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PUENTES ATIRANTADOS HISTORIA Tiene como antecedente histórico en el uso de la tipología- tensores- para el ámbito de embarcaciones en Egipto. En 1595 se diseñó gráficamente un puente levadizo en el libro Machinae Novae (autor Fausto Veranzio), también en 1890 se diseña el puente de acero en Bluff Dale, Texas construido por E. E. Ruyon, finalmente en 1899 se construye el puente de Cassagnes hecha por Gisclard. DEFINICION Un puente atirantado es un tipo de puente cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante tirantes que enlazan la pista directamente con el pilón. Se distingue de los puentes colgantes porque en estos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente a tracción, y los atirantados tienen partes a tracción y otras a compresión. El diseño y construcción de puentes atirantados se basa en principios físicos y matemáticos, aplicados a casos reales, para solucionar problemas como salvar grandes luces y atravesar ríos, lagos, cruzar montañas; pero mucho más allá, los puentes atirantados son estructuras que requieren de un largo y arduo proceso de construcción, el cual implica diferentes etapas ELEMENTOS

TABLEROS El tipo de tablero a usar resulta esencial en la concepción de un puente atirantado. Tableros muy pesados no resultan prácticos por el costo económico y estructural. Es sabido que los momentos flectores aumentan en el tablero conforme éste es más rígido, lo que sugiere entonces usar tableros más bien flexibles, para así disminuir la flexión. En todo caso, no se puede dar toda la flexibilidad que uno quisiera, ya que los efectos aerodinámicos empiezan a jugar un rol decisivo. Así, la rigidez óptima no solo depende del espaciamiento de los tirantes, sino también del método de suspensión y del ancho del tablero. En el caso de

puentes con atirantamiento central, resulta necesario disponer de tableros con alta rigidez torsional. Para puentes de atirantamiento lateral, es posible conseguir secciones más delgadas, dado que los momentos flectores son en general más bajos. En este caso las dimensiones mínimas estarán dadas por la flexión transversal (Walter, 1999). La elección de los materiales del tablero es uno de los criterios que gobierna el costo completo del sistema, siendo los más livianos aquellos metálicos con tablero ortótropo. A pesar de ello, el costo de fabricación hace que sean muy caros, por lo que se prefiere, a pesar de su mayor peso, el uso de tableros de hormigón o mixtos. Los tableros ortótropos se reservan entonces para puentes de claros muy largos, donde el tema del peso se vuelve crítico, y por tanto, que gobierna el diseño. En la Fig. 2-3 se pueden apreciar algunos tableros típicos (Sennah y Kennedy, 2001).

TIRANTES Diseño de nudos TORRE, MASTIL O PILON

TIPOS DE PUENTES PUENTE ATIRANTADO DE PILON LATERAL

Chords Bridge, Jerusalén 1

PUENTE ATIRANTADO ASIMETRICO

Pilón con forma asimétrica. Los cables de un lado pueden ser sustituidos por concreto.

PUENTE ATIRANTADO DE PILON CONTRAPESO

Puente de la Unidad, México 1

Puente similar al asimétrico, salvo que los cables no continúan hasta el contrapeso, sino que están anclados al pilón, y el pilón sujeta la fuerza de los cables, debido a su propio peso y su anclaje en el terreno

METODOS DE CONSTRUCCION Cimbrado general Este método es usado, generalmente, cuando el puente está localizado en una zona de baja altura y suelo con buena capacidad resistente. El cruce no está congestionado con rutas o vías de tren, y el puente no tiene que atravesar una corriente

Dovelas sucesivas El método consiste en la construcción de la obra en segmentos, formando trechos que avanzan sobre el vano a ser vencido. Existen dos técnicas básicas para la construcción de puentes mediante el sistema de dovelas sucesivas; una de ellas emplea dovelas pré-moldadas, las cuales se levantan mediante guinchos y otros equipamientos y la otra técnica consiste en construir las dovelas “in loco”

Lanzamientos progresivos

En este método, la superestructura es fabricada en las márgenes de la obra y es empujada para su posición final a lo largo de los vanos. Esta se comporta como un voladizo a medida que va avanzando hasta encontrar el próximo apoyo. Cada segmento es ejecutado sobre formas metálicas fijas, siendo hormigonado contra el anterior ya concluido, permitiendo continuidad en la armadura de la región de las juntas MATERIALES UTILIZADOS

Materiales para puentes en la historia 1

Se puede ver en el cuadro que a partir del siglo XX se comienza a desarrollar la fabricación de cables de acero, con ella se inicia el diseño de puentes atirantados. TIPOLOGIAS N cuanto a la ipologia, el puente atirantado admite variaciones significativas, tanto en su estructura como en su forma. A. Longitudinalmente pueden tener dos torres y ser simétricos, o una sola torre desde donde se atiranta todo el vano principal. B. Pueden tener dos planos de atirantamiento situados en los bordes del tablero, o un solo plano situado en su eje. C. Pueden tener muchos tirantes muy próximos, o pocos tirantes muy próximos. D. Los tirantes paralelos llamado disposición en arpa y tirantes radiales, en abanico. E. Las torres se pueden iniciar en los cimientos, o se pueden iniciar a partir del tablero, de forma ue el conjunto tablero- torres- tirantes se apoya sobre pilas convencionales. F. Las torres pueden tener diversas formas, pueden estar formadas por dos pilas, por una sola, pueden tener forma de A, forma de H, y de Y invertida, de A cerrada por la parte inferior (diamante), una sola pila.

SELECCIÓN DEL NUMERO DE PLANOS DE CABLE

DISPOSICIONES DE CABLES Sistema en arpa:



Parece no ser el mejor esquema desde el punto de vista estético.

 

Los momentos flectores en la pila son mayores, para la zona bajo el tablero. Las deformaciones no son apreciables

Sistema en abanico:



El gran problema para el sistema en abanico , es la dificultad que se presenta para un adecuado sistema de anclaje de los cables en las torres, ya que se generan concentraciones de esfuerzos, a veces excesivos.



Deformaciones no apreciables

Sistema de semi- arpa:

Parece entonces que una solución intermedia, como la semi- arpa puede ser muy ventajosa. ANALISIS DE DIFERENTES PUENTES CASO 1:

CASO 2:

CASO 3:

Características:     

Atirantamiento en abanico planos laterales inclinados Pila tipo A Tipología ideal para grandes luces. Gran estabilidad, a diferencia de los anteriores (especialmente por la pila tipo A).

ESTRUCTURAS LIGERAS DE CONCRETO ANTECEDENTES: Cúpula del Panteón de Agripa

Templo Romano dedicado a todos los dioses Compuesto por una amplia sala redonda adosada a un pórtico de un templo clásico. Diámetro de 43.3m con Altura de hasta 43.3m, que se encuentra sobre un tambor cilíndrico de 6.4m de alto. Para reducir las fuerzas de compresión la cúpula es aligerada y su sección va desde los 6.4m en la base hasta 1.2m alrededor del óculo. Bóvedas en la historia Empezaron a ser utilizadas por los egipcios hace miles de años. Los primeros pasos fueron las falsas bóvedas, donde los riñones volaban sucesivamente hasta llegar a la clave, que se encargaba de cerrar y dar estabilidad al conjunto.

La primera bóveda propiamente dicha fue la bóveda de cañón.

Hangares de Orly (1921) Se puede considerar un hito histórico en la utilización de elementos de lamina plegadas. Supone un record mundial no solo por sus dimensiones sino en los metros cúbicos de concreto empleados por volumen útil de construcción; a esto se le añade una mano de obra reducida y una gran velocidad de ejecución.

Hangar Roma y el Turin Exibition Hall (1948) De Pier Luigi Nervi

CLASIFICACION DE LOSAS DE CASCARA DE CONCRETO ARMADO Según su forma

Según la luz

BOVEDAS: Antecedentes: Creadas para solucionar dos problemas históricos: 

La necesidad de procurarse cobijo a través de una superficie que resguarde de las condiciones climatológicas externas.



El significado que los arquitectos e ingenieros han querido dar a los espacios cubiertos.

San Martín de Frómista, PalenciaEspaña 1

Saint-Séverin, Paris - Francia 1

Definición: El cilindro es la superficie reglada formada por las rectas que pasan por una circunferencia y son perpendiculares al plano que la contiene.    

Es una estructura que cierra superiormente un espacio, así como al arco cierra un vano o una abertura. La bóveda es siempre tridimensional y necesitará para su representación diversas proyecciones. Poseen una forma geométrica generada por el movimiento de un arco generatriz a lo largo de un eje. Por regla general este elemento constructivo sirve para cubrir el espacio comprendido entre dos muros o una serie depilares alineados.

Elementos de la bóveda:

Comportamiento estructural (bóveda cilíndrica)

Comportamiento estructural (lamina cilíndrica) Si en lugar de plantear los apoyos sobre el lado mayor, se sitúan sobre los testeros, obtenemos una lámina cilíndrica, cuyo mecanismo resistente es muy diferente al de una bóveda a pesar de ser formalmente similar. El hecho de que las generatrices sean continuas permite que la bóveda trabaje a flexión según esa dirección, lo que provoca que cada arco se ayude de los contiguos, repartiendo el exceso de carga que puede concentrarse sobre él, produciendo así la desaparición de la función primaria de arco.

El funcionamiento tensional de una lámina deja de ser el de una bóveda, pasando a ser más semejante al de una viga. Su deformación es igual a la de una lona atirantada entre dos arcos finales rígidos, hasta activar suficientes esfuerzos cortantes y normales como para poder transmitir la carga a los arcos extremos. Este nuevo estado tensional somete al material a tracciones, quedando invalidados los sistemas tradicionales de sillería o de ladrillos.

Proceso constructivo Desde sus inicios se ha practicado en su construcción el empleo de estructuras auxiliares de carácter provisional cuya función era la de soporte de las piezas que forma la superficie de la bóveda. Estas estructuras, denominadas cimbras, encarecían la construcción de bóvedas. Eran generalmente de madera y requerían de la participación de carpinteros altamente especializados. A veces la cimbra era de gran tamaño, al menos, tan grande como lo era la bóveda. Debido a este inconveniente, desde los inicios de la construcción de bóvedas, se ha intentado mejorar las técnicas constructivas con el objeto de evitar el uso de cimbras (en lo que se denomina construcción 'al aire'), o reduciendo su uso lo más posible. Tradicionalmente, la construcción se realizaba mediante una ligera inclinación para evitar el empleo de cimbras, pero el sistema evolucionó hacia el empleo de dovelas a lo largo de toda la generatriz, como si se tratara de un único arco, con esto se conseguía evitar la separación y desnivelación posible entre arcos.

Aplicación

CUPULAS Antecedentes: El uso de la cúpula se remonta a la civilización micénica, sin embargo el mayor exponente de este método constructivo, El Panteón de Agripa, fue hecho por el Imperio Romano (120 d.C.)

Panteón de Agripa

Templo Romano dedicado a todos los dioses. La cúpula tiene un diámetro de 43.3m al igual que su altura, Se encuentra sobre un tambor cilíndrico de 6.4m de alto. Para reducir las fuerzas de compresión la cúpula es aligerada y su sección va desde los 6.4m en la base hasta 1.2m alrededor del óculo. Santa María di Fiori Brunelleschi construye una cúpula, de geometría octogonal y con una sección en doble lamina. Construcción en piedra La piedra fue uno de los materiales más utilizado en la construcción de cúpulas hasta la aparición del concreto armado

Definición: La cúpula o domo es un elemento arquitectónico, que se obtiene de la rotación de una curva plana alrededor de un eje vertical (Superficie) y resiste solo fuerzas de compresión, para ello se evita la tendencia al aumento del diámetro en la base mediante un elemento mas rígido a todo lo largo del soporte.

Por lo general tienen forma semiesférica, aunque, también las hay elípticas. El termino cúpula proviene del italiano cupola con raíces latinas cupella y esta del idioma griego kupellon, que significa ‘’Pequeña taza’’. Comportamiento estructural:

Proceso constructivo

Aplicación

PARABOLOIDE HIPERBOLICO Definición: Una de las superficies que más se han aplicado en arquitectura es la bautizada con el nombre de paraboloide hiperbólico. Gaudí fue uno de los que la

emplearon, pero quien más la ha trabajado ha sido Félix Candela. Dentro de la fauna de las superficies, el paraboloide hiperbólico es un espécimen ya conocido por los griegos.

Lo que las curvas cónicas (la elipse, la parábola y la hipérbole) son para la dimensión dos, en dimensión tres lo son las superficies cuádricas. Los nombres de estas superficies tienen que ver con las curvas que aparecen como secciones con planos. En el paraboloide hiperbólico, una de las superficies cuádricas, estas secciones son parábolas e hipérbolas. Sin embargo la propiedad realmente importante, la que motivó el interés tanto de Gaudí como de Félix Candela, es el hecho de que el paraboloide hiperbólico, aun siendo una superficie curvada, se puede construir con líneas rectas. Lo único que se tiene que hacer es ir variando el ángulo de inclinación de una recta que se mueve encima de otra curva. Este tipo de superficies los geómetras las denominamos superficies regladas. Es de suponer que esta propiedad es la que permitía a Gaudí dar las instrucciones precisas a sus obreros y al capataz cuando éstos tenían que construir un paraboloide hiperbólico en el techo de la Sagrada Familia (iniciada el año 1883). Construcción de un paraboloide a partir de 4 puntos El proceso de construcción de un paraboloide podría seguir los siguientes pasos; Dados cuatro puntos en el espacio que no estén en un mismo plano, hay un único paraboloide hiperbólico que pasa precisamente por estos cuatro puntos. Ésta es la misma propiedad que dice que dos puntos determinan una única recta. Lo que tenían que hacer los obreros era unir con sendas barras uno de los pares de puntos de una parte, y el otro par opuesto por la otra. Después sólo se tiene que dejar resbalar otra barra sobre las dos anteriores manteniendo una velocidad constante en los extremos.

Sistema y comportamiento estructural

APLICACIÓN: