la Foto 12.

Fotografía 12. Puente Argelino Durán Quintero (Santander)

INDICIOS DE SOCAVACIÓN Este indicio se presenta cuando se observa que se han desnivelado o descendido los estribos o las pilas por efecto de una creciente (Ver Foto 13). El desnivel producido en el puente generalmente no es uniforme, e induce a la superestructura esfuerzos que la hacen deformar tanto en el sentido vertical como en el horizontal. La magnitud de esta falla puede ser tan grande que puede dejar al puente fuera de servicio.

Fotografía 13. Ejemplo del corrimiento de un apoyo producto de la socavación en el estribo. Puente Orito (Putumayo) Con respecto a las inspecciones visuales es necesario observar algunos indicios de problemas de socavación pasados o actuales. Esto consiste en revisar el estado de los terraplenes de acceso (Ver Foto 14) y asentamiento de la superestructura, al observar el estado de las barandas (Ver Foto 15).

Fotografía 14. Socavación y pérdida de la totalidad del material en el terraplén de acceso. Puente Cruce Yarumo (Putumayo)

Fotografía 15. Indicios de la socavación en el terraplén de acceso. Puente Torcoragua 3.3. Estudios especializados Cuando se identifican problemas en el cauce por socavación, basados en las inspecciones principales y rutinarias, el ingeniero responsable recomienda un estudio hidrológico, hidráulico y de socavación (inspección especial) que determine las causas y las soluciones de los problemas de erosión y sedimentación que afectan al puente. Para esto el INVIAS sugiere seguir las recomendaciones del documento “Socavación y protección contra socavación” del manual de Inspección Especial de SIPUCOL y otras referencias. Se recomienda que dicho estudio contenga los siguientes aspectos mínimos: (Ver Tabla 3).

Tabla 3. Estudios para evaluar socavación 3.4. Reparaciones típicas y obras de rehabilitación De acuerdo a los tipos de daños y problemas de socavación identificados en la inspección visual, se proyectan las obras de rehabilitación. Cuando es evidente la socavación y es probable el colapso del puente, se ejecutan obras inmediatas de emergencia provisionales, como construcción de recalce y muros en la base de la cimentación. Posteriormente se realiza un estudio especializado, para definir las obras definitivas que garanticen la seguridad del puente ante socavación a largo plazo. Basado en las inspecciones realizadas en dos (2) periodos diferentes, empleando la metodología de SIPUCOL, se presentan las reparaciones estándar recomendadas por los ingenieros responsables para solucionar el problema generado por la socavación por erosión (Ver Tabla 4). Se aprecia que las obras más recomendadas son las de protección del cauce y el recauzamiento.

Tabla 4. Reparaciones típicas del cauce La inversión en obras de rehabilitación y refuerzo que el Invias a hecho ha sido importante para poder mantener la seguridad y el funcionamiento de los puentes. Entre las obras especiales más utilizadas en nuestro medio se encuentran: estabilización del suelo de fundación con micropilotes, pantalla de acero y concreto, recalces con concreto ciclópeo y

reforzamiento con pilotes hincados. En algunos casos incluye obras de protección y control (reparaciones tipos A, y C) en las márgenes aguas arriba (Ver Foto 16 y Foto 17).

Fotografía 16. Obras de protección del estribo derecho aguas arriba. Puente Orito

Fotografía 17. Espolones de bolsacretos para protección. Puente Orito

RECOMENDACIONES Con el objeto de optimizar la priorización la contratación de los estudios y la rehabilitación en los puentes con este problema, se propone complementar la metodología de inspección visual específicamente en el tema de socavación y aumentar las labores de investigación. Para estimar la socavación real en el puente se requiere de estudios especializados de hidrología, hidráulica y socavación o inspecciones bajo el agua que requieren de recursos importantes. La inspección visual es una herramienta inicial para el análisis y priorización de los puentes que se consideren vulnerables a la socavación que debe complementarse con estudios especializados in-situ. Una de las recomendaciones más completas en el tema de las inspecciones visuales para la socavación encontradas en la bibliografía disponible la realizó Kattel & Eriksson (1998) para el servicio forestal del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. Basados en las inspecciones visuales realizadas en los puentes, se agrupan en cinco (5) categorías de acuerdo a su estado. • Riesgo bajo de socavación • Susceptible a la socavación • Puentes críticos • Puentes con fundaciones desconocidas • Puentes sobre lechos oceánicos La vulnerabilidad a la socavación se define como “el grado para el cual el puente esta expuesto al ataque o daño por fuerzas y condiciones que causan socavación”. Existen diferentes metodologías disponibles para la estimación de la vulnerabilidad a la socavación,

[Melville y Coleman (2000)], [Palmer y Otros (1997)], [Chen y otros (2000)], entre muchos otros, a partir de información limitada y sin un equipo interdisciplinario. De las metodologías revisadas, se recomienda la adaptación y el uso de un programa desarrollado por la Universidad de Washington, llamado CAESAR que es un sistema experto desarrollado en Visual Basic utilizando redes bayesianas mecanismo para el soporte lógico de decisiones. Este programa opera en ambiente Windows y está estructurado en el formato de preguntas y respuestas. Como entradas requiere de datos básicos del puente y de la inspección visual. Como resultados el programa arroja recomendaciones acerca de la vulnerabilidad del puente, estabilidad del cauce y adecuación del curso de agua. Incrementar las labores de investigación analítica y experimental. Se propone mejorar los laboratorios de hidráulica y empezar con la instrumentación de puentes principales (nuevos o existentes) para calibrar los diversos modelos de estimación de la socavación.

CONCLUSIONES La mayor causa de la falla de los puentes en Colombia (35%), es por socavación en la cimentación de las pilas, estribos y los terraplenes de acceso. Las entidades responsables de la infraestructura vial deben continuar con la evaluación general del efecto de la socavación de las estructuras más importantes localizadas en los ríos con mayores caudales y posibilidades de socavación, basados en el estado del arte mundial en el tema. Además estas entidades deben exigir a las empresas consultoras, realizar estudios hidrológicos, hidráulicos y de socavación detallada y técnicamente sustentados, que tengan como mínimo los aspectos mostrados en la Tabla 3 de este documento. Además son responsables de la continuidad y el mejoramiento de los programas de inspección, mantenimiento y rehabilitación de los puentes. La ingeniería nacional tiene la responsabilidad del desarrollo tecnológico en el tema de puentes, por lo que la Academia apoyada por el Estado y el sector privado, deben en forma urgente investigar y profundizar en esta área. SIPUCOL ha sido una herramienta muy importante y útil para mantener la seguridad y funcionamiento de los puentes de la Red Vial Nacional. Mediante este sistema se ha evitado diversos colapsos de puentes y ha solucionado parte del problema de la socavación de los mismos, por lo cual es esencial su continuidad, fortalecimiento y constante actualización.

AGRADECIMIENTOS Los autores expresan agradecimiento, por la revisión, el apoyo y la información suministrada por los ingenieros Luz Marina Trujillo y Libardo Santacruz, funcionarios del Instituto Nacional de Vías. Además al ingeniero Fabio Latorre Malagon, funcionario de la Empresa Colombiana de Petróleos quien contribuyó con su experiencia y diverso material fotográfico.

BIBLIOGRAFÍA Chen, H.-L., et al. (2000), “Evaluation of scour and stream stability by using CAESAR”, Final Report FHWA/IN/JTRP-2000/11, Purdue University, Indiana. Fukui, J. and Otuka, M., (2000) “Development of the new Inspection Method on Scour Condition around Existing Bridge Foundations” Publics Works Research Institute, Tsukuba, Japan. Invias y DCD (1996), “Manual de inspección principal de Puentes”, Proyecto Invias y Directorado de Carreteras de Dinamarca, Bogotá, Colombia. Invias y DCD (1996a), “Manual de inspección especial de Puentes” Proyecto Invias y Directorado de Carreteras de Dinamarca, Bogotá, Colombia. Invias y DCD (1996b), “Base de datos - SIPUCOL - 1996” Proyecto Invias y Directorado de Carreteras de Dinamarca, Software v1.0, Bogotá, Colombia. Invias y DCD (2001), “Base de datos - SIPUCOL - 2001”, Proyecto Invias y Directorado de Carreteras de Dinamarca, Software v2.0, Bogotá, Colombia. Kattell, J., and Eriksson, M., (1998) “Bridge Scout Evaluation; Screening, Analysis &

Countermeasures”, report prepare for the USDA Forest Services and Cooperating Federal and State agencies, United States. 21p. Kelly, S.W., (1999) “Underwater Inspection Criteria”, Naval Facilities Engineering Service Center, paper prepared for the California State Lands Commission, United States. Lagasse, P.F., et al. (2001), “Bridge Scour and Stream Instability Countermeasures Experience, Selection, and Design Guidelines, Hydraulic Engineering Circular No. 23 (HEC 23), Second Edition, FHWA NHI 01-003, Federal Highway Administration, Washington, D.C Lagasse, P.F., J.D Schall, and E.V Richardson, 2001, “Stream Stability at Highway Structures”, Hydraulic Engineering Circular No. 20 (HEC 20), Third Edition, FHWA NHI 01-002, Federal Highway Administration, Washington, D.C Melville, B. W., and Coleman, S.E., (2000), “Bridge Scour”, Water Resources Publication, LLC, 550p. Muñoz, E.E, (2001), “Estudio de las causas del colapso de algunos puentes de Colombia”. Ingeniería y Universidad, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá. Muñoz, E.E, Valbuena, E.A., y Hernandez, R., (2004), “Estado y daños típicos de los puentes de la red vial nacional de Colombia, basados en inspecciones visuales”. Rutas, Número 104, Septiembre- Octubre, España. Muñoz, E.E., (2000), “Estadística de las causas de falla de puentes en Colombia” Apuntes de clase Ingeniería de puentes. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá. P 14 –15. Muñoz, E.E., y Valbuena, E.A., (2004), “Evaluación del estado de los puentes de acero de la red vial de Colombia”. Revista Internacional de desastres aturals e infraestructura civil, Volumen 4 No. 2 Diciembre, Puerto Rico. Palmer, R.N, et. al., (1997) “CAESAR: Catalog and Expert Evaluation on Scour Risk and River Stability at bridge Site”. Report 426 National Cooperative Highway Research Program (NCHRP). National Academy Press, Washington D.C. Richardson, E.V., and Lagasse, P.F., (1999) “Stream Stability and Scour at Highway Bridges”, Compendium of Stream Stability and Bridge Scour Papers presented at American Society of Civil Engineers Hydraulics Division Conferences 1991 to 1998, A.S.C.E, 1036p. Richardson, E.V., and S.R Davis (2000) “Evaluating Scour At Bridges”, Hydraulic Engineering Circular No. 18 (HEC 18), Fourth Edition, FHWA NHI 01-001, Federal highway Administration, Washington D.C Shen, H.W., et al. (1969) “Local Scour Around Bridge Piers”, Journal of the Hydraulics Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, Vol. 95, No. HY6. Valbuena, E.A., y Salgar, A.A., (2003) “Guía práctica para la estimación de la socavación de cauces bajo puentes”, Tesis de Grado (Meritoria) para optar al título de Ingeniero Civil, Pontificia Universidad Javeriana, 230p Works Consultancy Services (1990) “Wairoa bridge failure: Assessment of total costs”, Report for Transit New Zealand, Wellington, New Zealand.

Las grandes estructuras, que se encuentran bajo la jurisdicción de la Administración Pública, requieren, para su mantenimiento, de una planificación cuidada para su correcta conservación. En el caso de los Puentes, pueden estar construidos de diferentes materiales, de manera que estas estructuras pueden ser:

   

Puentes de Fábrica Puentes de Hormigón Puentes Metálicos Puentes Mixtos (p. ej.: acero y hormigón) El uso continuo de estos puentes, los factores climáticos, los movimientos de asentamiento, movimientos sísmicos y la antigüedad de sus estructuras, son causantes de patologías que aparecen a lo largo del tiempo; por ello, requieren de un mantenimiento periódico programado para conservarlas en buen estado y cumplir así con la función para la cual han sido construidas.

Causas de Patologías en Puentes Grietas y Fisuras Las causas que originan las grietas y fisuras en puentes son:         

Incremento de cargas. Materiales de mala calidad. Inestabilidad elástica (Pandeo) Hormigón mal vibrado y mal curado. Hormigonado durante temperaturas ambiente extremas. Deslizamiento del terreno. Fallos en las cimentaciones. Temperaturas extremas. Enraizamiento de árboles y arbustos.

Deterioros en Hormigón y Fábricas Estos deterioros en pueden aparecer en forma de coqueras, desprendimientos, nidos de grava, etc. Sus causas pueden ser:         

Ausencia o pérdida de recubrimiento en las armaduras. Impermeabilización incorrecta o faltante. Ejecución de hormigonado con temperaturas ambientes extremas. Vibrado insuficiente del hormigón. Mala calidad del hormigón. Lavado de juntas entre ladrillos por filtraciones. Contaminación de áridos. Depósitos de sales de deshielos. Efectos por presencias de microorganismos.

Cimentaciones Socavadas Existen diversos factores que pueden socavar los cimientos de los puentes:   

Cimientos inadecuados. Ausencia de soleras necesarias. Acción continua del agua.



Inundaciones, riadas.



Incorrecta ubicación de los cimientos en cauces.

Pilas Erosionadas Las pilas de los puentes pueden verse afectadas por:  

Ausencia de tajamares (tajamar: construcción curva agregada a las pilas del puente para dividir la corriente del río) necesarios. Acción continua del agua.

Muros y Estribos con Deslizamientos o Cabeceos Los muros y estribos de los puentes pueden sufrir deslizamientos o cabeceos originados en: 

Soluciones estructurales mal ejecutadas: Juntas, empotramientos, apoyos, etc.



Incremento notable de cargas.



Enraizamiento de árboles.

  

Terreno mal compactado. Riadas, acción del agua. Deslizamientos de tierra.

Fallos en los Apoyos Los apoyos de un puente pueden verse afectados por las siguientes causas: 

Dimensionamiento incorrecto de los apoyos.



Exceso o falta de reacción vertical.

Fallos en las Juntas 

Dimensionamiento incorrecto de las juntas del puente.



Impactos de las máquinas quitanieve.



Desgaste o ausencia del material de la junta.

Estructuras Metálicas Oxidadas Las estructuras metálicas de los puentes pueden sufrir los efectos de la oxidación originados en: 

Acción erosiva continua por fenómenos climáticos.



Deformaciones por impactos o por el ataque de óxido.



Ausencia de protección sobre las superficies metálicas.

Deterioros  

Por impactos producidos por el tráfico: en bordillos, barandillas, aceras, defensas, pretiles, etc. Por impactos en las vigas debido a la falta de gálibo (altura de paso en túneles y puentes).



Por desgaste y envejecimiento.



Por falta de mantenimiento.

Rehabilitación de las Estructuras Todas estas Patologías que pueden afectar los Puentes, requieren de tratamientos diferentes en función del material y del daño sufrido.

Veremos a continuación las reparaciones posibles a distintas patologías.

Reparación de Grietas, Fisuras y Aberturas en Estructuras de Hormigón Armado 

Fisuras Se limpia con soplado y se aumenta el grosor de la fisura para prepararla. Se realiza un sellado con un material epoxy. Se procede a inyectar resinas epoxy realizando primero los orificios donde se colocarán los inyectores. Inyección mediante boquillas situadas en la parte inferior hasta que rebosa el material por la parte superior. Finalmente se obturan los inyectores cerrando orificios.



Grietas 1. Si las grietas son activas: Se limpia la grieta aumentando su tamaño, se la limpia por soplado, preparándola para su sellado. Se efectúa un sellado con masillas elásticas a base de poliuretano. 2. Si las grietas no son activas: Se efectúa igual procedimento que en el caso anterior con la diferencia que el sellado se realiza con lechada decemento.

Reparación en Puentes de Fábrica 

Grietas Se comienza efectuando una limpieza por soplado. Seguidamente se realiza el sellado con mortero epoxy. Se practican orificios para inyectar luego una lechada de cemento comenzando por las boquillas situadas en la parte inferior; se inyecta hasta que rebosa el material por la boquilla superior. Luego se cierran los inyectores. En caso de grandes aberturas de efectúa el grapado de sillares con grapas de acero inoxidable o deCorrugado|acero corrugado en forma de U provistos de alguna protección para evitar su oxidación. Los mismos deben tener una profundidad de anclaje de 15 cm. Finalmente se anclan al material mediante un mortero de resina epoxy con una carga pequeña de árido fino.

Reparación de Deterioros en Hormigón Se comienza en la zona deteriorada efectuando el repicado manual o con martillo neumático hasta dejar lasarmaduras a la vista, con la superficie sin oquedades y libres de toda sustancia que impida la adherencia de los materiales a colocar. Luego se dirige un chorro de arena o con cepillado manual sobre las armaduras para dejarlas exentas de todo rastro de óxido y lograr una superficie rugosa en el hormigón. Aplicación de un revestimiento anticorrosión sobre las armaduras. Realizar puente de adherencia entre el hormigón existente y material nuevo a colocar para su reparación. Colocación del mortero de cemento y resinas sintéticas que mejoran la resistencia mecánica y logran la adherencia adecuada sobre la superficie de soporte. Se coloca una protección sobre la superficie a base de agua con resinas, actuando la misma como impermeabilizante.

Soluciones en Deslizamientos y Cabeceos de Muros y Estribos 

Grandes desplazamientos, aberturas y grietas activas. Se realiza el montaje de los andamios y plataformas de trabajo para apoyar la perforadora. Se definen en obra los taladros y se coloca un tubo de PVC en la perforación para evitar que se obture el orificio. Se disponen y colocan barras de alta resistencia con la placa de reparto, ajustando tuercas y contratuercas. Luego se realiza el apriete de las mismas con una llave dinamométrica. Seguidamente se efectúa el vertido de una lechada de cemento dentro del tubo de PVC que dará protección a la barra de acero. Luego se da una pintura final de protección a la placa, tuerca y contratuerca, con una resina epoxy. Finalmente se retiran los andamios y plataforma.



Pequeños desplazamientos, aberturas y grietas no activas. Se limpian prolijamente las grietas y se las sella con una masilla elástica fabricada en base a poliuretano.

Recuperación de Apoyos Afectados por Fallos En estos casos, y según los daños, se realiza la susutitución por nuevos o recolocación de los apoyos. El procedimiento a realizar es el siguiente:

Se inician los trabajos preparando las superficies, limpiando y dándoles horizontalidad para colocar los gatos hidráulicos. Si no existe lugar suficiente en los estribos o pilas (pilares), se montan unas estructuras metálicas apoyadas sobre zapatas de hormigón donde se instalan los gatos. Colocación de los gatos adecuados en función de cálculo previo de reacción vertical por cada apoyo; nivelación y puesta en carga. Se iza el tablero carretero a la altura suficiente para poder efectuar los trabajos de sustitución o de recolocación de apoyos. Si los originales se encuentran en buen estado, se les recoloca, en cambio, si requieren sistitución, conviene instalar nuevos apoyos (de neopreno). Cuando los apoyos originales han sufrido un desplazamiento de su posición, se recomienda realizar un zunchoperimetral a la cama de apoyo para impedir que se produzca un desplazamiento horizontal. Dicho zuncho se ejecuta con mortero de lata resistencia y fraguado rápido.

Deterioros por Falta de Mantenimiento o por Impactos Cuando el gálibo de un puente no es suficiente para la circulación de algunos vehículos (p. ej.: camiones con caja muy alta o con transporte de objetos sobresaliendo, sobre puente carretero), se producen impactos sobre las vigas que pueden comprometer la estabilidad de la estructura; por otro lado, la falta de mantenimiento de las estructuras puede también producir problemas serios en su seguridad estructural. 

Reparación de Vigas Se realiza en la zona afectada el repicado manual dejando las armaduras a la vista despejando la zona de todo material suelto o deteriorado para conseguir la adherencia de los materiales de reparación. Se realiza el cepillado manual o con chorro de arena quitando así el óxido de las armaduras y dejando las superficies rugosas para mejorar el agarre. Se coloca un revestimiento anticorrosión sobre las armaduras a base de cemento con resinas epoxy. Puente de adherencia entre el hormigón existente y el mortero de reparación. Se realiza la conveniente reposición de volúmenes mediante un mortero a base de cemento y resinas que le otorgan gran resistencia mecánica y logran buena adherencia. Finalmente se procede a darle una pintura de protección logrando una superficie impermeable y que impide la carbonatación del hormigón.



Aumentar el Gálibo Se prepara la superficie dejándola con la horizontalidad suficiente donde se colocarán los gatos hidráulicos.

Cuando no existe sufuciente espacio entre estribos o pilas, se montan estructuras metálicas apoyadas sobrezapatas de hormigón para colocar los gatos; éstos se colocan de acuerdo al cálculo previo de reacción vertical por apoyo. Se efectúa luego la nivelación y puesta en carga. Luego se iza el tablero en una o varias fases según la altura a que haya que elevarlo y de acuerdo al tipo de gato hidráulico empleado. A continuación se fija la cota de apoyo hasta su posición definitiva colocando una viga metálica a modo deriostra sobre los dinteles de las pilas y sobre los estribos; también pueden colocarse tramos de viga reforzadas con rigidizadores. Luego se efectúa un encofrado, y el hormigonado donde quedarán embebidas las vigas metálicas. Pueden recolocarse los antiguos apoyos si están en buen estado, o sustituirlos por nuevos de neopreno. Finalmente se realiza el descenso y recolocación del tablero en su lugar hasta que quede perfectamente apoyado.

Cimentaciones Socavadas Para rehabilitar un puente con sus Cimentaciones Socavadas, podemos realizar las siguientes acciones: 

Zuncho Perimetral de Refuerzo Se realiza un encofrado perimetral en forma de tajamar, con un espesor mínimo de 50 cm. aguas arriba. Se arma dejando como mínimo, un recubrmiento de 10 cm y se efectúa el cosido a los elementos existentes por medio de horquillas de acero corrugado. Se ejecuta el hormigonado y luego de un lapso establecido, se desencofra.



Solera de Protección Sobre la superficie donde se apoyará la solera, se realiza la excavación y nivelación efectuando la compactación en forma manual o mecánica. Se realiza la excavación de los rastrillos o zócalos , con una profundiad de 0,75 cm a 1 metro; éstos se colocan en los extremos de la solera, y trabajan como una viga vertical impidiendo el desplazamiento de la solera. A continuación se coloca la ferralla en la solera y en los zócalos. Luego se hormigona con HA-20, con espesor del orden del los 20 a 30 cm.



Refuerzo con Escollera Se prepara el acceso con un camino hasta llegar a la pila (pilas: pilares de apoyos centrales de un puente) mediante un extendido y compactado de tierras.

Se ejecuta una escollera con elementos constructivos que superen un peso de 500 kg en sus capas inferiores y con más de 150 kg en sus capas superiores, de manera de cubrir el ancho entre pilas, continuándolas aguas abajo (entre 5 y 10 m.)

Pilas Erosionadas 

Refuerzo Perimetral de la Pila Después de limpiar la zona, se ejecuta un encofrado de un zuncho perimetral que debe tener un espesor mínimo de 10 cm. y en forma de tajamar aguas arriba y con una altura determinada en función del daño sufrido por la pila. Se efectúa el armado y cosido a los elementos existentes, mediante horquillas de acero corrugado. Luego se realiza el hormigonado del zuncho con HA - 25. Finalmente se desencofra después de haber fraguado.

Óxido en Estructuras Metálicas Para eliminar el óxido presente en las estructuras metálicas (causante de la corrosión), deben realizarse las siguientes acciones: Se inician las tareas montando los andamios y plataformas que se requieran para limpiar de óxido con chorrro de arena y luego aplicarles la protección en las superficies. Se realiza la limpieza con chorro de arena sobre toda la superficie. Ya libre del óxido y de restos de arena, se procede a la aplicación de las capas de protección: 1.

Se aplica una capa de imprimación epoxy enriquecida con zinc, de espesor 60 micras aproximadamente.

2.

Se aplica otra capa de pintura epoxy, de espesor 125 micras.

3.

Finalmente se le da una mano de esmalte al poliuretano, Luego se efectúa el desmontaje de plataformas y andamios.

Puentes Metálicos con Estructura Deteriorada Cuando se presentan deformaciones en partes de la estructura, deben enderezarse, si es posible, sino se efectúa el reemplazo de las piezas dañadas. Para ello se procede al corte de las partes deformadas, siempre que esta operación no comprometa la estabilidad del puente. Sino se procura enderezar las piezas reforzándolas luego. A continuación se realiza el mismo procedimiento que en el caso anterior, limpiando las superficies con chorro de arena y luego efectuando la aplicación de la protección con pinturas epoxy.

Pavimento con Socavones en Puentes Metálicos

En estos casos se comienza efectuando el picado y demolido del pavimento existente, de todo el relleno de la losa del tablero, incluyendo las chapas onduladas. Lo producido por la demolición se retira a vertedero. Para la ejecución de la losa del tablero, se colocan luego como encofrado, chapas de acero galvanizado onduladas. Se colocan las armaduras y se efectúa el hormigonado de la losa con un espesor de 20 cm, aproximadamente, con HA - 25. A continuación se realiza la impermeabilización del tablero (losa) con una capa de mortero bituminoso de aplicación en frío, compuesto por una emulsión bituminosa con fibras y áridos. Finalmente se procede a la imprimación y extendido de aglomerado asfáltico.

4.-

Puentes de hormigón armado El hormigón armado es una colaboración del acero y el hormigón, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexión. El hormigón es muy adecuado para resistir compresiones y el acero en barras para resistir tracciones. Por ello las barras de acero se introducen en la pieza de hormigón, en el borde que debe resistir las tracciones, y gracias a la adherencia entre los dos materiales, las primeras resisten las tracciones y el segundo las compresiones. Durante muchos años las barras de acero eran lisas, pero gracias a una serie de ensayos, se comprobó que la adherencia entre el acero y el hormigón, uno de los mecanismos básicos para que el hormigón armado funcione, mejoraba significativamente haciendo las barras corrugadas, es decir, con resaltos transversales, y así son las barras actuales. El hormigón armado apareció a finales del s. XIX y se desarrolló a principios del XX, después de varias tentativas. El primer puente de hormigón armado, la pasarela de Chazelet, se construyó en 1875, con una luz de 16,5 m y 4 m de ancho por Joseph Monier, jardinero de París. El hormigón armado se extendió rápidamente por toda Europa; a ello contribuyó el arco de exhibición construido en la exposición universal de Düsseldorf de 1880, que sirvió para dar a conocer este nuevo material. Se imponen dos soluciones clásicas: los de vigas de alma llena, que podían ser vigas en T unidas por la losa superior, o vigas de cajón para las luces mayores;

y los arcos, solución idónea para el hormigón, que es un material adecuado para resistir compresiones. Con hormigón armado se llegaron a hacer puentes viga de gran luz; el mayor es el de Ivry sobre el Sena, una pasarela triangulada de 134,5 m de luz, construida en 1930; uno de los mayores fue el puente de Villeneuve-St. Georges también sobre el Sena cerca de París, una viga continua de alma llena con luz máxima de 78 m, terminado en 1939. Después de la Segunda Guerra Mundial se construyeron puente de hormigón armado, algunos de ellos de luz grande, pero rápidamente se impuso el hormigón pretensado y los puentes de hormigón armado han quedado reducidos a las losas de pequeña luz.

Hormigón armado

Armadura y estribos antes del hormigonado.

La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza enedificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general. Índice [mostrar]

Historia[editar]

Pilar de un puente de hormigón armado.

Armado de la construcción de laBasílica de la Sagrada Familia.

La invención del hormigón armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson, quien solicitó en 1854 la patente de un sistema que incluía armaduras de hierro para «la mejora de la construcción de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego». En el 1855 Joseph-Louis Lambot publicó el libro «Les bétons agglomerés appliqués á l'art de construire» (Aplicaciones del hormigón

al arte de la construcción), en donde patentó su sistema de construcción, expuesto en la exposición mundial en París, el año 1854, el cual consistía en una lancha de remos fabricada de hormigón armado con alambres. François Coignet en 1861 ideó la aplicación en estructuras como techos, paredes, bóvedas y tubos. A su vez el francés Joseph Monier patentó varios métodos en la década de 1860. Muchas de estas patentes fueron obtenidas por G.A. Wayss en 1866 de las empresas Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormigón armado, en donde se realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente del hormigón, asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen en estas pruebas, efectuando cálculos que fueron publicados en un folleto llamado «El sistema Monier, armazones de hierro cubiertos en cemento». Que fue complementado en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, método publicado enFrancia agregando el comportamiento de elasticidad del hormigón como factor en los ensayos, estos cálculos fueron confirmados por otros ensayos realizados por Eberhard G. Neumann en 1890. Bauschinger y Bach comprobaron las propiedades del elemento frente al fuego y su resistencia logrando ocasionar un gran auge, por la seguridad del producto en Alemania. Fue François Hennebique quien ideó un sistema convincente de hormigón armado, patentado en 1892, que utilizó en la construcción de una fábrica de hilados en Tourcoing, Lille, en 1895.1 En España, el hormigón armado penetra en Cataluña de la mano del ingeniero Francesc Macià con la patente del francés Joseph Monier. Pero la expansión de la nueva técnica se producirá por el empuje comercial de François Hennebique por medio de su concesionario en San Sebastián Miguel Salaverría y del ingeniero José Eugenio Ribera, entonces destinado en Asturias, que en 1898construirá los forjados de la cárcel de Oviedo, el tablero del puente de Ciaño y el depósito de aguas de Llanes. El primer edificio de entidad construido con hormigón armado es la fábrica de harinas La Ceres en Bilbao,2 de 1899-1900 (aún hoy en pie y rehabilitada como viviendas) y el primer puente importante, con arcos de 35 metros de luz, el levantado sobre el Nervión-Ibaizabal en La Peña, para el paso del tranvía de Arratia entre Bilbao y Arrigorriaga (desaparecido en las riadas del año 1983).3 Ninguna de las dos obras fue dirigida por Ribera, quien pronto se independizó de la tutela del empresario francés, sino por los jóvenes ingenieros Ramón Grotta y Gabriel Rebollo de la oficina madrileña de François Hennebique. Diseño de estructuras de hormigón armado Hennebique y sus contemporáneos, basaban el diseño de sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes teóricos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhem Ritter, quien desarrolla en 1899 la teoría del «Reticulado de Ritter-Mörsch». Los estudios teóricos fundamentales se gestarán en el siglo XX. Existen varias características responsables del éxito del hormigón armado:



El coeficiente de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones internas por cambios de temperatura.



Cuando el hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamadas corrugas o trefilado, que favorecen la adherencia física con el hormigón.



Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno que ayuda a protegerlo de la corrosión.



El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide su pandeo, optimizando su empleo estructural.



Ricardo Arturo Montoto es el encargado de llevarlo hacia el Festival Internacional de Zapallos que se realiza en las ciudades de Vivoratá y Santa Clara del Mar

Cálculo de elementos de hormigón[editar] Fundamento[editar] El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Por eso se usa combinado con acero, que cumple la misión de cubren las tensiones de tracción que aparecen en la estructura. Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla.

En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares las barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.

Cálculo vigas y pilares de hormigón armado[editar] La simple teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón armado. Los elementos resistentes de hormigón armado presentan un mecanismo resistente más complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de Young muy diferentes y los momentos de inercia son variables de acuerdo al tamaño de las fisuras de los elementos. Las diferentes propiedades mecánicas de hormigón y acero implican que en un elemento de hormigón armado la tensión mecánica de las armaduras y el hormigón en contacto con ellas sean diferentes, ese hecho hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas y tensiones en hormigón y acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, usadas en la teoría de Euler-Bernouilli. La Instrucción Española del Hormigón Estructural las ecuaciones de equilibrio mecánico para el esfuerzo axil N y el momento flector M de una sección rectangular pueden escribirse de forma muy aproximada como:

Donde: , son magnitudes geométricas. Respectivamente: el canto útil, el recubrimiento y la profundidad de la fibra neutra respecto a la fibra más comprimida del hormigón. son respectivamente la "tensión de la armadura de tracción" (o menos comprimida) la "armadura de compresión" (o más comprimida) y la tensión de diseño del acero de las armaduras. , son las cuantías mecánicas, relacionadas con el área transversal de acero de las armaduras. , son el esfuerzo axil y el momento flector resultantes de las tensiones de compresión en el hormigón, en función de la posición de la línea neutra. Si se usa el diagrama rectángulo normalizado para representar la relación de tensión-deformación del hormigón entonces las tensiones de la armadura de tracción y de compresión se pueden expresar las funciones anteriores como:

Por otra parte los esfuerzos soportados por el bloque comprimido de hormigón vienen dados por:

Dimensionado de secciones[editar] El problema del dimensionado de secciones se refiere a dadas unas cargas y unas dimensiones geométricas de la sección determinar la cantidad de acero mínima para garantizar la adecuada resistencia del elemento. La minimización del coste generalmente implica considerar varias formas para la sección y el cálculo

de las armaduras para cada una de esas secciones posibles, para calcular el coste orientativo de cada posible solución. Una sección de una viga sometida a flexión simple, requiere obligatoriamente una armadura (conjunto de barras) de tracción colocada en la parte traccionada de la sección, y dependiendo del momento flector puede requerir también una armadura en la parte comprimida. El área de ambas armaduras de una sección rectangular puede calcularse aproximadamente mediante los siguientes juegos de fórmulas:

Donde: , es la cuantía mecánica de armadura de compresión. , es el área total de la armadura de compresión. , es la cuantía mecánica de armadura de compresión. , distancias desde la fibra más comprimida a la armaduras de tracción y a la armadura de compresión. , ancho de la sección. Con las mismas notaciones, la armadura de tracción se calcula como:

Comprobación de secciones[editar] El problema de comprobación consiste en dada una sección completamente definida, por sus dimensiones geométricas y un cierto número de barras con una disposición bien definida, comprobar mediante cálculo si dicha sección será capaz de soportar los esfuerzos inducidos en ella por la acción de cargas conocidas.

Definiciones[editar] 

Armadura Principal (o Longitudinal): Es aquella requerida para absorber los esfuerzos de tracción en la cara inferior de en vigas solicitadas a flexión compuesta, o bien la armadura longitudinal en columnas.

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Armadura Secundaria (o Transversal): Es toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas toma esfuerzos de corte, mantiene las posiciones de la armadura longitudinal cuando el hormigón se encuentra en estado fresco y reduce la longitud efectiva de pandeo de las mismas.

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Amarra: Nombre genérico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la armadura longitudinal, doblada en forma de círculo, rectángulo, u otra forma poligonal, sin esquinas reentrantes. Ver Estribos.

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Cerco:: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener un gancho sísmico en cada extremo.

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Estribo: Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte, en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El término estribo se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término amarra a los que están en elementos sujetos a compresión. Ver también Amarra. Cabe señalar que si extisten esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.

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Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no menor a 80 mm ni mayor a 25 mm entre sí. Para elementos hormigonados en obra, el diámetro de los zunchos no deben ser menor que 10 mm.

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Barras de Repartición: En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormigón armado.

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Barras de Retracción: Son aquellas barras instaladas en las losas dondela armadura por flexión tiene un sólo sentido. Se instalan en ángulo recto con respecto a la armadura principal y se distribuyen uniformemente, con una separación no mayor a 3 veces el espesor de la losa o menor a 50 cm entre sí, con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retracción durante el proceso de fraguado del hormigón, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura.

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Gancho Sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135º y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco.

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Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90º, con una extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90º de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.

Normativas relacionadas[editar] 

La normativa española Instrucción Española del Hormigón Estructural EHE-99 de 1999, quedó derogada definitivamente el 1 de diciembre de 2008 en favor de la EHE-08.4

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La normativa de ámbito europeo, aunque no obligado cumplimiento es el Eurocódigo 2: Proyecto de Estructuras de Hormigón.

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La Normativa Argentina de referencia es el Reglamento CIRSOC 201 - 2005, que reemplaza al antiguo CIRSOC 201-1982. La nueva normativa está basada en el Reglamento ACI Norteamericano, en contraposición con el de 1982, que tomaba la base de la antigua normativa DIN alemana.

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El citado Reglamento Estadounidense es el ACI 318-05 (American Concrete Institute).

Los puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en su construcción, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso del puente, la ubicación de la calzada en la estructura del puente, etc.

Según el material empleado Según el material empleado en la construcción del puente pueden ser de:

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mampostería madera hormigón armado hormigón pretensado acero hierro forjado compuestos La estructura de un puente no está constituida de un único material, por lo cual, esta clasificación difícilmente se adapta a la realidad. Por ejemplo, los puentes de arcos hechos con mampostería de ladrillos, normalmente tienen las bases construidas con mampostería de piedra ya que de este modo resultan más consistentes y más duraderos al embate de las aguas de un río.

Según el obstáculo que salvan Según el obstáculo que salvan los puentes pueden ser:

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acueductos: soportan un canal o conductos de agua. viaductos: puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de tramos cortos. pasos elevados: puentes que cruzan autopistas, carreteras o vías de tren. carretera elevada: puente bajo, pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una bahía y formado por muchos tramos cortos. alcantarillas: un puente por debajo del cual transitan las aguas de un río o quebrada.

Según el sistema estructural Según el sistema estructural predominante pueden ser:

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isostáticos hiperestáticos 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 (separadores), cuyo análisis estático es complicado de realizar. Este tipo de clasificación es cierta si se hacen algún tipo de consideraciones, como por ejemplo: Se denomina "puente isostático" a aquel cuyos tableros son estáticamente independientes uno de otro y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexión, de los apoyos que los sostienen. Se denomina "puente hiperestático" aquel cuyos tableros son dependientes uno de otro desde el punto de vista estático, pudiendo establecerse o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos.

Según el sistema estructural También según el sistema estructural los puentes se pueden clasificar como:

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Puentes en arco o arqueados (el elemento estructural predominante es el arco, utilizando como material de construcción el acero y que pueden ser estáticos o hiperestáticos). Pueden ser de:

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tablero superior acero con tímpano de celosía arcadas y de hormigón con tímpano abierto o macizo tablero inferior, discurriendo la calzada entre los arcos, paralelos o no, con diversos tipos de sujeción.

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Puentes colgantes. Constan de un tablero suspendido en el aire por dos grandes cables, que forman sendas catenarias, apoyadas en unas torres construidas sobre las pilas. El tablero puede estar unido al cable por medio de péndolas o de una viga de celosía. Existen diversos puentes colgantes con luces superiores a 100 Puentes de vigas Gerber (tienen tableros isostáticos apoyados sobre voladizos de tramos isostáticos o hiperestáticos).

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Según su destino Según su destino los puentes pueden ser:

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viaductos para carretera para ferrocarril compuestos acueducto (soporte de tuberías de agua, gas, petróleo, etc.) pasarelas: pequeños puentes para peatones.

Según el anclaje Según el anclaje:

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Puentes fijos: aparecen anclados de forma permanente en las pilas. Dentro de este tipo estçan los puentes de placas, cuya armadura es una plancha de hormigón armado o pretensado que salva la distancia entre las pilas. Es una construcción bastante usual en las autopistas. Puentes móviles: pueden desplazarse en parte para dar paso a embarcaciones Puentes de pontones: apoyados sobre soportes flotantes, generalmente móviles, y se usan poco.

Según el sistema constructivo Según el sistema constructivo empleado. Está clasificación generalmente se refiere al tablero:

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vaciado en sitio: si la colada de concreto se hace sobre un encofrado dispuesto en el lugar definitivo.

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losa de concreto armado o postensado sobre vigas prefabricadas (de concreto armado o precomprimido vigas inetálicas, etc.). tablero construido por voladizos sucesivos (por dovelas prefabricadas o vaciadas en sitio); puede ser construido por adición sucesiva de elementos de acero, soldados 6 empernados. tblero atirantados tablero tipo arpa, con doble fila de soporte o una sola fila tablero lanzado (el tablero se construye en uno de los extremos del vano a cubrir y se lleva a su sitio deslizándolo sobre rodillos, suplementando el extremo delantero de la estructura con un elemento estructural auxiliar, llamado nariz de lanzamiento)

Según la ubicación de la calzada Según la ubicación de la calzada los puentes pueden ser:

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de calzada superior: cuando la estructura portante tablero está ubicada íntegramente debajo de la calzada. de calzada inferior: son los tableros cuya estructura portante está ubicada a los lados de la calzada sobresaliendo de su superficie o que esté ubicada por encima de la misma. Hay puentes que tienen estructura por encima de calzada en algunos sectores y por debajo de ella en otros. Ejemplos de ello lo constituyen el puente sobre la Bahía de Sydney o el puente Forth en Escocia. Los puentes de doble nivel de calzada constituyen una mezcla auténtica de los dos tipos de calzada y un ejemplo lo son el puente de la bahía de Oakland o el puente de Brooklin.

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Puentes en esviaje. Se dice que el tablero de un puente tiene "esviaje" o que está construido en esviaje, cuando la forma en planta del tablero no es rectangular, lo que quiere decir que los apoyos del tablero forman un ángulo distinto a 90º con el eje longitudinal del tablero. El esviaje en tablero complica los análisis, el diseño y la construcción de un puente. Alcantarillas: son estructuras menores, aunque pueden llegar a alcanzar cierta importancia en función de circunstancias específicas. Se utilizan como pasos a través de terraplenes, por lo cual quedan enterradas detectándose su presencia por los cabezales que asoman en cada extremo por prolongación de la misma alcantarilla. Se diferencian 4 tipos: Alcantarillas de cajón: formadas por dos paredes laterales, tapa y fondo, generalmente de sección constante y cartelas en las esquinas. Algunas veces no tienen relleno encima por lo cual las cargas rodantes estarán en contacto con la lo. de tapa; otras veces tienen relleno encima, no mayor de unos 8 mts A menor tamaño del cajón, el relleno puede ser mayor. Alcantarillas circulares: Son tubos enterrados, diámetros no menores de 90 cm, para facilitar Sin limpieza;. tubos de diámetros grandes son muy costosos. Bóvedas 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 6 parabólicos. Alcantarillas metálicas. Formadas por chapas acanaladas, de acero galvanizado, premoldeadas para formar tubos de diámetro, previsto. Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles, por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

Según el fundamento arquitectónico Según el fundamento arquitectónico utilizado, los puentes pueden ser:

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colgantes con armadura superior con armadura inferior atirantados con forma de arpa con forma de abanico con forma de haz en arco superior inferior a nivel intermedio móviles giratorio basculante levadizo losa maciza un tramo varios tramos (isostática e hiperestática) articulado o gerber con vigas simplemente apoyadas un tramo varios tramos articuladas o gerber articuladas o gerber con pilas tipo consolas losa apoyada en vigas cajón pórticos empotrados trilátero biarticulado con soportes inclinados de pórticos triangulados armadura metálica armadura y arriostramiento inferior armadura y arriostramiento superior tipo Bayley compuestos

Otros tipos

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Puentes de vigas simples: salvan las luces mediante vigas paralelas, generalmente de hierro o de hormigón pretensado, y sobre cuya ala superior está la superficie de rodadura. Puentes de vigas compuestas: están formados por dos vigas laterales , compuestas por alas de chapa soldadas perpendicularmente a otra que sirve de alma; permiten grandes luces y pueden ser de tablero superior o inferior Puentes de armadura en celosía: son semejantes a los anteriores, pero con vigas en celosía, con elementos de acero soldado o remachado; permiten grandes luces y admiten diversas modalidades, tanto en tablero superior como inferior. Puentes continuos: poseen una superestructura rígida, de vigas en celosía (de acero de alma llena u hormigón), apoyada en tres o más pilas; admiten grandes luces, pero son muy sensibles a los asientos de las pilas. Puentes cantiléver: constan esquemáticamente de dos voladizos simétricos que salen de dos pilas contiguas, uniéndose en el centro por unas vigas apoyadas y suelen anclarse en los estribos simétricamente opuestos respecto al centro. los puentes cantiléver presenta diversas

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construcciones, en arco o viga, de acero u hormigón, y pueden salvar grandes luces, sin necesidad de estructuras auxiliares de apoyo durante su construcción. Puentes móviles: están construidos sobre las vías de navegación y permiten el paso de los barcos, desplazando una parte de la superestructura. Los puentes levadizos son sencillos y prácticos para luces no muy grandes. El más usado es el de tipo basculante, formado por uno o dos tableros, apoyados por un eje en las pilas y convenientemente contrapesados, que se elevan por rotación sobre el eje. Suelen construirse en acero, pero se han hecho ensayos con metales ligeros (duraluminio). Puentes de elevación vertical: se usan para mayores luces y constan de una plataforma, que se eleva verticalmente mediante poleas siguiendo unas guías contiguas; la plataforma suele ser de acero con vigas de celosía o de alma llena. Puentes giratorios: constan de una plataforma apoyada en una pila y capaz de girar 90º, dejando abiertos a cada lado un canal de circulación. Sólo usados para pequeñas luces, como los anteriores, son movidos, generalmente, por motores eléctricos. Los puentes más grandes

Puente de vigas isostático en un tramo

Puente de vigas isostático en varios tramo

Puente de losa maciza de concreto armado

Puente con armadura metálica y arriostramiento inferior.