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Puentes I. INTRODUCCION 1.1 Definición ¿Qué es un Puente? Un puente constituye un complejo estructural que permite la comunicación entre dos puntos singulares de una vía. ¿Cuál es su importancia? La importancia de un puente radica en constituir puntos estratégicos y a la vez vulnerables de la vía a la que pertenece. Un puente es una estructura que debe ser capaz de autosoportarse. Primero, permitiendo el paso seguro y expedito de las cargas móviles que transitan sobre él. Debe resistir además, el embate de las fuerzas de la naturaleza, en especial la fuerza de los ríos, la presión del viento y la muy importante fuerza sísmica. La decisión de construir un puente responde fundamentalmente a razones técnico-económicas. Para poder decidir sobre la construcción de un puente es necesario conocer su importancia estratégica la que permitirá medir los beneficios que la comunidad percibirá por disponer de él, frente a otras muy diversas alternativas, o los beneficios que se perderían por su carencia. Normalmente, la existencia de un puente permitirá el paso de una a otra orilla de un río, quebrada o estero. Su capacidad permitirá ganar un mayor o menor número de viajes para transportar una carga y su ubicación permitirá acortar el trayecto entre dos puntos relacionándose así el proyecto del puente con parámetros económicos. Cabe observar, por último, que la importancia de un puente como elemento de unión, queda de manifiesto en épocas de emergencia cuando por eventos de la naturaleza alguna de estas obras resulta siniestrada, provocando la inmediata y repentina interrupción del tránsito, con resultados catastróficos y de lenta recuperación. 1.2 Síntesis Histórica y Evolución Dada su configuración, los puentes constituyen, desde muy antiguo, obras de arte fundamentales para la comunicación de los pueblos. En la antigüedad clásica, la construcción de los puentes estaba a cargo de la orden sacerdotal más importante de Roma, ésta ejercía su acción a través del “Collegium Pontificum” el cual era precedido por el: “Pontifex Maximus” Pontifex significa hacedor de Puentes. La palabra “Puente” viene del latín: “Ponstis”. En la actualidad subsisten obras de la época del Imperio Romano, como el caso del Puente de Trajano o Puente Alcántara sobre el río Tajo en la localidad de Cáceres, Extremadura, España, terminado en el año 104 E.C.

EVOLUCION HISTORICA 

21 de Junio de 1887: Se crea el Ministerio de Industria y Obras Públicas.



27 de Enero de 1888: Se crea la Dirección General de Obras Públicas(Ferrocarriles y Telégrafos, Puentes, Caminos, Construcciones Hidráulicas y Arquitectura).

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El cuerpo de Ingenieros (creado en 1842) se incorpora a la sección Puentes, Caminos y Construcciones.

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En 1925 se crea el Departamento de Caminos y desde agosto de 1953 pasa a ser la Dirección de Vialidad.

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Hasta el año 1932, existían 326 km. de caminos pavimentados. Similarmente, en el lapso que va entre 1921 y 1934 se construyeron 42 puentes de concreto armado.

VIADUCTO Y PUENTE FERROVIARIO DEL MALLECO

1.3 Elementos principales de un Puente. En la caracterización de un puente, a ver seguidamente, se emplea como ejemplo el caso típico de un puente carretero por ser el tema fundamental a desarrollar a lo largo del curso. No obstante, las singularidades de un puente ferroviario, que conceptualmente son pequeñas, se irán mostrando paralelamente a la presentación.

INFRAESTRUCTURA: -

Estribos: Estructuras extremas de apoyo del puente, lo conectan con los accesos inmediatos del puente. Según las condiciones de diseño, éstos pueden ser transparentes, huecos o de contención.

-

Cepas: Estructuras intermedias de sustentación. Se ubican habitualmente en el cauce mismo del río.

ESTRIBO MURO LLENO

ESTRIBO TRANSPARENTE

CEPA TIPO MURO 

Puente Chacalluta, I Región.

CEPA MURO LLENO 

Puente Chacabuco, I Región.

CEPA PILA PILOTE 

Puente Contaco, X Región.

CEPA PUENTE PELUMPEN V REGION

SUPERESTRUCTURA: Se compone principalmente por vigas, losa o tablero. Son los elementos del puente encargados de transmitir la sobrecarga móvil de tránsito a los elementos de sustentación de la infraestructura, los que se encargan de transmitirlos al terreno de fundación. VIGAS METALICAS Se usan para soportar tableros de hormigón o madera. Generalmente se trata de vigas dobles muy esbeltas cuyas alas están unidas por una plancha vertical que se llama alma. En la gran mayoría de los puentes en Chile, se han utilizado solo vigas longitudinales de alma llena. Cuando el tablero es de hormigón armado se considera en el diseño la colaboración del hormigón en el ala superior, una vez que éste ha fraguado.

TABLERO CON VIGAS METALICAS

TIPOS DE VIGAS VIGAS POSTENSADAS Estos elementos construidos de hormigón armado, cuya armadura se le llama pasiva por entregar toda la responsabilidad resistente a los cables y el hormigón, se utiliza preferentemente cuando el tablero está construido también con hormigón armado. Su número depende del ancho de la calzada, tipo de tránsito y altura de la viga. Estas vigas se hormigonan dejando en el interior de ellas un ducto vacío por el cual pasan los cables de alta resistencia. Una vez que el hormigón ha alcanzado la resistencia indicada en los planos de proyecto los cables se tensan desde los apoyos o muy cerca de ellos produciendo una compresión sobre toda la viga, posteriormente se inyecta un mortero en los ductos para recubrir los cables y rellenar los huecos de los ductos. TABLERO CON VIGAS POSTENSADAS

VIGAS PRETENSADAS Al igual que las vigas postensadas, están construidas con hormigón, armadura pasiva y cables de alta resistencia. Sin embargo, existe una diferencia en el proceso constructivo, ya que estas se hormigonan con el cable tensado previamente y una vez fraguado y a la resistencia especificada en los planos de proyecto se sueltan. El cable queda embebido en el hormigón y transmite su fuerza de compresión por el efecto de adherencia cable-hormigón. La colocación definitiva de las vigas en la mayoría de los casos se realiza mediante un lanzamiento. TABLERO CON VIGAS PRETENSADAS

VIGAS DE HORMIGON ARMADO Son elementos construidos de hormigón y acero sobre los cuales descansa generalmente un tablero de hormigón armado. En algunos (diseños recientes) parte del tablero es también parte del ala superior de la viga y por esta razón dicha ala cumpliría doble función estructural. La colocación definitiva de este tipo de vigas, en la mayoría de los casos se realiza mediante su construcción in situ. La altura de estos elementos normalmente es variable y en especial en muchos puentes antiguos (más de 30 años) se observan vigas continuas con luces de tramo que oscilan entre 15 a 30 mts. En la actualidad el uso de este tipo de elemento no es frecuente. VIGAS DE MADERA La madera de roble o coigüe es la que se usa en su confección. Los largos máximos que se pueden encontrar oscilan entre los 10 y 14 m. Sobre ellas se apoya en la mayoría de los casos un tablero de madera. El número de vigas depende de la luz y ancho del puente. VIGAS ENREJADAS DE ACERO En muy pocos casos es posible encontrar en Chile el uso de este tipo de vigas, correspondiendo principalmente a los puentes colgantes con viga atiesadora, puentes de ferrocarril reutilizados para caminos y puentes modulares de emergencia del tipo Bailey o similar. Están construidos por perfiles doblados o laminados, los cuales se unen entre ellos a través de soldadura, remaches o pernos.

BARANDA LIVIANA

BARANDA ANTIIMPACTO

BARANDAS DE HORMIGON

 General Motors.  New Jersey.  Sección o Forma “F”.

BARANDA MIXTA

BARANDA EN CONSTRUCCION

PLACA DE APOYO

JUNTA DE DILATACION

CANTONERA DENTADA

ACCESOS Se conforman por losas de aproximación, terraplenes, etc. que conectan al puente con el camino. Construcción acceso.

terraplenes

de

Construcción ppavimento asfáltico.

DEFENSAS Generalmente se contemplan defensas de la ribera del río en base a gaviones o enrocados. OBRAS DE DEFENSA Enrocado de Protección.

Encauzamiento. Basados en la descripción general del gráfico anterior, y considerando el gran número de parámetros que caracterizan este tipo de obras, se explicita la nomenclatura siguiente:                  

LONGITUD TOTAL: Comprende la longitud de todos los tramos del puente más la longitud de sus accesos. LONGITUD ACCESOS: Longitud comprendida entre el inicio de las alas y la cantonera que protege el borde superior del espaldar del estribo. LONGITUD DEL TRAMO: Distancia comprendida entre cantoneras. LUZ LIBRE: Distancia libre entre muros frontales de estribos y/o elevación de cepas. COTAS AGUAS MAXIMAS: Nivel máximo esperado (o determinado) del escurrimiento natural del río para el período de retorno contemplado en el diseño. COTA DE FONDO DEL LECHO: Es la cota inferior del fondo del cauce considerada la socavación general. GALIBO: Altura entre fondo de vigas y fondo de lecho, o rasante del camino o cota riel cuando se trata de un paso sobre camino o línea férrea. COTA DE FUNDACION: Cota de proyecto (o de terreno), determinada por la superficie de contacto entre el fondo del dado de fundación y el terreno de apoyo. RASANTE DEL PUENTE: Cota del eje longitudinal del puente. REVANCHA DEL PUENTE: Altura existente entre cota de aguas máximas y el nivel de fondo de vigas. ALAS DE ESTRIBO: Elementos estructurales diseñados para contener el derrame lateral de los terraplenes de acceso al puente o el relleno estructural del estribo. DADO DE FUNDACION: Estructura de amarre de los pilotes de fundación del estribo o cepa de un puente, que permite el trabajo conjunto de los mismos. Cuando el puente se funda en forma directa, el dado de fundación es la zapata diseñada para transmitir las cargas al terreno. CALZADA: Superficie del tablero del puente, entre cunetas, destinada al libre tránsito de vehículos. PASILLOS: Superficie del tablero del puente, entre cuenta y baranda, destinada al libre tránsito de peatones. ANCHO DEL PUENTE: Suma del ancho de calzada más pasillos. BARRAS DE ANCLAJE: Elementos de fijación de la superestructura a la infraestructura. PLACAS DE APOYO: Elementos elásticos (elastómeros), sobre los cuales se apoya la superestructura en la infraestructura. BARBACANAS O DESAGÜES: Elementos que permiten la evacuación de aguas desde la calzada.



CANTONERAS: Perfiles metálicos adosados al hormigón en juntas de dilatación, a fin de evitar su descascaramiento por efecto del golpe de rueda. Actualmente existen además juntas elastoméricas que cumplen una función semejante.



LUZ DE CALCULO: Distancia entre centro de apoyos de la superestructura.



ZAMPEADO: Protección de mampostería de piedra u hormigón, que permiten evitar la socavación o erosión del fondo del lecho.



GAVIONES: Elementos de fábrica (malla de alambre con relleno de piedras), utilizados en la protección del puente y sus accesos frente a la fuerza del río.



ENROCADOS: Elementos de cantera de peso mínimo especificado utilizado en la protección del puente y sus accesos frente a la fuerza del río.



LOSA DE ACCESO: Placa de hormigón armado apoyada sobre el relleno del estribo que permite conectar el puente y el camino, elementos de diferente rigidez.

FLECHA Distancia vertical del punto medio entre un eje imaginario que une dos puntos de apoyo y el descenso que ha sufrido la viga. La norma AASHTO recomienda que este valor sea menor que L/800 para puentes tradicionales cuando transita un camión por el punto más desfavorable, siendo L la longitud entre apoyos. CONTRAFLECHA Es la curvatura inicial, generalmente hacia arriba, que se introduce en los elementos de la superestructura para eliminar los efectos geométricos indeseables como por ejemplo una curvatura hacia abajo en la etapa de servicio. El gráfico siguiente ilustra el caso de un puente carretero típico con todos sus elementos constituyentes.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN PUENTE

FUNDACIONES FUNDACION DIRECTA  Sello de Fundación.

CAJON DE FUNDACION  Hinca de Cajón.

PILOTES PRE-EXCAVADOS  Confección Pilote.

CEPA EN BASE A PILOTES METALICOS HINCADOS  Puente Maule en Constitución, VII Región.

OBRAS COMPLEMENTARIAS OBRAS DE SEGURIDAD VIAL

1.4 Clasificación de Puentes Longitud: - Alcantarillas (1 a 10 m. longitud tramo) - Puente Menor (10 a 20 m.) - Puente Mediano (20 a 70 m.) - Puente Mayor (más de 70 m.)

Puente Maule en Constitución, VII Región. (L=912.5 m) Tipo de Calzada: - AASHTO define ancho vía 3,5 m. - Chile define ancho calzada o Puente madera: 3,5 m. o Puente hormigón:  4,0 m. Calzada simple.  6,1 m. Doble vía restringida.  7,0 m. Doble vía  8,0 m. Doble vía.  10 m. Doble vía. Puente Chacalluta, I Región.

Puente Chacabuco, I Región.

Objetivo o Funcionalidad: - Puente Militar. - Puente Rural. - Puente Urbano. - Puente Provisorio.

Puente mecano del Ejército de Chile sobre el río Lluta, I Región.

Puente provisorio en camino Puelo – Puelche, X Región.

Utilización: - Puente Peatonal o Pasarela. - Puente Ferroviario. - Puente Carretero o Viaductos. - Puente para Canales o Acueductos. - Puente Grúa. Pasarela Huérfanos, R.M.

Puente Ferrocarril Arica – La Paz.

Tipología Estructural: -

Puente Recto (continuos, simple apoyo, roturados o gerber). Puentes en Arco. Puente Colgante. Puente Atirantado. Puentes Aporticados – Vigas Fink – Marcos.

CLASIFICACION SEGÚN LAS CONDICIONES ESTATICAS DE LA ESTRUCTURA

APOYO DESLIZANTE

TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS

PUENTE TIPO MARCO

PUENTES COLGANTES

Puentes donde las vigas están sostenidas por cables de acero que cuelgan desde cables principales tendidos entre las columnas. Primero se construyen los pilones y los anclajes de los cables. Luego, dándoles la curvatura precisa, se tienden los cables de los que se cuelgan las péndolas. Finalmente de éstas también se cuelgan los tramos del tablero, que a diferencia de los puentes atirantados, no es un elemento principal de la estructura. PUENTES ATIRANTADOS

Puentes donde las vigas están sostenidas mediante tirantes desde las columnas. En el proceso constructivo de los puentes tirantes, primero se construyen las torres o pilones y los anclajes de los tirantes. Después se va lanzando el tablero en voladizo en sucesivos tramos que se cuelgan de los tirantes. Finalmente se coloca la pieza central apoyándola en ambos tramos del tablero. Material • • • • • •

Madera. Acero. Hormigón Armado. Hormigón Pre y Post Tensado. Mampostería. Mixtos.

Adicionalmente, dependiendo del material de construcción, los puentes se clasifican en 6 formas diferentes:

Nota (*) Las vigas de hormigón armado pueden ser:  Hormigón Armado Tradicional.  Hormigón Pretensado  Hormigón Postensado.

Capacidad • •

Puentes con Limitaciones. Puentes de Diseño Normal.

Duración • •

Permanentes. De Emergencia. Puente Mecano.

Trazado • • • •

Puentes Esviados. Puentes Rectos Horizontales. Puentes Curvos Horizontales. Puentes con Pendiente Longitudinal.

Puente Palena, X Región.

Puente Tana, I Región. Viga Metálica Continua (Con Pendiente Longitudinal)

Operabilidad o Explotación • •

Puentes Giratorios o Levadizos. Puentes Fijos.

Propiedad De acuerdo con su propiedad, los puentes pueden ser bienes públicos o privados. Puente Puelo, X Región PUENTE BASCULANTE

.

Tipo de Fundación • Puentes Flotantes. • Puentes de Fundación Indirecta sobre Pilotes. • Puentes sobre Macropilotes in situ. • Puentes de Fundación Directa. • Puentes con Cámara Neumática. NOMINA DE PUENTES NOTABLE POR SU LONGITUD

Clasificación según la disposición de la vía • • •

De Vía Superior. De Vía Intermedia. De Vía Inferior.

CLASIFICACION SEGÚN LA DISPOSICION DE LA VIA

ESTADISTICA En Chile existen 6.000 puentes carreteros (Información Dirección de Vialidad), lo que suman aproximadamente 150.000 metros lineales, permitiendo dar continuidad a una red vial de aproximadamente 80.000 Km. En todo el país. Clasificados según los 6 tipos descritos se obtiene el cuadro siguiente:

De este gran total la V Región cuenta con 250 puentes con un total de 10.000 metros lineales, conectando una red vial de aproximadamente 3.500 Km. de caminos (4,4% de la red del país). La mayoría de sus puentes corresponden a los tipos 1 y 2. INVENTARIO DE PUENTES Como sistema de seguimiento, se ha implementado una Ficha de Inspección con los datos relevantes de cada Puente. Esta ficha el ideal es actualizarla periódicamente al menos una vez en el año. FICHA DE PUENTE REPUBLICA DE CHILE MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS

NOMBRE DEL PUENTE

TIPO DE PUENTE

LIMACHE

FECHA DE CONSTRUCCION

EN KM

36,909.7

DE LA RUTA

CAMINO INTERNACIONAL, ENLACE EL OLIVO - VIÑA DEL MAR

ROL

60 CH

EN EL CAUCE

Estero Limache

REGION

V

PROV.

Valparaíso

LONG TOTAL

CAMIONETAS

CAMIONES SIMPLESCAMIONES TRAILER

BUSES

Concón

100,30

ANCHO PASILLOS

0,87

LUZ MAYOR

18,50

NUMERO DE VIGAS

ANCHO TOTAL

9,84

ANCHO DE CALZADA

8,10

NUMERO TRAMOS

6

NUMERO DE CEPAS

5

GALIBO

5,50

ESPESOR DE LOSA

0,30

TIPO DE CARPETA

Asfáltica

¿TIENE ESVIAJE?

No

Si

TRANSITO Pás/día

-

GRADO DAÑO

-

CAPACIDAD DEL PUENTE

-

OBRA FLUVIAL

PROYECTISTAS AUTOS

COMUNA

CORTE TRANSVERSAL

C0NSTRUCTOR

5

T.M.D.A

DEL

HUBO CORTE

Pás/día

AÑO

EN LOS AÑOS

MATERIALES: A = Acero, M = Madera, HA = Hormigón Armado, PC = Precomprimido, LC = Ladrillo y/o canteria

PISO

VIGAS H.A

H.A

ESTRIBOS H.A.

CEPAS H.A.

FUNDACIONES Horm.

DESCRIPCION FUNDACIONES

MAPA DE UBICACIÓN ALTERNATIVA EXISTENTE

COORDENADAS UTM:

No tiene

NORTE PLANOS EXISTENTES

ESTE

BREVE DIAGNOSTICO DE SU ESTADO

- Puente recientemente reparado. - Con enrocado aguas abajo, lado poniente

NOMBRE

M&C Ingenieros Ltda.

CARGO FECHA

NOMBRE CARGO

31.03.04

FECHA

6.353.487 271.802

CONTRATOS DE CONSTRUCCION DE PUENTES  Antecedentes del Proyecto.  Especificaciones Técnicas Generales Construcción de Puentes (Agosto 1994).  Especificaciones Técnicas Especiales.  Manual de Carreteras, Volumen N º 5. Capítulo 5.500: Puentes y Estructuras.  Manual de Carreteras, Volumen N º 7. Capítulo 7.307: Puentes y Estructuras.

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